KR101947099B1 - Steam production heat pump system using supplemental water preheater - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 보충수 예열기에서 외부로부터 급수되는 보충수와 리큐퍼레이터를 통과한 냉매를 열교환시키도록 구성됨으로써, 냉매를 추가적으로 과냉시킬 수 있을 뿐만 아니라, 보충수를 예열하여 스팀 생성 사이클에 공급할 수 있으므로 스팀 생산 효율이 향상될 수 있다. 또한, 외부로부터 급수되는 보충수의 온도에 따라 보충수 예열기로 유입되는 보충수의 유량을 제어함으로써, 보충수 예열기의 열교환율을 향상시킬 수 있다. The present invention is configured to heat-exchange the replenishing water supplied from the outside and the refrigerant that has passed through the recuperator in the replenishing water preheater, so that not only can the refrigerant be further subcooled but also the replenishing water can be preheated and supplied to the steam generating cycle Therefore, steam production efficiency can be improved. In addition, the heat exchange rate of the make-up water preheater can be improved by controlling the flow rate of the makeup water flowing into the makeup water preheater according to the temperature of the makeup water supplied from the outside.
Description
본 발명은 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리큐퍼레이터와 보충수 예열기를 이용함으로써 응축열량을 보다 증가시켜 스팀 생산 효율을 최대화시킬 수 있는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steam production heat pump system using a makeup water preheater, and more particularly, to a steam production heat pump system using a makeup water preheater that maximizes steam production efficiency by using a recuperator and a makeup water preheater Steam production heat pump system.
일반적으로 스팀 생산 히트펌프 시스템은, 압축기, 응축기, 증발기 및 팽창장치를 포함하고, 상기 응축기에 물을 공급하여 상기 응축기에서 발생되는 응축열을 이용하여 물을 스팀으로 생산한다. 상기 응축기에서 생산된 스팀과 물은 상 분리기를 통과하고, 상기 상 분리기에서 분리된 물은 펌프를 이용하여 상기 응축기로 다시 공급된다. 상기 상 분리기에서는 스팀만을 추출하여 스팀이 필요한 공정에 이용된다.Generally, a steam production heat pump system includes a compressor, a condenser, an evaporator, and an expansion device, and supplies water to the condenser to produce water as steam using condensation heat generated in the condenser. The steam and water produced in the condenser pass through a phase separator, and the water separated in the phase separator is supplied to the condenser again by means of a pump. In the phase separator, only steam is extracted and steam is used for the required process.
그러나, 종래의 스팀 생산 히트펌프 시스템은, 상기 응축기에서의 열교환량에 한계가 있는 문제점이 있다. However, the conventional steam production heat pump system has a problem in that there is a limit on the amount of heat exchange in the condenser.
본 발명의 목적은, 응축기의 응축열량을 증가시켜 스팀 생산 효율을 최대화시킬 수 있는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a steam production heat pump system using a makeup water preheater that can maximize steam production efficiency by increasing the amount of condensed heat of a condenser.
본 발명에 따른 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 나온 냉매를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와, 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하고, 상기 냉매가 순환하는 냉매 사이클과; 상기 응축기를 통과하면서 가열된 순환수를 감압하여 스팀을 발생시키는 플래시 탱크와, 상기 플래시 탱크에서 나온 순환수를 펌핑하여 상기 응축기로 순환시키는 펌프를 포함하고, 상기 순환수를 순환시켜 스팀을 생성하는 스팀 생성 사이클과; 상기 냉매 사이클내에 구비되어, 상기 응축기에서 나온 냉매와 상기 압축기로 유입되는 냉매를 열교환시켜, 상기 응축기에서 나온 냉매를 과냉시키고, 상기 압축기의 입, 출구측 냉매의 온도를 상승시켜 상기 응축기의 응축 열량을 증가시키는 리큐퍼레이터를 포함하는 리큐퍼레이터와; 상기 리큐퍼레이터에서 나온 냉매를 상기 스팀 생성 사이클로 공급되는 보충수를 열교환시켜, 상기 리큐퍼레이터에서 나온 냉매를 추가적으로 과냉시키는 보충수 예열기를 포함한다.A steam production heat pump system using a makeup water preheater according to the present invention comprises a compressor for compressing refrigerant, a condenser for condensing the refrigerant from the compressor, an expansion device for expanding the refrigerant from the condenser, A refrigerant cycle in which the refrigerant circulates; And a pump for circulating the circulating water from the flash tank to the condenser and circulating the circulating water to generate steam, wherein the circulating water is circulated through the circulating pump A steam generation cycle; A condenser for condensing the refrigerant; a condenser for condensing the condensed refrigerant; a condenser for condensing the refrigerant discharged from the condenser; A recupillator including a recuperator for increasing the number of recirculators; And a makeup water preheater for additionally subcooling the coolant from the recuperator by exchanging the coolant from the recuperator with the makeup water supplied through the steam production cycle.
본 발명의 다른 측면에 따른 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템은, 냉매를 압축하는 압축기와, 상기 압축기에서 나온 냉매를 제1순환수와 열교환시키는 열교환기와, 상기 열교환기에서 나온 냉매를 제2순환수와 열교환시켜 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 나온 냉매를 팽창시키는 팽창장치와, 상기 팽창장치에서 나온 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하고, 상기 냉매가 순환하는 냉매 사이클과; 상기 열교환기를 통과하면서 가열된 제1순환수를 감압하여 제1스팀을 발생시키는 제1플래시 탱크와, 상기 제1플래시 탱크에서 나온 제1순환수를 펌핑하여 상기 열교환기로 순환시키는 제1펌프를 포함하고, 제1순환수를 순환시켜 제1스팀을 생성하는 제1스팀 생성 사이클과; 상기 응축기를 통과하면서 가열된 순환수를 감압하여 제2스팀을 발생시키는 제2플래시 탱크와, 상기 제2플래시 탱크에서 나온 제2순환수를 펌핑하여 상기 응축기로 순환시키는 펌프를 포함하고, 상기 제2순환수를 순환시켜 제2스팀을 생성하는 제2스팀 생성 사이클과; 상기 냉매 사이클내에 구비되어, 상기 응축기에서 나온 냉매와 상기 압축기로 유입되는 냉매를 열교환시켜, 상기 응축기에서 나온 냉매를 과냉시키고, 상기 압축기의 입, 출구측 냉매의 온도를 상승시켜 상기 응축기의 응축 열량을 증가시키는 리큐퍼레이터를 포함하는 리큐퍼레이터와; 상기 리큐퍼레이터에서 나온 냉매를 상기 스팀 생성 사이클로 공급되는 보충수를 열교환시켜, 상기 보충수는 예열하고 상기 리큐퍼레이터에서 나온 냉매는 추가적으로 과냉시키는 보충수 예열기를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a steam production heat pump system using a makeup water preheater, comprising: a compressor for compressing refrigerant; a heat exchanger for exchanging the refrigerant from the compressor with the first circulating water; A condenser for exchanging heat with the circulating water; an expansion device for expanding the refrigerant from the condenser; and an evaporator for evaporating the refrigerant from the expansion device, the refrigerant cycle in which the refrigerant circulates; A first flash tank for decompressing the first circulating water heated while passing through the heat exchanger to generate a first steam, and a first pump for pumping the first circulating water discharged from the first flash tank to the heat exchanger A first steam generating cycle for circulating the first circulating water to generate a first steam; A second flash tank for decompressing the circulating water heated while passing through the condenser to generate a second steam; and a pump for pumping the second circulating water discharged from the second flash tank to the condenser, A second steam generating cycle for circulating the circulating water to generate a second steam; A condenser for condensing the refrigerant; a condenser for condensing the condensed refrigerant; a condenser for condensing the refrigerant discharged from the condenser; A recupillator including a recuperator for increasing the number of recirculators; And a makeup water preheater for preheating the makeup water and additionally subcooling the coolant from the recuperator by heat-exchanging the makeup water supplied to the steam generating cycle with the coolant from the recuperator.
본 발명은, 보충수 예열기에서 외부로부터 급수되는 보충수와 리큐퍼레이터를 통과한 냉매를 열교환시키도록 구성됨으로써, 냉매를 추가적으로 과냉시킬 수 있을 뿐만 아니라, 보충수를 예열하여 스팀 생성 사이클에 공급할 수 있으므로 스팀 생산 효율이 향상될 수 있다. The present invention is configured to heat-exchange the replenishing water supplied from the outside and the refrigerant that has passed through the recuperator in the replenishing water preheater, so that not only can the refrigerant be further subcooled but also the replenishing water can be preheated and supplied to the steam generating cycle Therefore, steam production efficiency can be improved.
또한, 외부로부터 급수되는 보충수의 온도에 따라 보충수 예열기로 유입되는 보충수의 유량을 제어함으로써, 보충수 예열기의 열교환율을 향상시킬 수 있다. In addition, the heat exchange rate of the make-up water preheater can be improved by controlling the flow rate of the makeup water flowing into the makeup water preheater according to the temperature of the makeup water supplied from the outside.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉매 사이클의 p-h선도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 제어 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 제어 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 냉매 사이클의 p-h선도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 구성도이다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steam production heat pump according to a first embodiment of the present invention.
2 is a ph diagram of the refrigerant cycle shown in Fig.
3 is a block diagram showing a control configuration of the steam production heat pump system according to the first embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a steam production heat pump system according to a second embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a control configuration of a steam production heat pump system according to a second embodiment of the present invention.
6 is a ph diagram of the refrigerant cycle shown in Fig.
7 is a configuration diagram of a steam production heat pump system according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프의 개략적인 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 냉매 사이클의 p-h선도이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 제어 구성을 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steam production heat pump according to a first embodiment of the present invention. 2 is a p-h diagram of the refrigerant cycle shown in Fig. 3 is a block diagram showing a control configuration of the steam production heat pump system according to the first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(100)은, 냉매 사이클(110), 스팀 생성 사이클(120) 및 제어부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a steam production
상기 냉매 사이클(110)은, 냉매가 순환하는 사이클이다. 상기 냉매는 R245fa를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The refrigerant cycle (110) is a cycle in which the refrigerant circulates. The refrigerant is exemplified by using R245fa.
상기 냉매 사이클(110)은, 압축기(111), 응축기(112), 팽창장치(113), 증발기(114) 및 리큐퍼레이터(115)를 포함한다. The
상기 압축기(111)는, 상기 냉매 사이클(110)을 순환하는 냉매를 압축한다. 상기 압축기(111)와 상기 응축기(112)는 제1냉매유로(131)로 연결된다. 상기 압축기(111)는 인버터 압축기이다.The compressor (111) compresses the refrigerant circulating through the refrigerant cycle (110). The compressor (111) and the condenser (112) are connected to the first refrigerant passage (131). The
상기 응축기(112)는, 상기 압축기(111)에서 나온 냉매를 응축시킨다. 상기 응축기(112)와 상기 팽창장치(113)는, 제2냉매유로(132)로 연결된다. The
상기 팽창장치(113)는, 상기 응축기(112)에서 나와서 상기 리큐퍼레이터(115)를 통과한 냉매를 팽창시킨다. 상기 팽창장치(113)와 상기 증발기(114)는 제3냉매유로(133)로 연결된다. The
상기 증발기(114)는, 상기 팽창장치(113)에서 나온 냉매를 증발시킨다. 상기 증발기(114)와 상기 압축기(111)는 제4냉매유로(134)로 연결된다. The evaporator (114) evaporates the refrigerant from the expansion device (113). The
상기 리큐퍼레이터(Recuperator)(115)는, 상기 제2냉매유로(132)와 상기 제4냉매유로(134)사이에 설치된 내부 열교환기이다. 상기 리큐퍼레이터(115)는, 상기 응축기(112)에서 나온 냉매와 상기 압축기(111)로 유입되는 냉매를 서로 열교환시킨다. 따라서, 상기 리큐퍼레이터(115)는, 상기 응축기(112)에서 나온 냉매를 과냉시키고, 상기 증발기(114)의 입구측 냉매의 건도를 최소화시키며, 상기 압축기(111)의 입,출구측 냉매의 온도를 상승시켜 상기 응축기의 응축 열량을 증가시킬 수 있다.The
상기 제2냉매유로(132)에는, 상기 리큐퍼레이터(115)에서 나온 냉매의 유량을 측정하는 냉매 유량계(135)가 설치된다. 상기 냉매 유량계(135)는 설치되지 않을수도 있다. A
상기 제어부(160)는, 상기 냉매 유량계(135)에서 측정된 유량에 따라 상기 압축기(111)의 구동을 제어한다. The
한편, 상기 스팀 생성 사이클(120)은, 순환수가 순환하면서 상기 냉매 사이클(110)로부터 열원을 제공받아 스팀을 생성하는 사이클이다. The
상기 스팀 생성 사이클(120)은, 플래시 탱크(Flash tank)(121), 펌프(122) 및 순환수 유량계(125)를 포함한다. 상기 순환수 유량계(125)는 설치되지 않을 수도 있다.The
상기 플래시 탱크(121)는, 상기 응축기(112)를 통과하면서 가열된 순환수를 감압하여 스팀을 발생시키는 장치이다. 상기 플래시 탱크(121)와 상기 응축기(112)는 제1순환수 유로(141)로 연결된다.The
상기 플래시 탱크(121)의 상부에는 스팀 토출 유로(151)가 연결된다. 상기 스팀 토출 유로(151)는, 상기 플래시 탱크(121)에서 생성된 스팀을 스팀 수요처로 공급하는 유로이다. A
상기 스팀 토출 유로(151)에는, 스팀의 유량을 측정하는 스팀 유량계(152)가 설치된다. 상기 스팀 유량계(152)는, 설치되지 않을 수도 있다.The steam
상기 펌프(122)는, 상기 플래시 탱크(121)에서 나온 순환수를 펌핑하여 상기 응축기(112)로 다시 순환시킨다. 상기 펌프(122)와 상기 플래시 탱크(121)는 제2순환수 유로(142)로 연결된다.The
상기 펌프(122)와 상기 응축기(112)는 제3순환유로(143)로 연결된다.The
상기 순환수 유량계(125)는, 상기 제3순환유로(143)상에 설치되어, 상기 펌프(122)에서 펌핑된 순환수의 유량을 측정한다.The circulating
한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(100)은, 플래시 탱크 압력센서(181), 제1압력조절밸브(171) 및 제2압력조절밸브(172)를 더 포함한다.Meanwhile, the steam production
상기 플래시 탱크 압력센서(181)는, 상기 플래시 탱크(121)의 내부 압력을 측정한다. The flash
상기 제1압력조절밸브(171)는, 상기 스팀 토출유로(151)상에 설치된다. 상기 제1압력조절밸브(171)는, 상기 플래시 탱크 압력센서(181)에서 감지된 압력에 따라 개도가 제어된다. The first
상기 제2압력조절밸브(172)는, 상기 순환수 토출유로(141)에 설치된다. 상기 제2압력조절밸브(172)는, 상기 순환수 유량계(125)에서 감지된 유량 변화에 따라 개도가 제어된다. The second
한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(100)은, 보충수 주입부를 더 포함한다.Meanwhile, the steam production
상기 보충수 주입부는, 보충수 예열기(530), 급수유로(501), 보충수 예열유로(502), 보충수 예열기 바이패스유로(503), 보충수 공급유로(504), 보충수 제어밸브(520) 및 보충수 펌프(510)를 포함한다.The replenishment water injection unit includes a replenishing
상기 보충수 예열기(530)는, 상기 냉매 사이클(110)에 포함된다. 상기 보충수 예열기(530)는, 상기 제2냉매유로(132)상에서 상기 리큐퍼레이터(115)와 상기 팽창 장치(113)사이에 구비된다. 상기 보충수 예열기(530)는, 상기 리큐퍼레이터(115)에서 나온 냉매와 상기 보충수를 열교환시키는 열교환기이다.The
상기 급수 유로(501)는, 외부로부터 상기 보충수를 공급받는 유로이다. 상기 외부로부터 공급받는 보충수는 폐수 등의 설정 온도 이상의 고온수를 이용할 수 있다. 상기 급수 유로(501)는 상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)로 분기된다. The
상기 보충수 예열유로(502)는, 상기 보충수가 상기 보충수 예열기(530)를 통과하도록 안내하는 유로이다.The make-up water
상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)는, 상기 보충수가 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하도록 안내하는 유로이다.The makeup water preheater
상기 보충수 제어밸브(520)는, 상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503) 중 적어도 하나에 설치되어 상기 보충수 예열기(530)로 공급되는 보충수의 유량을 제어한다. 본 실시예에서는, 상기 보충수 제어밸브(520)는, 상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)가 분기되는 지점에 설치된 삼방밸브인 것으로 예를 들어 설명한다. The makeup
상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)는, 상기 보충수 공급유로(504)로 연결된다.The makeup
상기 보충수 공급유로(504)는, 상기 스팀 생성 사이클(120)에서 상기 플래시탱크(121)와 상기 순환수 펌프(122)사이로 연결되어, 상기 보충수를 상기 순환수 펌프(122) 이전으로 공급한다.The makeup
본 실시예에서는, 상기 보충수 공급유로(504)가 상기 스팀 생성 사이클(120)에서 상기 플래시탱크(121)와 상기 순환수 펌프(122)사이로 연결된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 상기 보충수 공급유로(504)는 상기 플래시 탱크(121)에 직접 연결되어 상기 보충수를 상기 플래시 탱크(121)로 직접 공급하는 것도 물론 가능하다. The supplemental
상기 보충수 공급유로(504)에는, 유로의 개폐를 단속하는 보충수 밸브(124)가 설치된다. The make-up
상기 제어부(160)는, 상기 플래시 탱크(121)의 수위에 따라 상기 보충수 밸브(124)의 개도량을 제어한다. 즉, 상기 플래시 탱크(121)의 수위가 미리 설정된 설정 수위 범위를 유지하도록 상기 보충수 밸브(124)의 개도를 제어한다. The
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(100)의 작동을 설명하면, 다음과 같다. The operation of the steam production
먼저, 상기 냉매 사이클(110)에서는, 상기 압축기(111)에서 압축된 냉매는 상기 응축기(112)로 유입된다.First, in the refrigerant cycle (110), the refrigerant compressed by the compressor (111) flows into the condenser (112).
상기 응축기(112)에서는, 상기 압축기(111)에서 압축된 냉매와 상기 스팀 생성 사이클(120)을 순환하는 순환수가 열교환된다. 상기 응축기(112)에서 상기 냉매는 응축되고, 상기 순환수는 열을 흡수하여 가열된다.In the
상기 응축기(112)에서 나온 냉매는 상기 리큐퍼레이터(115)로 유입된다.The refrigerant from the
상기 리큐퍼레이터(115)에서는, 상기 응축기(112)에서 응축된 냉매와 상기 압축기(111)로 유입되기 이전의 냉매가 열교환된다.In the recuperator (115), the refrigerant condensed in the condenser (112) and the refrigerant before flowing into the compressor (111) are heat-exchanged.
도 2는 도 1에 도시된 냉매 사이클의 p-h선도이다.2 is a p-h diagram of the refrigerant cycle shown in Fig.
도 2를 참조하면, A는 리큐퍼레이터를 사용하지 않는 종래의 경우를 나타내며, B는 상기 리큐퍼레이터(115)를 사용하는 경우를 나타내며, C는 상기 리큐퍼레이터(115)와 상기 보충수 예열기(530)를 모두 사용한 경우를 나타낸다.Referring to FIG. 2, A represents a conventional case in which a recuperator is not used, B represents a case where the
상기 리큐퍼레이터(115)에서의 열교환이 이루어짐으로써, 상기 냉매는 열을 빼앗겨 과냉되고, 상기 증발기(114)에서 나와 상기 압축기(111)로 유입되기 이전의 냉매는 열을 흡수하여 온도가 높아지게 된다. 상기 응축기(112)에서 응축되어 나온 냉매가 과냉되면, 상기 증발기(114)의 입구측 냉매의 건도가 최소화될 수 있다. The heat is absorbed by the refrigerant in the
따라서, 상기 압축기(111)의 입구측 냉매의 온도가 상승된다. 상기 압축기(111)의 입구측 냉매의 온도가 상승하면, 상기 압축기(111)의 토출측 냉매의 온도도 상승하게 된다.Therefore, the temperature of the refrigerant at the inlet side of the
도 2를 참조하면, 상기 리큐퍼레이터(115)를 사용하지 않는 종래(A)의 경우 상기 압축기(111)의 토출 온도(TA)는 약 130℃이고, 본 실시예에 따라 상기 리큐퍼레이터(115)를 사용하는 경우(B), 상기 압축기(111)의 토출 온도(TB)는 약 180℃이므로, 상기 압축기(111)의 토출온도가 상승하였음을 알 수 있다. 2, in the case of the conventional compressor (A) in which the
또한, 상기 리큐퍼레이터(115)를 사용하지 않는 종래(A)의 경우 응축기의 응축 열량(QA)보다 상기 리큐퍼레이터(115)를 사용하는 본 발명의 경우(B) 상기 응축기(112)의 응축 열량(QB)이 ΔQ만큼 증가하였음을 알 수 있다. 상기 응축 열량의 증가량(ΔQ)은 약 30 내지 40%이다. In the case of the present invention (B) in which the recuperator (115) is used rather than the condensation heat amount (Q A ) of the condenser in the case of the conventional recuperator (115) The heat of condensation (Q B ) of the condenser is increased by? Q. The increase amount Q of the condensation heat amount is about 30 to 40%.
상기 리큐퍼레이터(115)를 사용함으로써, 상기 응축기(112)의 응축 열량이 증가할 수 있다. 상기 응축기(112)의 응축 열량이 증가되면, 상기 스팀 생성 사이클(120)에서 상기 응축기(112)를 통과하는 고압의 순환수가 상기 응축기(112)로부터 흡수하는 열량이 많아지므로, 상기 순환수의 온도가 보다 높아질 수 있다. 상기 응축기(112)에서 가열된 순환수의 온도가 보다 높아질 수 있으므로, 상기 플래시 탱크(121)로 공급되는 순환수의 온도가 충분히 높아질 수 있다. 상기 플래시 탱크(121)로 공급되는 순환수의 온도가 높으면, 상기 플래시 탱크(121)에서 스팀 생산율이 향상될 수 있다. 상기 응축기(112)에서 가열되어 상기 플래시 탱크(121)로 공급되는 순환수의 온도는 약 123℃ 내지 125℃이고, 상기 플래시 탱크(121)에서 감압되어 생성된 스팀의 온도는 약 120℃이다. By using the
한편, 도 2를 참조하면, R은 상기 리큐퍼레이터(115)에서의 냉매의 과냉을 의미하며, P는 상기 보충수 예열기(530)에서 냉매가 추가적으로 과냉되는 것을 의미한다. 2, R denotes supercooling of the coolant in the
상기 리큐퍼레이터(115)에서 과냉된 냉매는 상기 보충수 예열기(530)를 통과한다. 상기 보충수 예열기(530)에서는 상기 리큐퍼레이터(115)를 통과한 냉매와 상기 보충수 예열유로(502)로 유입된 보충수의 열교환이 이루어진다. 상기 보충수 예열기(530)에서의 열교환이 이루어짐으로써, 상기 냉매는 열을 빼앗겨 추가적으로 과냉되고, 상기 보충수는 열을 흡수하여 예열된다.The supercooled refrigerant in the recuperator (115) passes through the makeup water preheater (530). In the
상기 보충수 예열기(530)를 사용함으로써, 상기 냉매가 상기 보충수 예열기(530)에서 추가적으로 과냉될 수 있으므로 상기 증발기(114)의 입구측 냉매의 건도가 보다 최소화될 수 있다. 또한, 상기 보충수는 예열되어 상기 스팀 생성 사이클(120)에서의 스팀 생산 효율이 증가될 수 있다. By using the
상기와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(100)에서는 상기 냉매 사이클(110)에서 상기 리큐퍼레이터(115)를 이용함으로써, 상기 응축기(112)의 응축 열량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 보충수 예열기(530)에서 냉매를 추가적으로 과냉시킴으로써, 상기 증발기(114)의 입구측 냉매의 건도를 최소화시킬 수 있다. As described above, in the steam production
한편, 상기 제어부(160)가 상기 스팀 생성 사이클(120)을 제어하는 방법은 다음과 같다.A method of controlling the
상기 제어부(160)는, 상기 압축기(111)에서 토출되는 냉매의 온도가 미리 설정된 온도 미만이면, 상기 펌프(122)의 펌핑 유량을 감소시킨다. 즉, 상기 압축기(111)에서 토출되는 냉매의 온도가 충분하지 않다고 판단하면, 상기 펌프(122)의 펌핑 유량을 감소시킨다.If the temperature of the refrigerant discharged from the
또한, 상기 제어부(160)는, 상기 플래시 탱크 압력센서(181)에서 측정된 상기 플래시 탱크(121)의 내부 압력이 미리 설정된 제1설정압력(P1) 미만이면, 상기 제1압력조절밸브(171)의 개도를 감소시킨다. 상기 제1압력조절밸브(171)의 개도를 감소시키면, 상기 플래시 탱크(121)의 내부 압력이 상승하게 된다. 상기 플래시 탱크(121)의 내부 압력이 미리 설정된 제1설정압력(P1)미만이면, 상기 플래시 탱크(121)에서 스팀 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 상기 플래시 탱크(121)의 내부 압력이 미리 설정된 제1설정압력(P1)에 도달할 때까지 상기 제1압력조절밸브(171)의 개도를 감소시킨다.If the internal pressure of the
또한, 상기 제어부(160)는, 상기 순환수 유량계(125)에서 측정된 유량의 변화를 미리 설정된 설정 범위와 비교하고, 상기 유량의 변화(Fluctuation)가 상기 설정 범위를 벗어나면, 상기 제2압력조절밸브(172)의 개도를 감소시킨다. 상기 유량의 변화를 알면, 상기 순환수가 상기 응축기(112)에서 기화되는지를 확인할 수 있다. 즉, 상기 응축기(112)에서 열량을 받아 온도가 상승하여 포화온도를 넘어설 경우, 상기 순환수가 상기 응축기(112)에서나 상기 플래시 탱크(121)로 유입되기 이전에 기화가 발생될 수 있으며, 기화가 발생될 경우 상기 순환수 유량계(125)에서 측정된 유량의 변화가 심해진다. 따라서, 상기 유량의 변화가 상기 설정 범위를 벗어나면, 상기 응축기(112)에서나 상기 플래시 탱크(121)로 유입되기 이전에 기화가 발생될 수 있다고 판단하여, 상기 제2압력조절밸브(172)의 개도를 감소시킨다. 상기 제2압력조절밸브(172)의 개도를 감소시키면, 상기 플래시 탱크(121)로 유입되는 순환수의 압력이 높아지게 된다. 상기 플래시 탱크(121)로 유입되는 순환수의 압력을 높이면, 상기 플래시 탱크(121)로 유입되기 이전에 순환수가 기화되는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 상기 플래시 탱크(121)로 유입되는 순환수의 압력은, 상기 플래시 탱크(121)로 유입되는 순환수의 온도에 따른 포화압력보다 높게 유지하는 것이 바람직하다. The
상기와 같이, 상기 플래시 탱크 압력센서(181)에서 측정된 압력에 따라 상기 제1압력 조절밸브(171)의 개도를 제어하고, 상기 순환수 유량계(125)에서 측정된 유량 변화에 따라 상기 제2압력 조절밸브(172)의 개도를 제어함으로써, 상기 플래시 탱크(121)에 유입되는 순환수가 전부 액체 상태를 유지할 수 있으므로, 상기 플래시 탱크(121)에서 스팀 생산 효율이 증가될 수 있다.As described above, the opening degree of the first
다만, 상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 제어부(160)는, 상기 응축기(112)에서 가열된 순환수의 압력에 따라 상기 제2압력 조절밸브(172)의 개도를 제어하는 것도 물론 가능하다. 상기 응축기(112)에서 가열된 순환수의 압력은, 상기 순환수 토출유로(141)에 설치된 응축기 토출압력센서(미도시)에서 측정된 압력인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 응축기(112)에서 가열된 순환수의 압력은, 상기 응축기(112)에서 토출된 순환수의 온도를 측정한 후, 상기 순환수의 온도에 따른 압력을 산출하여 사용하는 것도 물론 가능하다. 상기 제어부(160)는, 상기 응축기(112)에서 토출된 순환수의 압력이 미리 설정된 제2설정압력 미만이면, 상기 제2압력조절밸브(172)의 개도를 감소시킨다. 여기서, 상기 제2설정압력은, 상기 응축기(112)에서 토출된 순환수의 온도에 따른 포화압력 이상으로 설정된다.It is, of course, possible to control the opening degree of the second
한편, 상기 제어부(160)가 상기 급수 유로(501)로 유입되는 보충수의 온도에 따라 상기 보충수 제어밸브(520)의 개도를 제어하는 방법에 대해 설명한다. A method of controlling the opening of the makeup
상기 보충수의 온도는 상기 급수 유로(502)에 설치된 보충수 온도센서(511)(미도시)로부터 측정한다.The temperature of the makeup water is measured from a makeup water temperature sensor 511 (not shown) provided in the
상기 제어부(160)는, 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 보충수 최고온도보다 높으면, 상기 보충수 제어밸브(520)가 상기 보충수 예열유로(502)를 차폐하고, 상기 보충수 예열기 바이패스 유로(503)만을 개폐하도록 제어한다. 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 보충수 최고온도보다 높으면, 상기 보충수 예열기(530)에서 상기 냉매를 추가적으로 과냉시키는 효과가 없어지므로 상기 보충수가 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하도록 제어한다.When the temperature of the make-up water is higher than a preset makeup water maximum temperature, the
한편, 상기 제어부(160)는, 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 보충수 최저온도보다 낮으면, 상기 보충수가 전부 상기 보충수 예열기(530)로 통과하도록 상기 보충수 제어밸브(520)를 제어한다.On the other hand, when the temperature of the makeup water is lower than a preset makeup water minimum temperature, the
또한, 상기 제어부(160)는, 상기 보충수의 온도에 따라 상기 보충수 예열기(530)로 유입되는 유량과 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하는 유량을 적절하게 조절하는 것도 물론 가능하다. 예를 들어, 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 설정온도범위 이내이면, 상기 보충수의 온도가 높을수록 상기 보충수 예열기(530)로 공급되는 보충수의 유량을 감소시키고, 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하는 유량을 증가시킬 수 있다. 상기 급수유로(501)로부터 공급되는 보충수 중 일부는 상기 보충수 예열기(530)로 공급되어 예열되고, 나머지는 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스한 후 다시 합해져서 상기 스팀 생성 사이클(120)로 공급된다. 따라서, 상기 보충수 예열기(530)의 온도가 상기 설정온도범위 이내이면, 상기 보충수를 상기 냉매를 추가 과냉시키는 데에 이용할 수 있다. 상기 설정온도범위는 상기 보충수 최고온도와 상기 보충수 최저온도 사이의 범위인 것으로 예를 들어 설명한다.
It is also possible that the
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 구성도이다. 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 제어 구성을 나타낸 블록도이다.4 is a configuration diagram of a steam production heat pump system according to a second embodiment of the present invention. 5 is a block diagram showing a control configuration of a steam production heat pump system according to a second embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(200)은, 1개의 냉매 사이클(230)과 2개의 제1,2스팀 생성 사이클(210)(220)을 포함하고, 상기 냉매 사이클(230)의 압축기(231)에서 압축된 냉매가 열교환기(232)와 응축기(233)를 차례로 통과하고, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)은 상기 열교환기(232)로부터 열원을 제공받고, 상기 제2스팀 생성 사이클(220)은 상기 응축기(233)로부터 열원을 제공받는 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 나머지 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 구성을 중심으로 상세히 설명한다.4 and 5, the steam production
상기 냉매 사이클(230)은, 냉매가 순환하는 사이클이다. 상기 냉매는 R245fa를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The
상기 냉매 사이클(230)은, 압축기(231), 열교환기(232), 응축기(233), 팽창장치(234), 증발기(235) 및 리큐퍼레이터(240)를 포함한다. The
상기 압축기(231)는, 상기 냉매 사이클(230)을 순환하는 냉매를 압축한다. 상기 압축기(231)와 상기 열교환기(232)는 제1냉매유로(241)로 연결된다. 상기 압축기(231)는 인버터 압축기이다.The
상기 열교환기(232)는, 상기 압축기(231)에서 나온 과열된 냉매를 상기 제1스팀 생성 사이클(210)을 순환하는 제1순환수와 열교환시킨다. 상기 열교환기(232)는 상기 냉매의 현열을 제1순환수에 전달하는 과열 열교환기이다. The
상기 응축기(233)는, 상기 열교환기(232)에서 나온 냉매를 응축시킨다. 상기 열교환기(232)와 상기 응축기(233)는 제2냉매유로(242)로 연결되고, 상기 응축기(233)와 상기 팽창장치(234)는 제3냉매유로(243)로 연결된다. 상기 응축기(233)는, 상기 냉매의 잠열을 제2순환수에 전달한다. The
상기 팽창장치(234)는, 상기 응축기(233)에서 나와서 상기 리큐퍼레이터(240)를 통과한 냉매를 팽창시킨다. 상기 팽창장치(234)와 상기 증발기(235)는 제4냉매유로(244)로 연결된다. The
상기 증발기(235)는, 상기 팽창장치(234)에서 나온 냉매를 증발시킨다. 상기 증발기(235)와 상기 압축기(231)는 제5냉매유로(245)로 연결된다. The
상기 리큐퍼레이터(Recuperator)(240)는, 상기 제3냉매유로(243)와 상기 제5냉매유로(245)사이에 설치된 내부 열교환기이다. 상기 리큐퍼레이터(240)는, 상기 응축기(233)에서 나온 냉매와 상기 압축기(231)로 유입되는 냉매를 서로 열교환시킨다. 따라서, 상기 리큐퍼레이터(240)는, 상기 응축기(233)에서 나온 냉매를 과냉시키고, 상기 증발기(235)의 입구측 냉매의 건도를 최소화시키며, 상기 압축기(231)의 입,출구측 냉매의 온도를 상승시켜 상기 응축기의 응축 열량을 증가시킬 수 있다.The
상기 제3냉매유로(243)에는, 상기 리큐퍼레이터(240)에서 나온 냉매의 유량을 측정하는 냉매 유량계(236)가 설치된다. A
한편, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)은, 제1순환수가 순환하면서 스팀을 생성하는 사이클이다. 상기 제1스팀 생성 사이클(210)에서 생성된 스팀은 후술하는 제2스팀 생성 사이클(220)에서 생성된 스팀보다 고온이다. Meanwhile, the first
상기 제1스팀 생성 사이클(210)은, 제1플래시 탱크(Flash tank)(211), 제1펌프(212), 제1순환수 유량계(215)를 포함한다. 상기 제1순환수 유량계(215)는 설치되지 않을 수도 있다.The first
상기 제1플래시 탱크(211)는, 상기 열교환기(232)를 통과하면서 가열된 제1순환수를 감압하여 스팀을 발생시키는 장치이다. The
상기 제1플래시 탱크(211)의 상부에는 제1스팀 토출 유로(216)가 연결된다. 상기 제1스팀 토출 유로(216)는, 상기 제1플래시 탱크(211)에서 생성된 스팀을 스팀 수요처로 공급하는 유로이다. A first
상기 제1스팀 토출 유로(216)에는, 스팀의 유량을 측정하는 제1스팀 유량계(217)가 설치된다. 상기 제1스팀 토출 유로(216)에는, 생성된 스팀의 온도를 측정하는 제1스팀 온도센서(299)가 설치될 수 있다. 상기 제1스팀 유량계(217)는 설치되지 않을 수도 있다.The first steam
상기 제1펌프(212)는, 상기 제1플래시 탱크(211)에서 나온 제1순환수를 펌핑하여 상기 열교환기(232)로 다시 순환시킨다.The
상기 제1순환수 유량계(215)는, 상기 제1펌프(212)와 상기 열교환기(232)를 연결하는 유로 상에 설치되어, 상기 제1펌프(212)에서 펌핑된 순환수의 유량을 측정한다.The first circulating
한편, 상기 제2스팀 생성 사이클(220)은, 제2순환수가 순환하면서 스팀을 생성하는 사이클이다. 상기 제2스팀 생성 사이클(220)에서 생성된 스팀은 상기 제1스팀 생성 사이클(210)에서 생성된 스팀보다 저온이다. Meanwhile, the second
상기 제2스팀 생성 사이클(220)은, 제2플래시 탱크(Flash tank)(221), 제2펌프(222), 제2순환수 유량계(225)를 포함한다. 상기 제2순환수 유량계(225)는 설치되지 않을 수도 있다.The second
상기 제2플래시 탱크(221)는, 상기 응축기(233)를 통과하면서 가열된 제2순환수를 감압하여 스팀을 발생시키는 장치이다. The
상기 제2플래시 탱크(221)의 상부에는 제2스팀 토출 유로(226)가 연결된다. 상기 제2스팀 토출 유로(226)는, 상기 제2플래시 탱크(221)에서 생성된 스팀을 스팀 수요처로 공급하는 유로이다. 상기 제2플래시 탱크(221)에서 생성된 스팀은 상기 제1플래시 탱크(212)에서 생성된 스팀에 비해 비교적 저온이기 때문에, 저온의 스팀을 요구하는 스팀 수요처로 공급된다. A second
상기 제2스팀 토출 유로(226)에는, 스팀의 유량을 측정하는 제2스팀 유량계(227)가 설치된다. 상기 제2스팀 유량계(227)는 설치되지 않을 수도 있다.The second steam
상기 제2펌프(222)는, 상기 제2플래시 탱크(221)에서 나온 제2순환수를 펌핑하여 상기 응축기(233)로 다시 순환시킨다.The
상기 제2순환수 유량계(225)는, 상기 제2펌프(222)와 상기 응축기(233)를 연결하는 유로 상에 설치되어, 상기 제2펌프(222)에서 펌핑된 순환수의 유량을 측정한다.The second circulating
한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)은, 제1플래시 탱크 압력센서(273), 제1압력조절밸브(271) 및 제2압력조절밸브(272)를 더 포함한다.4 and 5, the first
상기 제1플래시 탱크 압력센서(273)는, 상기 제1플래시 탱크(211)의 내부 압력을 측정한다. The first flash
상기 제1압력조절밸브(271)는, 상기 제1스팀 토출유로(216)상에 설치된다. 상기 제1압력조절밸브(271)는, 상기 제1플래시 탱크 압력센서(273)에서 감지된 압력에 따라 개도가 제어된다. The first
상기 제2압력조절밸브(272)는, 상기 열교환기(232)에서 가열된 제1순환수가 토출되는 제1순환수 토출유로(218)에 설치된다. 상기 제2압력조절밸브(272)는, 상기 제1순환수 유량계(215)에서 감지된 유량 변화에 따라 개도가 제어된다. The second
또한, 상기 제1순환수 토출유로(218)에는, 상기 열교환기(232)에서 가열된 후 토출되는 제1순환수의 온도와 압력을 각각 측정하는 센서가 설치되는 것도 가능하다. The first circulating
또한, 상기 제2스팀 생성 사이클(220)은, 제2플래시 탱크 압력센서(293), 제3압력조절밸브(291) 및 제4압력조절밸브(292)를 더 포함한다.The second
상기 제2플래시 탱크 압력센서(293)는, 상기 제2플래시 탱크(221)의 내부 압력을 측정한다. The second flash
상기 제3압력조절밸브(291)는, 상기 제2스팀 토출유로(226)상에 설치된다. 상기 제3압력조절밸브(291)는, 상기 제2플래시 탱크 압력센서(293)에서 감지된 압력에 따라 개도가 제어된다. The third
상기 제4압력조절밸브(292)는, 상기 응축기(233)에서 가열된 제2순환수가 토출되는 제2순환수 토출유로(228)에 설치된다. 상기 제4압력조절밸브(292)는, 상기 제2순환수 유량계(225)에서 감지된 유량 변화에 따라 개도가 제어된다. The fourth
또한, 상기 제2순환수 토출유로(228)에는, 상기 응축기(233)에서 가열된 후 토출되는 제2순환수의 온도와 압력을 각각 측정하는 센서가 설치되는 것도 가능하다. The second circulating
한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(200)은, 보충수 주입부를 더 포함한다.Meanwhile, the steam production
상기 보충수 주입부는, 보충수 예열기(530), 급수유로(501), 보충수 예열유로(502), 보충수 예열기 바이패스유로(503), 보충수 공급유로(504), 보충수 제어밸브(520) 및 보충수 펌프(510)를 포함한다.The replenishment water injection unit includes a replenishing
상기 보충수 예열기(530)는, 상기 냉매 사이클(230)에 포함된다. 상기 보충수 예열기(530)는, 상기 리큐퍼레이터(240)와 상기 팽창 장치(234)사이에 구비된다. 상기 보충수 예열기(530)는, 상기 리큐퍼레이터(240)에서 나온 냉매와 상기 보충수를 열교환시키는 열교환기이다.The
상기 급수 유로(501)는, 외부로부터 상기 보충수를 공급받는 유로이다. 상기 외부로부터 공급받는 보충수는 폐수 등의 설정 온도 이상의 고온수를 이용할 수 있다. 상기 급수 유로(501)는 상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)로 분기된다. The
상기 보충수 예열유로(502)는, 상기 보충수가 상기 보충수 예열기(530)를 통과하도록 안내하는 유로이다.The make-up water
상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)는, 상기 보충수가 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하도록 안내하는 유로이다.The makeup water preheater
상기 보충수 제어밸브(520)는, 상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503) 중 적어도 하나에 설치되어 상기 보충수 예열기(530)로 공급되는 보충수의 유량을 제어한다. 본 실시예에서는, 상기 보충수 제어밸브(520)는, 상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)가 분기되는 지점에 설치된 삼방밸브인 것으로 예를 들어 설명한다. The makeup
상기 보충수 예열유로(502)와 상기 보충수 예열기 바이패스유로(503)는, 상기 보충수 공급유로(504)로 연결된다.The makeup
상기 보충수 공급유로(504)는, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)로 연결되는 제1보충수 공급유로(505)와, 상기 제2스팀 생성 사이클(220)로 연결되는 제2보충수 공급유로(506)로 분기된다. The makeup
본 실시예에서는, 상기 제1보충수 공급유로(505)가 상기 제1플래시 탱크(211)와 상기 제1펌프(212)를 연결하는 유로에 연결된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 상기 제1보충수 공급유로(505)는 상기 제1플래시 탱크(211)에 직접 연결되어 상기 보충수를 상기 제1플래시 탱크(211)로 직접 공급하는 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 제2보충수 공급유로(506)가 상기 제2플래시 탱크(221)와 상기 제1펌프(222)를 연결하는 유로에 연결된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 상기 제2보충수 공급유로(506)는 상기 제2플래시 탱크(221)에 직접 연결되어 상기 보충수를 상기 제2플래시 탱크(221)로 직접 공급하는 것도 물론 가능하다. In the present embodiment, the first supplemental
상기 제1보충수 공급유로(505)에는 상기 제1스팀 생성 사이클(210)로 보충수의 유량을 조절하기 위한 제1보충수 밸브(214)가 설치되고, 상기 제2보충수 공급유로(506)에는 상기 제2스팀 생성 사이클(22)로 보충되는 보충수의 유량을 조절하기 위한 제2보충수 밸브(224)가 설치된다. A first
상기 제어부(미도시)는, 상기 제1플래시 탱크(211)의 수위에 따라 상기 제1보충수 밸브(214)의 개도량을 제어한다. 즉, 상기 제1플래시 탱크(211)의 수위가 미리 설정된 설정 수위 범위를 유지하도록 상기 제1보충수 밸브(214)의 개도를 제어한다. 또한, 상기 제어부(미도시)는, 상기 제2플래시 탱크(221)의 수위에 따라 상기 제2보충수 밸브(224)의 개도량을 제어한다. 즉, 상기 제2플래시 탱크(221)의 수위가 미리 설정된 설정 수위 범위를 유지하도록 상기 제2보충수 밸브(224)의 개도를 제어한다.The control unit (not shown) controls the opening amount of the first make-up
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 작동을 설명하면, 다음과 같다.The operation of the steam production heat pump system according to the second embodiment of the present invention will now be described.
상기 압축기(231)에서 압축된 냉매가 상기 열교환기(232)를 통과한 후, 상기 응축기(233)를 통과한다.The refrigerant compressed in the
상기 열교환기(232)에서는 상기 압축기(231)에서 나온 과열된 냉매와 상기 제1스팀 생성 사이클(210)을 순환하는 상기 제1순환수와의 열교환이 이루어진다. 상기 열교환기(232)에서는, 상기 압축기(232)에서 나온 과열된 냉매의 현열이 상기 제1순환수에 전달된다. In the
상기 제1순환수는 상기 열교환기(232)에서 상기 냉매의 현열을 흡수하여 가열된다. The first circulating water is heated by absorbing the sensible heat of the refrigerant in the heat exchanger (232).
상기 열교환기(232)에서 열을 일부 빼앗긴 냉매는 상기 응축기(233)로 유입된다. 이 때, 상기 열교환기(232)를 통과하는 냉매는 기체 상태를 유지하며 상태변화는 하지 않는다. The refrigerant, which has partially lost heat in the
상기 응축기(233)에서는, 상기 열교환기(232)에서 나온 냉매와 상기 제2스팀 생성 사이클(220)을 순환하는 제2순환수가 열교환된다. 상기 응축기(233)에서 상기 냉매는 응축되고, 상기 제2순환수는 열을 흡수하여 가열된다. In the
상기 응축기(233)에서 나온 냉매는 상기 리큐퍼레이터(240)로 유입된다.The refrigerant from the
상기 리큐퍼레이터(240)에서는, 상기 응축기(233)에서 응축된 냉매와 상기 압축기(231)로 유입되기 이전의 냉매가 열교환된다.In the
도 6을 참조하면, A는 리큐퍼레이터를 사용하지 않는 종래의 경우를 나타내며, C는 상기 리큐퍼레이터(240)를 사용하는 경우를 나타낸다. Referring to FIG. 6, A represents a conventional case in which a recuperator is not used, and C represents a case where the
상기 리큐퍼레이터(240)에서의 열교환이 이루어짐으로써, 상기 응축기(233)에서 응축되어 나온 냉매는 과냉되고, 상기 증발기(235)에서 나와 상기 압축기(231)로 유입되기 이전의 냉매는 열을 흡수하여 온도가 높아지게 된다. 상기 리큐퍼레이터(240)에서 냉매가 과냉되면, 상기 증발기(235)의 입구측 냉매의 건도가 최소화될 수 있다. The refrigerant condensed in the
또한, 상기 압축기(231)의 입구측 냉매의 온도가 상승된다. 상기 압축기(231)의 입구측 냉매의 온도가 상승하면, 상기 압축기(231)의 토출측 냉매의 온도도 상승하게 된다.Further, the temperature of the refrigerant at the inlet side of the
도 6을 참조하면, 상기 리큐퍼레이터(240)를 사용하지 않는 종래(A)의 경우 상기 압축기(231)의 토출 온도(TA)는 약 130℃이고, 본 실시예에 따라 상기 리큐퍼레이터(240)를 사용하는 경우(C), 상기 압축기(231)의 토출 온도(TC)는 약 180℃이므로, 상기 압축기(231)의 토출온도가 상승하였음을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, in the case of the conventional compressor (A) in which the
또한, 상기 리큐퍼레이터(240)를 사용하는 본 발명의 경우(C), 상기 열교환기(231)의 현열 열교환량(Q1)과 상기 응축기(233)의 응축 열량(Q2)이 모두 스팀 생성에 사용된다. 따라서, 상기 열교환기(231)의 열량(Q1)과 상기 응축기(233)의 응축 열량(Q2)의 합은, 상기 리큐퍼레이터(240)를 사용하지 않는 종래(A)의 경우 응축기의 응축 열량(QA)보다 크다. The sensible heat exchanging amount Q 1 of the
상기와 같이, 상기 냉매 사이클(210)에서 상기 리큐퍼레이터(240)를 사용함으로써, 보다 많은 열량이 스팀을 생성하는 데 사용될 수 있다. As described above, by using the
한편, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)의 제1순환수는 상기 열교환기(232)에서 열을 흡수하여 상기 제1플래시 탱크(211)로 공급된다. 상기 제1순환수는 상기 제1플래시 탱크(211)에서 감압되어, 상기 제1플래시 탱크(211)에서 스팀이 생성된다. Meanwhile, the first circulating water in the first
상기 제2스팀 생성 사이클(220)의 제2순환수는 상기 응축기(233)에서 열을 흡수하여 상기 제2플래시 탱크(221)로 공급된다. 상기 제2순환수는 상기 제2플래시 탱크(221)에서 감압되어, 스팀이 생성된다. The second circulation water in the second
이 때, 상기 열교환기(232)를 통과하는 냉매의 온도가 상기 응축기(233)를 통과하는 냉매의 온도보다 높기 때문에, 상기 열교환기(232)에서 열을 흡수하는 제1순환수의 온도가 상기 응축기(233)에서 열을 흡수하는 제2순환수의 온도보다 높다. At this time, since the temperature of the refrigerant passing through the
따라서, 상기 제1플래시 탱크(221)에서 생성되는 스팀의 온도가 상기 제2플래시 탱크(221)에서 생성되는 스팀의 온도보다 높다.Accordingly, the temperature of the steam generated in the
상기와 같이, 2개의 제1,2스팀 생성 사이클(210)(220)을 포함함으로써, 서로 다른 온도의 스팀의 생산이 가능하기 때문에 다양한 수요처에 적용이 용이한 이점이 있다.As described above, since the first and second
한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 제어부(260)가 상기 제1,2스팀 생성 사이클(210)(220)을 제어하는 방법은 다음과 같다.Meanwhile, a method of controlling the first and second
먼저, 상기 제어부(260)가 상기 제1스팀 생성 사이클(210)을 제어하는 것에 대해 설명한다.First, the
상기 제어부(260)는, 상기 제1플래시 탱크 압력센서(273)에서 측정된 상기 제1플래시 탱크(211)의 내부 압력이 미리 설정된 제1설정압력(P1) 미만이면, 상기 제1압력조절밸브(271)의 개도를 감소시킨다.If the internal pressure of the
상기 제1압력조절밸브(271)의 개도를 감소시키면, 상기 제1플래시 탱크(211)의 내부 압력이 상승하게 된다. 상기 제1플래시 탱크(211)의 내부 압력이 미리 설정된 제1설정압력(P1)미만이면, 상기 제1플래시 탱크(211)에서 스팀 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 상기 제1플래시 탱크(211)의 내부 압력이 미리 설정된 제1설정압력(P1)에 도달할 때까지 상기 제1압력조절밸브(271)의 개도를 감소시킨다.When the opening degree of the first
또한, 상기 제어부(260)는, 상기 제1순환수 유량계(215)에서 측정된 유량의 변화를 미리 설정된 설정 범위와 비교하고, 상기 유량의 변화(Fluctuation)가 상기 설정 범위를 벗어나면, 상기 제2압력조절밸브(272)의 개도를 감소시킨다.The
상기 유량의 변화를 알면, 상기 제1순환수가 상기 열교환기(232)에서 기화되는지를 확인할 수 있다. 즉, 상기 열교환기(232)에서 열량을 받아 온도가 상승하여 포화온도를 넘어설 경우, 상기 제1순환수가 상기 열교환기(232)에서나 상기 제1플래시 탱크(211)로 유입되기 이전에 기화가 발생될 수 있으며, 기화가 발생될 경우 상기 제1순환수 유량계(215)에서 측정된 유량의 변화가 심해진다. 따라서, 상기 유량의 변화가 상기 설정 범위를 벗어나면, 상기 열교환기(232)에서나 상기 제1플래시 탱크(211)로 유입되기 이전에 기화가 발생될 수 있다고 판단하여, 상기 제2압력조절밸브(272)의 개도를 감소시킨다. Knowing the change in the flow rate, it can be confirmed whether the first circulation water is vaporized in the
상기 제2압력조절밸브(272)의 개도를 감소시키면, 상기 제1플래시 탱크(211)로 유입되는 제1순환수의 압력이 높아지게 된다. 상기 제1플래시 탱크(211)로 유입되는 제1순환수의 압력을 높이면, 상기 제1플래시 탱크(211)로 유입되기 이전에 제1순환수가 기화되는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 상기 제1플래시 탱크(211)로 유입되는 제1순환수의 압력은, 상기 제1플래시 탱크(211)로 유입되는 제1순환수의 온도에 따른 포화압력보다 높게 유지하는 것이 바람직하다. When the opening degree of the second
상기와 같이, 상기 제1플래시 탱크 압력센서(273)에서 측정된 압력에 따라 상기 제1압력 조절밸브(271)의 개도를 제어하고, 상기 제1순환수 유량계(215)에서 측정된 유량 변화에 따라 상기 제2압력 조절밸브(272)의 개도를 제어함으로써, 상기제1플래시 탱크(211)에 유입되는 제1순환수가 전부 액체 상태를 유지할 수 있으므로, 상기 제1플래시 탱크(211)에서 스팀 생산 효율이 증가될 수 있다.As described above, the opening degree of the first
상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 제2압력 조절밸브(272)의 개도는 상기 열교환기(232)에서 가열된 후 토출되는 제1순환수의 압력에 따라 제어하는 것도 물론 가능하다. 여기서, 상기 열교환기(232)에서 가열된 후 토출되는 제1순환수의 압력은 상기 제1순환수 토출유로(218)에 설치된 열교환기 토출압력센서(미도시)에서 측정된 압력을 사용하는 것도 가능하고, 상기 제1순환수 토출유로(218)에 설치된 열교환기 토출온도센서(미도시)에서 측정된 온도에 따른 압력을 산출하여 사용하는 것도 물론 가능하다. The opening degree of the second
다음으로, 상기 제어부(260)가 상기 제2스팀 생성 사이클(220)을 제어하는 것에 대해 설명한다.Next, the
상기 제2스팀 생성 사이클(220)에서는, 상기 제어부(260)는 상기 제3압력조절밸브(291)와 상기 제4압력조절밸브(292)의 개도를 제어한다. In the second
상기 제어부(260)는, 상기 제2플래시 탱크 압력센서(293)에서 측정된 상기 제2플래시 탱크(221)의 내부 압력이 미리 설정된 제3설정압력(P3) 미만이면, 상기 제3압력조절밸브(291)의 개도를 감소시킨다.If the internal pressure of the
상기 제3압력조절밸브(291)의 개도를 감소시키면, 상기 제2플래시 탱크(221)의 내부 압력이 상승하게 된다. 상기 제2플래시 탱크(221)의 내부 압력이 미리 설정된 제3설정압력(P3)미만이면, 상기 제2플래시 탱크(221)에서 스팀 온도가 낮아지게 된다. 따라서, 상기 제2플래시 탱크(221)의 내부 압력이 미리 설정된 제3설정압력(P3)에 도달할 때까지 상기 제3압력조절밸브(291)의 개도를 감소시킨다.When the opening degree of the third
또한, 상기 제어부(260)는, 상기 제2순환수 유량계(225)에서 측정된 유량의 변화를 미리 설정된 설정 범위와 비교하고, 상기 유량의 변화(Fluctuation)가 상기 설정 범위를 벗어나면, 상기 제4압력조절밸브(292)의 개도를 감소시킨다. 즉, 상기 유량의 변화가 상기 설정 범위에 들도록 상기 제4압력조절밸브(292)의 개도를 감소시킨다.The
상기 유량의 변화를 알면, 상기 제2순환수가 상기 응축기(233)에서 기화되는지를 확인할 수 있다. 즉, 상기 응축기(233)에서 열량을 받아 온도가 상승하여 포화온도를 넘어설 경우, 상기 제2순환수가 상기 응축기(233)에서나 상기 제2플래시 탱크(221)로 유입되기 이전에 기화가 발생될 수 있으며, 기화가 발생될 경우 상기 제2순환수 유량계(225)에서 측정된 유량의 변화가 심해진다. 따라서, 상기 유량의 변화가 상기 설정 범위를 벗어나면, 상기 응축기(233)에서나 상기 제2플래시 탱크(221)로 유입되기 이전에 기화가 발생될 수 있다고 판단하여, 상기 제4압력조절밸브(292)의 개도를 감소시킨다. Knowing the change in the flow rate, it can be confirmed whether the second circulation water is vaporized in the
상기 제4압력조절밸브(292)의 개도를 감소시키면, 상기 제2플래시 탱크(221)로 유입되는 제2순환수의 압력이 높아지게 된다. 상기 제2플래시 탱크(221)로 유입되는 제2순환수의 압력을 높이면, 상기 제2플래시 탱크(221)로 유입되기 이전에 제2순환수가 기화되는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 상기 제2플래시 탱크(221)로 유입되는 제2순환수의 압력은, 상기 제2플래시 탱크(221)로 유입되는 제2순환수의 온도에 따른 포화압력보다 높게 유지하는 것이 바람직하다. When the opening degree of the fourth
상기와 같이, 상기 제2플래시 탱크 압력센서(293)에서 측정된 압력에 따라 상기 제3압력 조절밸브(291)의 개도를 제어하고, 상기 제2순환수 유량계(225)에서 측정된 유량 변화에 따라 상기 제4압력 조절밸브(292)의 개도를 제어함으로써, 상기제2플래시 탱크(221)에 유입되는 제2순환수가 전부 액체 상태를 유지할 수 있으므로, 상기 제2플래시 탱크(221)에서 스팀 생산 효율이 증가될 수 있다.As described above, the opening degree of the third
상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 제4압력 조절밸브(292)의 개도는 상기 응축기(233)에서 가열된 후 토출되는 제2순환수의 압력에 따라 제어하는 것도 물론 가능하다. 여기서, 상기 응축기(233)에서 가열된 후 토출되는 제2순환수의 압력은 상기 제2순환수 토출유로(228)에 설치된 응축기 토출압력센서(미도시)에서 측정된 압력을 사용하는 것도 가능하고, 상기 제2순환수 토출유로(228)에 설치된 응축기 토출온도센서(미도시)에서 측정된 온도에 따른 압력을 산출하여 사용하는 것도 물론 가능하다. The opening degree of the fourth
또한, 상기 제어부(260)가 상기 제1스팀 생성 사이클(210)에서 생성되는 스팀의 온도에 따라 상기 제1,2펌프(212)(222)의 유량을 제어하는 것도 가능하다.The
도 6을 참조하면, 상기 제1플래시 탱크(211)에서 생성되는 스팀의 온도(T')를 보다 높게 설정하면, 상기 열교환기(232)의 현열 열교환량(Q1)이 작아진다. 즉, 상기 스팀의 온도(T')를 보다 높게 설정하면, 도 6에서 T'는 오른쪽으로 이동하게 되므로, 상기 열교환기(232)의 현열 열교환량(Q1)이 작아지고, 상기 응축기(233)의 응축 열량(Q2)은 커진다. 따라서, 상기 제1펌프(212)의 펌핑 유량을 감소시키고 상기 제2펌프(222)의 펌핑 유량을 증가시킨다. 6, when the temperature T 'of steam generated in the
상기 제1플래시 탱크(211)에서 생성되는 스팀의 온도를 낮게 설정할 경우, 상기 열교환기(232)의 현열 열교환량(Q1)이 커진다. 즉, 상기 스팀의 온도(T')를 보다 낮게 설정하면, 도 6에서 T'는 왼쪽으로 이동하게 되므로, 상기 열교환기(232)의 현열 열교환량(Q1)이 커지고, 상기 응축기(233)의 응축 열량(Q2)은 작아진다. 상기 제1펌프(212)의 펌핑 유량을 증가시키고 상기 제2펌프(222)의 펌핑 유량을 감소시킨다. When the temperature of the steam generated in the
상기 실시예에서는, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)에서 생성된 스팀의 온도에 따라 상기 제1,2펌프(212)(222)의 펌핑 유량을 모두 제어하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 제1스팀 생성 사이클(210)에서 생성된 스팀의 온도에 따라 상기 제1펌프(212)의 펌핑 유량을 제어하고, 상기 제2스팀 생성 사이클(220)에서 생성된 스팀의 온도에 따라 상기 제2펌프(222)의 펌핑 유량을 제어하는 것도 물론 가능하다. In the above embodiment, the pumping flow rate of the first and
이하, 상기 제어부(260)가 상기 급수 유로(501)로 유입되는 보충수의 온도에 따라 상기 보충수 제어밸브(520)의 개도를 제어하는 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of controlling the opening of the make -up
상기 보충수의 온도는 상기 급수 유로(502)에 설치된 보충수 온도센서(511)(미도시)로부터 측정한다.The temperature of the makeup water is measured from a makeup water temperature sensor 511 (not shown) provided in the
상기 제어부(260)는, 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 보충수 최고온도보다 높으면, 상기 보충수 제어밸브(520)가 상기 보충수 예열유로(502)를 차폐하고, 상기 보충수 예열기 바이패스 유로(503)만을 개폐하도록 제어한다. 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 보충수 최고온도보다 높으면, 상기 보충수 예열기(530)에서 상기 냉매를 추가적으로 과냉시키는 효과가 없어지므로 상기 보충수가 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하도록 제어한다.When the temperature of the make-up water is higher than a preset makeup water maximum temperature, the
한편, 상기 제어부(260)는, 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 보충수 최저온도보다 낮으면, 상기 보충수가 전부 상기 보충수 예열기(530)로 통과하도록 상기 보충수 제어밸브(520)를 제어한다.On the other hand, if the temperature of the makeup water is lower than a preset makeup water minimum temperature, the
또한, 상기 제어부(260)는, 상기 보충수의 온도에 따라 상기 보충수 예열기(530)로 유입되는 유량과 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하는 유량을 적절하게 조절하는 것도 물론 가능하다. 예를 들어, 상기 보충수의 온도가 미리 설정된 설정온도범위 이내이면, 상기 보충수의 온도가 높을수록 상기 보충수 예열기(530)로 공급되는 보충수의 유량을 감소시키고, 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스하는 유량을 증가시킬 수 있다. 상기 급수유로(501)로부터 공급되는 보충수 중 일부는 상기 보충수 예열기(530)로 공급되어 예열되고, 나머지는 상기 보충수 예열기(530)를 바이패스한 후 다시 합해져서 상기 제1,2스팀 생성 사이클(210)(220)로 나누어 공급된다. 따라서, 상기 보충수 예열기(530)의 온도가 상기 설정온도범위 이내이면, 상기 보충수를 상기 냉매를 추가 과냉시키는 데에 이용할 수 있다. 상기 설정온도범위는 상기 보충수 최고온도와 상기 보충수 최저온도 사이의 범위인 것으로 예를 들어 설명한다. It is also possible that the
상기 보충수 예열기(530)에서 예열된 보충수는 상기 제1,2보충수 공급유로(505)(506)를 통해 상기 제1,2스팀 생성 사이클(210)(220)로 공급될 수 있다.The makeup water preheated by the
상기 제1,2보충수 공급유로(505)(506)로 각각 공급되는 유량은 상기 제1,2보충수 밸브(214)(224)를 통해 제어될 수 있다. 또한, 상기 보충수 온도센서(511)에서 감지된 온도에 따라 상기 제1,2보충수 밸브(214)(224)의 개폐를 다르게 제어하는 것도 물론 가능하다.
The flow rates supplied to the first and second makeup
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템의 구성도이다.7 is a configuration diagram of a steam production heat pump system according to a third embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 스팀 생산 히트펌프 시스템(300)은, 상기 압축기(231)에서 압축된 냉매를 토출하는 압축기 토출유로(310)가 열교환기 공급유로(311)와 열교환기 바이패스유로(312)로 분기되어 형성되고, 상기 압축기 토출유로(310)에서 상기 열교환기 공급유로(311)와 상기 열교환기 바이패스유로(312)로 분기된 지점에는 삼방밸브(313)가 설치되어, 상기 열교환기(232)와 상기 응축기(233)로 공급되는 냉매의 유량을 제어할 수 있는 것이 상기 제2실시예와 상이하고, 상기 제1,2,3,4압력 조절밸브(271)(272)(291)(292)와 상기 보충수 제어밸브(530)를 제어하는 구성 및 작용은 유사하므로, 상이한 구성에 대해서만 설명한다.7, the steam production
또한, 상기 압축기 토출유로(310)에는 상기 압축기(231)에서 토출되는 냉매의 온도를 측정하는 온도센서(320)가 설치된다.A
상기 삼방밸브(313)는, 각 유로의 유량을 제어할 수 있는 유량제어밸브이다. The three-
상기 제어부(260)는, 상기 온도센서(320)에서 감지된 온도에 따라 상기 삼방밸브(313)의 작동을 제어하여, 상기 열교환기 공급유로(311)로 공급되는 냉매의 유량과 상기 열교환기 바이패스유로(312)로 공급되는 유량을 조절할 수 있다. The
상기 온도센서(320)에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정 온도 범위 이내이면, 상기 제어부(260)는 상기 삼방밸브(313)가 상기 열교환기 공급유로(311)와 상기 열교환기 바이패스유로(312)를 모두 개방시키도록 제어한다.
이 때, 상기 온도센서(320)에서 감지된 온도에 따라 상기 열교환기 공급유로(311)로 공급되는 냉매의 유량과 상기 열교환기 바이패스유로(312)로 공급되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다. At this time, the flow rate of the refrigerant supplied to the heat
예를 들어, 상기 온도센서(320)에서 감지된 온도가 상기 설정 온도 범위 이내이고, 미리 설정된 제1설정 온도 이상이면 상기 열교환기 공급 유로(311)로 공급되는 냉매의 유량을 늘려서 상기 제1스팀 생성 사이클(210)에 보다 많은 양의 비교적 고온의 스팀을 생성하도록 할 수 있다. For example, if the temperature sensed by the
또한, 상기 온도센서(320)에서 감지된 온도가 상기 설정 온도 범위 이내이고, 미리 설정된 제1설정 온도 미만이면 상기 열교환기 공급 유로(311)로 공급되는 냉매의 유량을 줄이는 것도 가능하다. If the temperature sensed by the
한편, 상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)로부터 스팀을 공급받는 제1수요처의 요구 부하가 클 경우, 상기 열교환기 공급 유로(311)로 공급되는 냉매의 유량을 늘리도록 상기 삼방밸브(313)를 제어하는 것도 가능하다. If the demand load of the first demand source receiving steam from the first
또한, 상기 제2스팀 생성 사이클(220)로부터 스팀을 공급받는 제2수요처의 요구 부하가 작은 경우, 상기 열교환기 공급 유로(311)로 공급되는 냉매의 유량을 늘리도록 상기 삼방밸브(313)를 제어할 수 있다.In addition, when the demand load of the second customer who receives steam from the second
또한, 상기 제1스팀 생성 사이클(220)에 충분한 열량이 공급되지 않을 경우, 상기 열교환기 공급 유로(311)로 공급되는 냉매의 유량을 보다 늘리도록 상기 삼방밸브(313)를 제어할 수 있다. 상기 제1스팀 생성 사이클(220)에 충분한 열량이 공급되는지는 상기 제1열교환기(232)에서 나온 제1순환수의 온도나 상기 제1플래시 탱크(211)에서 생성된 스팀의 온도를 측정하여 미리 설정된 기준과 비교하여 판단할 수 있다. Further, when the sufficient amount of heat is not supplied to the first
또한, 상기 제2수요처의 요구 부하가 클 경우, 상기 열교환기 공급 유로(311)로 공급되는 냉매의 유량을 줄이도록 상기 삼방밸브(313)를 제어할 수 있다.Further, when the demand load of the second customer is large, the three-
한편, 상기 온도센서(320)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 미만이면, 상기 제어부(260)는 상기 삼방밸브(313)가 상기 열교환기 공급유로(311)는 차폐하고, 상기 열교환기 바이패스유로(312)만을 개방시키도록 제어하는 것도 가능하다.On the other hand, if the temperature sensed by the
즉, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)을 바이패스하도록 함으로써, 상기 압축기(231)에서 나온 냉매의 열량이 모두 상기 제2스팀 생성 사이클(220)에 공급될 수 있다. 따라서, 제2스팀 생성 사이클(220)에서 충분한 온도의 스팀을 생성하도록 할 수 있다. That is, by allowing the first
상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 제1수요처의 요구 부하가 없을 경우에도 상기 제어부(260)는 상기 삼방밸브(313)가 상기 열교환기 공급유로(311)는 차폐하고, 상기 열교환기 바이패스유로(312)만을 개방시키도록 제어하는 것도 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiment. Even when there is no demand load of the first customer, the
한편, 상기 온도센서(320)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면, 상기 제어부(260)는 상기 삼방밸브(313)가 상기 열교환기 바이패스유로(312)는 차폐하도록 제어할 수 있다.On the other hand, when the temperature detected by the
즉, 상기 온도센서(320)에서 감지된 온도가 미리 설정된 제2설정 온도 이상이면, 상기 제어부(260)는 상기 압축기(231)에서 나온 냉매의 온도가 충분히 높다고 판단할 수 있다. 따라서, 상기 압축기(231)에서 나온 냉매의 전부가 상기 열교환기(232)와 상기 응축기(233)를 차례로 통과하도록 한다. That is, when the temperature sensed by the
따라서, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)과 상기 제2스팀 생성 사이클(220)에서는 모두 충분한 양의 스팀이 생성될 수 있다. Accordingly, both of the first
상기와 같이, 2개의 제1,2스팀 생성 사이클(210)(220)을 이용하여, 각각 서로 다른 온도의 스팀을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 압축기(231)에서 토출되는 냉매의 온도에 따라 상기 열교환기(232)로 유입되는 냉매의 유량을 조절하여 스팀 생산 효율을 높일 수 있다. As described above, it is possible not only to generate steam at different temperatures by using the two first and second steam generation cycles 210 and 220, but also to generate steam at different temperatures depending on the temperature of the refrigerant discharged from the
한편, 상기 실시예에 한정되지 않고, 상기 제어부(260)는, 상기 제1스팀 생성 사이클(210)에서 생성되는 스팀의 온도에 따라 상기 삼방밸브(313)의 개도를 제어하는 것도 물론 가능하다. 상기 제1플래시 탱크(211)에서 생성되는 스팀의 온도가 미리 설정된 제1스팀 설정온도보다 높으면, 상기 열교환기(232)의 현열 열교환량이 작아지므로, 상기 열교환기 공급유로(311)로 공급되는 냉매의 유량은 감소시키고, 상기 열교환기 바이패스유로(312)로 공급되는 냉매의 유량은 증가시키는 것도 가능하다. It is also possible to control the opening degree of the three-
또한, 상기 제1플래시 탱크(211)에서 생성되는 스팀의 온도가 미리 설정된 제2스팀 설정온도보다 낮으면, 상기 열교환기(232)의 현열 열교환량이 커지므로, 상기 열교환기 공급유로(311)로 공급되는 냉매의 유량은 증가시키고, 상기 열교환기 바이패스유로(312)로 공급되는 냉매의 유량은 감소시키는 것도 가능하다.
If the temperature of the steam generated in the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
110: 냉매 사이클 111,231: 압축기
112,233: 응축기 113,234: 팽창장치
11,235: 증발기 115,240: 리큐퍼레이터
120: 스팀 생성 사이클 121: 플래시 탱크
122: 순환수 펌프 125: 순환수 유량계
171,271: 제1압력조절밸브 172,272: 제2압력조절밸브
181: 플래시 탱크 압력센서 182: 응축기 토출 압력센서
210: 제1스팀 생성 사이클 211: 제1플래시 탱크
220: 제2스팀 생성 사이클 221: 제2플래시 탱크
232: 열교환기 233: 응축기
291: 제3압력조절밸브 292: 제4압력조절밸브
311: 열교환기 공급유로 312: 열교환기 바이패스 유로
501: 급수유로 502: 보충수 예열유로
503: 보충수 예열기 바이패스유로 504: 보충수 공급유로
505: 제1보충수 공급유로 506: 제2보충수 공급유로
520: 보충수 제어밸브 530: 보충수 예열기110:
112,233 condenser 113,234 expansion device
11,235: Evaporator 115,240: Recuperator
120: steam generation cycle 121: flash tank
122: Circulating water pump 125: Circulating water flow meter
171,271: First pressure regulating valve 172,272: Second pressure regulating valve
181: Flash tank pressure sensor 182: Condenser discharge pressure sensor
210: first steam generation cycle 211: first flash tank
220: second steam generation cycle 221: second flash tank
232: Heat exchanger 233: Condenser
291: third pressure regulating valve 292: fourth pressure regulating valve
311: Heat exchanger supply channel 312: Heat exchanger bypass channel
501: Water supply channel 502: Preparatory water preheating channel
503: makeup water preheater bypass flow 504: makeup water supply flow
505: First supplementary water supply passage 506: Second supplementary water supply passage
520: make-up water control valve 530: make-up water preheater
Claims (12)
상기 응축기를 통과하면서 가열된 순환수를 감압하여 스팀을 발생시키는 플래시 탱크와, 상기 플래시 탱크에서 나온 순환수를 펌핑하여 상기 응축기로 순환시키는 펌프와, 상기 응축기에서 나온 순환수를 상기 플래시 탱크로 안내하는 제1순환수 유로와, 상기 플래시 탱크에서 나온 순환수를 상기 펌프로 안내하는 제2순환수 유로와, 상기 펌프와 상기 응축기를 연결하는 제3순환수 유로를 포함하고, 상기 순환수를 순환시켜 스팀을 생성하는 스팀 생성 사이클과;
상기 냉매 사이클내에 구비되어, 상기 제2냉매유로와 상기 제4냉매유로 사이에 설치되어, 상기 응축기에서 나온 냉매와 상기 압축기로 유입되는 냉매를 열교환시켜, 상기 응축기에서 나온 냉매를 과냉시키고, 상기 압축기의 입, 출구측 냉매의 온도를 상승시켜 상기 응축기의 응축 열량을 증가시키는 리큐퍼레이터를 포함하는 리큐퍼레이터와;
상기 냉매 사이클에 포함되고, 상기 제2냉매유로상에서 상기 리큐퍼레이터와 상기 팽창장치 사이에 구비되어, 상기 리큐퍼레이터에서 나온 냉매를 상기 스팀 생성 사이클로 공급되는 보충수와 열교환시켜, 상기 리큐퍼레이터에서 과냉된 냉매를 추가적으로 과냉시키는 보충수 예열기를 포함하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.A condenser for condensing the refrigerant from the compressor; an expansion device for expanding the refrigerant from the condenser; an evaporator for evaporating the refrigerant from the expansion device; and a condenser for condensing the refrigerant from the condenser, A second refrigerant flow path for guiding the refrigerant from the condenser to the expansion device, a third refrigerant flow path for connecting the expansion device and the evaporator, and a third refrigerant flow path for connecting the evaporator and the compressor A refrigerant cycle including the fourth refrigerant flow path and circulating the refrigerant;
A pump for circulating the circulating water from the flash tank to the condenser and a pump for circulating the circulating water from the condenser to the flash tank A second circulating water flow path for guiding the circulating water from the flash tank to the pump, and a third circulating water flow path for connecting the pump and the condenser, wherein the circulation water is circulated A steam generating cycle for generating steam;
And a fourth refrigerant passage provided in the refrigerant cycle for exchanging heat between the refrigerant discharged from the condenser and the refrigerant flowing into the compressor to subcool the refrigerant discharged from the condenser, And a recuperator that raises the temperature of the inlet and outlet refrigerant of the condenser and increases the amount of heat of condensation of the condenser;
And a heat exchanger provided in the refrigerant cycle and provided between the recuperator and the expansion device on the second refrigerant passage for exchanging heat with the replenishment water supplied through the steam generating cycle to the refrigerant from the recuperator, And a supplementary water preheater for additionally subcooling the subcooled refrigerant in the second heat exchanger.
외부로부터 보충수를 공급하는 급수유로와,
상기 급수유로에서 분기되어, 상기 보충수를 상기 보충수 예열기로 안내하는 보충수 예열유로와,
상기 급수유로에서 분기되어, 상기 보충수가 상기 보충수 예열기를 바이패스하도록 안내하는 보충수 예열기 바이패스유로를 더 포함하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method according to claim 1,
A water supply channel for supplying supplemental water from outside,
A replenishing water preheating flow channel branched from the water supply flow channel and guiding the replenishment water to the replenishing water preheater,
And a makeup water preheater bypass flow channel branched from the water supply flow channel and guiding the makeup water bypassing the makeup water preheater.
상기 급수유로에 설치되어, 상기 보충수의 온도를 측정하는 보충수 온도센서와,
상기 보충수 예열유로와 상기 보충수 예열기 바이패스유로 중 적어도 하나에 설치되어, 상기 보충수 예열기로 공급되는 보충수의 유량을 제어하는 보충수 제어밸브와,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 보충수 제어밸브의 개도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 2,
A replenishing water temperature sensor installed in the water supply channel for measuring the temperature of the replenishing water,
A makeup water control valve provided in at least one of the makeup water preheating flow path and the makeup water preheater bypass flow path to control a flow rate of the makeup water supplied to the makeup water preheater,
And a control unit for controlling the opening degree of the make-up water control valve in accordance with the temperature sensed by the makeup water temperature sensor.
상기 제어부는,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 보충수 최고온도보다 높으면, 상기 보충수 제어밸브가 상기 보충수 예열유로를 차폐하도록 제어하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein,
And a replenishing water preheater for controlling the replenishing water control valve to block the replenishing water preheating flow channel when the temperature sensed by the replenishing water temperature sensor is higher than a preset replenishment water maximum temperature.
상기 제어부는,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 보충수 최저온도보다 낮으면, 상기 보충수 제어밸브가 상기 보충수 예열기 바이패스유로를 차폐하도록 제어하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein,
And a makeup water preheater for controlling the makeup water control valve to block the makeup water preheater bypass flow passage when the temperature sensed by the makeup water temperature sensor is lower than a preset makeup water minimum temperature.
상기 제어부는,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도범위 이내이면,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 높을수록 상기 보충수 예열기로 공급되는 보충수의 유량을 감소시키는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 3,
Wherein,
If the temperature sensed by the makeup water temperature sensor is within a predetermined set temperature range,
And a makeup water preheater for reducing the flow rate of the makeup water supplied to the makeup water preheater as the temperature sensed by the makeup water temperature sensor is higher.
상기 열교환기를 통과하면서 가열된 제1순환수를 감압하여 제1스팀을 발생시키는 제1플래시 탱크와, 상기 제1플래시 탱크에서 나온 제1순환수를 펌핑하여 상기 열교환기로 순환시키는 제1펌프를 포함하고, 제1순환수를 순환시켜 제1스팀을 생성하는 제1스팀 생성 사이클과;
상기 응축기를 통과하면서 가열된 순환수를 감압하여 제2스팀을 발생시키는 제2플래시 탱크와, 상기 제2플래시 탱크에서 나온 제2순환수를 펌핑하여 상기 응축기로 순환시키는 펌프를 포함하고, 상기 제2순환수를 순환시켜 상기 제1스팀 생성 사이클에서 생성된 상기 제1스팀보다 저온인 제2스팀을 생성하는 제2스팀 생성 사이클과;
상기 냉매 사이클내에 구비되어, 상기 제3냉매유로와 상기 제5냉매유로 사이에 설치되어, 상기 응축기에서 나온 냉매와 상기 압축기로 유입되는 냉매를 열교환시켜, 상기 응축기에서 나온 냉매를 과냉시키고, 상기 압축기의 입, 출구측 냉매의 온도를 상승시켜 상기 응축기의 응축 열량을 증가시키는 리큐퍼레이터를 포함하는 리큐퍼레이터와;
상기 냉매 사이클에 포함되고, 상기 리큐퍼레이터와 상기 팽창장치 사이에 구비되어, 상기 리큐퍼레이터에서 나온 냉매를 상기 제1,2스팀 생성 사이클로 공급되는 보충수를 열교환시켜, 상기 보충수는 예열하고 상기 리큐퍼레이터에서 과냉된 냉매는 추가적으로 과냉시키는 보충수 예열기를 포함하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.A condenser for condensing the refrigerant from the heat exchanger by heat exchange with the second circulating water, a condenser for expanding the refrigerant from the condenser, A first refrigerant flow path for guiding the refrigerant from the compressor to the heat exchanger, a second refrigerant flow path for guiding the refrigerant from the heat exchanger to the condenser, an evaporator for evaporating the refrigerant from the expansion device, A third refrigerant flow path for guiding the refrigerant from the condenser to the expansion device, a fourth refrigerant flow path for connecting the expansion device and the evaporator, and a fifth refrigerant flow path for connecting the evaporator and the compressor, A refrigerant cycle in which the refrigerant circulates;
A first flash tank for decompressing the first circulating water heated while passing through the heat exchanger to generate a first steam, and a first pump for pumping the first circulating water discharged from the first flash tank to the heat exchanger A first steam generating cycle for circulating the first circulating water to generate a first steam;
A second flash tank for decompressing the circulating water heated while passing through the condenser to generate a second steam; and a pump for pumping the second circulating water discharged from the second flash tank to the condenser, A second steam generating cycle for circulating the circulating water to generate a second steam which is lower in temperature than the first steam generated in the first steam generating cycle;
And a second refrigerant passage provided in the refrigerant cycle for exchanging heat between the refrigerant discharged from the condenser and the refrigerant flowing into the compressor to thereby subcool the refrigerant discharged from the condenser, And a recuperator that raises the temperature of the inlet and outlet refrigerant of the condenser and increases the amount of heat of condensation of the condenser;
The heat exchanger is included in the refrigerant cycle, and is provided between the recuperator and the expansion device. The refrigerant from the recuperator is heat-exchanged with the supplemental water supplied to the first and second steam generation cycles. The supplemental water is preheated Wherein the supercooled refrigerant in the recuperator is additionally subcooled. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
외부로부터 보충수를 공급하는 급수유로와,
상기 급수유로에서 분기되어, 상기 보충수를 상기 보충수 예열기로 안내하는 보충수 예열유로와,
상기 급수유로에서 분기되어, 상기 보충수가 상기 보충수 예열기를 바이패스하도록 안내하는 보충수 예열기 바이패스유로와,
상기 보충수 예열유로와 상기 보충수 예열기 바이패스유로가 연결되어, 상기 보충수를 상기 제1,2스팀 생성 사이클 중 적어도 하나로 공급하는 보충수 공급유로를 더 포함하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 7,
A water supply channel for supplying supplemental water from outside,
A replenishing water preheating flow channel branched from the water supply flow channel and guiding the replenishment water to the replenishing water preheater,
A replenishing water preheater bypass flow channel branched from the water supply flow channel and guiding the replenishment water to bypass the replenishment water preheater,
And a replenishing water pre-heater connected to the replenishing water pre-heating flow path and the replenishing water pre-heater bypass flow path to supply the replenishing water to at least one of the first and second steam producing cycles, Pump system.
상기 급수유로에 설치되어, 상기 보충수의 온도를 측정하는 보충수 온도센서와,
상기 보충수 예열유로와 상기 보충수 예열기 바이패스유로 중 적어도 하나에 설치되어, 상기 보충수 예열기로 공급되는 보충수의 유량을 제어하는 보충수 제어밸브와,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도에 따라 상기 보충수 제어밸브의 개도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 8,
A replenishing water temperature sensor installed in the water supply channel for measuring the temperature of the replenishing water,
A makeup water control valve provided in at least one of the makeup water preheating flow path and the makeup water preheater bypass flow path to control a flow rate of the makeup water supplied to the makeup water preheater,
And a control unit for controlling the opening degree of the make-up water control valve in accordance with the temperature sensed by the makeup water temperature sensor.
상기 제어부는,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 보충수 최고온도보다 높으면, 상기 보충수 제어밸브가 상기 보충수 예열유로를 차폐하도록 제어하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 9,
Wherein,
And a replenishing water preheater for controlling the replenishing water control valve to block the replenishing water preheating flow channel when the temperature sensed by the replenishing water temperature sensor is higher than a preset replenishment water maximum temperature.
상기 제어부는,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 보충수 최저온도보다 낮으면, 상기 보충수 제어밸브가 상기 보충수 예열기 바이패스유로를 차폐하도록 제어하는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 9,
Wherein,
And a makeup water preheater for controlling the makeup water control valve to block the makeup water preheater bypass flow passage when the temperature sensed by the makeup water temperature sensor is lower than a preset makeup water minimum temperature.
상기 제어부는,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 미리 설정된 설정온도범위 이내이면,
상기 보충수 온도센서에서 감지된 온도가 높을수록 상기 보충수 예열기로 공급되는 보충수의 유량을 감소시키는 보충수 예열기를 이용한 스팀 생산 히트펌프 시스템.The method of claim 9,
Wherein,
If the temperature sensed by the makeup water temperature sensor is within a predetermined set temperature range,
And a makeup water preheater for reducing the flow rate of the makeup water supplied to the makeup water preheater as the temperature sensed by the makeup water temperature sensor is higher.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160177479A KR101947099B1 (en) | 2016-12-23 | 2016-12-23 | Steam production heat pump system using supplemental water preheater |
Applications Claiming Priority (1)
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