KR101753290B1

KR101753290B1 - 열 네트워크 시스템

Info

Publication number: KR101753290B1
Application number: KR1020160031884A
Authority: KR
Inventors: 임용훈; 이재용; 김혁주
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-07-06

Abstract

본 발명은 열 네트워크 시스템에 관한 것이다. 이러한 열 네트워크 시스템은 열 에너지를 이용하는 열 이용소와, 외부로부터 전달받은 열을 저장하였다가 상기 열 이용소에 공급하는 열 관리소와, 상기 열 이용소 및 상기 열 관리소에 걸쳐 형성되어 상기 열 관리소에 저장된 열을 상기 열 이용소로 전달하는 열 교환부를 포함하는 열 수용가, 온열 유체를 순환시키고 상기 온열 유체를 상기 열 이용소에 전달하거나 상기 열 이용소에서 배출된 유체를 회수하는 열 공급 배관, 상기 열 공급 배관이 관통하도록 형성되어 상기 열 공급 배관의 내부를 흐르는 온열 유체의 온도를 설정된 온도로 데우는 중앙 열 관리소, 그리고 지중에 매설되도록 형성되고, 단열재를 포함하여 형성되어 내부에 온열 유체를 순환하고, 상기 열 관리소에 상기 온열 유체를 전달하거나 상기 열 관리소에서 배출된 유체를 회수하는 열 저장 배관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로 인해, 지중 배관을 통해 열 수용가에 열을 공급할 수 있어, 열 수용가에 효율적으로 열을 제공할 수 있고 지상의 축열조를 구비하지 않고도 열을 공급할 수 있어 비용 절감 및 미관 향상의 효과가 있다.

Description

열 네트워크 시스템{HEAT NETWORK SYSTEM}

본 발명은 열 네트워크 시스템에 관한 것으로, 좀더 자세하게는, 지중배관에 열을 저장하여 열 네트워크를 구성함으로써, 미활용 에너지의 이용을 향상시킬 수 있는 시스템에 관한 것이다.

열을 이용하는 가구 밀집 지역 등에 각각 열을 공급하는 열 에너지 네트워크(CHP; combined heat and power)에 있어서, 거주 밀도가 높은 도심 지역에서는 열을 저장하기 위한 축열조를 설치하기 위한 부지를 마련하는 데 고비용이 발생하는 한계가 있다.

또한, 이러한 축열조와 같은 열원설비를 지상에 설치함에 의해 지역의 경관 훼손 등의 문제가 있다.

따라서, 열 네트워크를 통해 열 수용가의 요청에 따라 열을 효율적으로 공급할 수 있고, 동시에, 지상의 미관을 해치지 않고 부지 공급에의 한계를 극복할 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제2003-0005284호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열 네트워크 시스템에서, 축열조를 지상에 배치하지 않고 지중에 매립하여 열 수용가에 효율적으로 열을 공급 및 회수함으로써 열 네트워크 시스템 구축에 소요되는 비용을 절감하고, 미활용 에너지의 활용도를 개선하여 에너지 이용 효율을 향상하기 위한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 열 네트워크 시스템은 열 공급 설비와 연결된 열 공급 배관 또는 냉방배관으로부터 열을 공급받는 열 교환 시스템; 및 독립적으로 에너지를 생산하여 열 에너지를 발생하는 독립열원;을 포함하여 상기 열 교환 시스템 또는 상기 독립열원으로부터 열을 공급받는 열 수용가; 온수를 유동시키는 배관으로서, 상기 열 공급 배관에 열을 공급하여 상기 열 수용가로 열을 공급하는 열 저장 배관 시스템; 그리고 상기 열 공급 배관이 관통하도록 형성되어 상기 열 공급 배관 내부를 유동하는 온수의 온도를 설정된 온도로 데우는 열 공급 설비;를 포함하며, 상기 열 저장 배관 시스템은 상기 열 수용가의 상기 독립열원으로부터 미활용에너지를 회수하여 저장하고 이를 활용하는 것을 특징으로 한다.

냉열 유체를 순환시키고 상기 냉열 유체를 상기 열 교환 시스템에 전달하는 냉방배관, 그리고 상기 냉방배관이 관통하도록 형성되어 상기 냉방배관의 내부를 흐르는 냉열 유체의 온도를 설정된 온도로 냉각시키는 냉각기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열 공급 배관의 내부를 흐르는 온열 유체는 한 방향을 따라 순환하고, 열 저장 배관 시스템과 열 교환기를 통해 열을 교환한 직후, 열 공급 배관의 내부를 흐르는 온열 유체의 온도가 상기 설정된 온도 이하인 경우, 상기 열 공급 배관을 흐르는 온열 유체는 상기 열 공급 설비를 바이패스하여 흐르고, 상기 열 저장 배관 시스템과 열 교환기를 통해 열을 교환한 직후, 열 공급 배관의 내부를 흐르는 온열 유체의 온도가 상기 설정된 온도 미만인 경우, 상기 열 저장 배관 시스템을 흐르는 온열 유체는 상기 열 공급 설비를 관통하여 흐르는 것을 특징으로 한다.

상기 열 공급 설비에서 설정된 온도는 50~70℃인 것을 특징으로 한다.

상기 열 저장 배관 시스템의 열을 상기 열 공급 배관으로 전달하는 열 교환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각기는 흡착식 냉각기 또는 흡수식 냉각기인 것을 특징으로 한다.

상기 냉각기는 터보식 냉각기를 보조로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열 수용가는 복수 개의 열 수용가를 포함하고, 상기 열 교환 시스템은 복수 개의 열 교환 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 독립열원에서 발생하는 에너지는 배가스인 것을 특징으로 한다.

상기 독립열원은 신재생에너지원을 이용하여 상기 에너지를 생산하는 것을 특징으로 한다.

상기 열 공급 배관과 열을 교환하여 상기 냉각기 구동에 필요한 열 에너지를 공급받아 상기 냉각기에 제공하는 열 교환 시스템을 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 특징에 따르면, 본원 발명의 한 실시예에 따른 열 네트워크 시스템은 지중 배관을 통해 열 수용가에서 미처 이용되지 못하고 버려질 수 있는 미활용 열에너지를 회수하여 활용함으로써 열 수용가에 효율적으로 열을 공급하고 이로 인해 전체 시스템의 에너지이용 효율이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 축열조를 구비하지 않고도 효율적으로 열을 공급 또는 회수하는 열 네트워크를 구축함으로써 열 네트워크 구축 비용 및 운전 비용의 절감 및 시스템 구축에의 미관 향상의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열 네트워크 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 열 네트워크 시스템의 구조에 대해 설명한다.

먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 열 네트워크 시스템을 설명하면, 열 네트워크 시스템은 열을 공급받고자 하는 복수 개의 열 수용가인 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300), 각 열 수용가에 열을 공급하기 위한 주요 열원 설비인 열 공급 설비(30), 냉각기(40) 및 열 교환기(50)를 구비한 중앙 열 관리소(1), 냉방배관(70), 열 공급 배관(60), 그리고 열 저장 배관 시스템(80)을 포함한다.

이때, 복수 개의 열 수용가인 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)는 본 발명의 도 1에서는 제1 열 수용가(100), 제2 열 수용가(200) 및 제3 열 수용가(300)로서, 세 개의 열 수용가를 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서, 열 네트워크 시스템에 연결되는 구성인 경우 그 개수가 추가될 수 있다.

그러나 도 1을 참고로 하는 본 발명의 한 실시예에서는 세 개의 열 수용가를 포함하는 구성을 참고로 하여 설명하도록 하며, 이러한 설명에 의해 본 발명의 열 수용가의 형성 개수가 한정되지는 않아야 할 것이다.

그리고, 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)는 중앙 열 관리소(1)의 주 열 교환기(50)와 독립적으로 형성된 열원인 제1 내지 제3 독립열원(120, 220, 320)을 각각 구비하도록 형성될 수 있으나 반드시 독립열원을 포함하여 형성되지 않을 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.

이때, 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)는 수용가에서 발생한 열 부하인 난방 열 부하 또는 냉방 열 부하를 독립적인 열원으로부터 공급받거나 중앙 열 관리소(1)와 연결된 열 네트워크인 냉방배관(70) 또는 열 공급 배관(60)으로부터 열원을 공급받을 수 있다.

그리고 이때, 제1 내지 제3 수용가(100, 200, 300)가 중앙 열 관리소(1)와 연결된 열 네트워크인 냉방배관(70) 또는 열 공급 배관(60)으로부터 열원을 선택적으로 공급받기 위한 열 교환기를 제1 내지 제3 열 교환 시스템(110, 210, 310)으로서 포함한다.

이처럼 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)의 구성을 제1 열 수용가(100)를 참고로 하여 좀더 자세히 설명하면, 제1 열 수용가(100)는 제1 열 교환 시스템(110) 및 제1 독립열원(120)을 포함하여 형성되는데, 제1 열 교환 시스템(110)은 제1 열 교환부(115)를 통해 제1 독립열원(120)과 연결되어, 제1 독립열원(120)으로부터 열을 전달받는다.

이때, 제1 열 수용가(100)는 아파트 또는 공장과 같이 열 공급을 받는 건물일 수 있고, 열 네트워크의 배관인 냉방배관(70) 또는 열 공급 배관(60)을 통해 열을 전달받거나 제1 독립열원(120)의 운전으로부터 발생되는 미활용 열에너지를 열 저장 배관 시스템(80)을 통해 활용할 수 있도록 각각의 배관(60, 70, 80)과 연결되는 구조를 갖는다.

그리고 이때, 제1 열 교환 시스템(110) 및 제1 독립열원(120)은 제1 열 수용가(100)에 형성된 각 세대별로 구비되거나 제1 열 수용가(100)를 형성하는 다수의 세대를 대상으로 하는 공동 장비 또는 설비일 수 있다.

이러한 제1 열 교환 시스템(110)은 제1 온열 공급배관(11)과 제1 냉열 공급배관(12)을 포함하는데, 제1 온열 공급배관(11)은 열 네트워크의 열 공급 배관(60)으로부터 온수를 공급받고, 제1 열 교환 시스템(110)은 제1 온열 공급배관(11)으로부터 공급받은 온수를 열 에너지로서 열 수용가에 공급한다.

그리고, 제1 온열 공급배관(11)은 제1 열 교환 시스템(110)에서 열 수용가로 열 에너지를 교환을 수행함에 따라 온도가 낮아진 온수를 열 공급 배관(60)의 회수관으로 배출한다.

그리고 이때, 제1 냉열 공급배관(12)은 열 네트워크의 냉방배관(70)으로부터 냉수를 공급받고, 제1 열 교환 시스템(110)은 제1 냉열 공급배관(12)으로부터 공급받은 냉수를 냉방 열 에너지로서 열 수용가에 공급하며, 열 수용가로 냉방 열 에너지 교환에 의해 온도가 높아진 냉수를 냉방배관(70)의 회수관으로 배출한다.

이러한 제1 온열 공급배관(11) 및 제1 냉열 공급배관(12)은 중앙 열 관리소(1)와 연결된 열 공급 배관(60) 및 냉방배관(70)에 각각 연결되는 분기배관의 형태로 형성된다.

그리고, 제1 열 교환 시스템(110)의 일측과 제1 독립열원(120)에 걸쳐 형성되는 제1 열 교환부(115)는 제1 열 수용가(100)에서 필요로 하는 열 부하(예로써, 난방 열 부하 또는 냉방 열 부하)를 중앙 열 관리소(1)로부터 공급되는 열 공급 배관(60) 또는 냉방배관(70)으로부터 전달받지 않고 제1 독립열원(120)으로부터 받기 위해 사용된다.

한 예에서, 제1 열 교환 시스템(110)에 형성되는 제1 온열 공급배관(11), 제1 냉열 공급배관(12) 및 제1 열 교환부(115)는 배관 내부를 흐르는 유체의 원활한 공급을 위해 펌프 등을 포함하여 형성될 수 있다.

제1 독립열원(120)는 위에서 이미 설명한 것처럼, 제1 열 수용가(100)에 형성되어 1 열 교환 시스템(110)의 열을 관리하여 제1 열 수용가(100)에 필요한 열을 생산 또는 공급하는 장비로서, 복수 개의 제1 열 교환 시스템(110)이 형성된 경우, 제1 열 교환부(115)를 통해 복수 개의 제1 열 교환 시스템(110)과 각각 연결되는 구조를 갖는다.

한 예에서, 제1 독립열원(120)은 신재생에너지원으로부터 에너지를 독립적으로 생산할 수 있다.

이러한 제1 독립열원(120)은 독립적으로 에너지를 생산하는 과정에서 발생하는 배가스 등의 잉여 열 에너지를 제1 독립열원(120)에 형성된 분기배관인 제1 열 전달 배관(13)을 통해 열 저장 배관 시스템(80)으로 전달한다.

이때, 제1 독립열원(120)은 제1 열 전달 배관(13)을 통해 열 저장 배관 시스템(80)으로부터 전달받은 유체에 열을 공급하여 유체를 승온시키고, 제1 열 전달 배관(13)은 승온된 유체를 열 저장 배관 시스템(80)으로 배출한다. 이로 인해, 제1 열 수용가(100)에서 발생한 미활용 열 에너지를 열 저장 배관 시스템(80)에서 저장 및 활용할 수 있는 효과가 있다. 제1 열 수용가(100)가 중앙 열 관리소(1)와 연결된 열 공급 배관(60) 또는 냉방배관(70)으로부터 열을 전달받는 적어도 하나의 제1 열 교환 시스템(110)과, 제1 열 교환 시스템(110)으로 열을 전달하거나 미활용 에너지를 열 저장 배관 시스템(80)으로 전달하는 제1 독립열원(120), 그리고 제1 열 교환부(115)를 포함하여 구성되는 것처럼, 제2 열 수용가(200) 및 제3 열 수용가(300)도 각각 제1 열 수용가(100)와 동일한 구성을 갖는다.

보다 자세하게는, 제2 열 수용가(200)는 적어도 하나의 제2 열 교환 시스템(210)을 구비하고, 제2 열 교환 시스템(210)은 제2 온열 배관(21)과 제2 냉열 배관(22)을 구비하여 중앙 열 관리소(1)와 연계된 배관으로부터 온열 또는 냉열을 공급받거나 배출하며, 제2 열 교환부(215)를 통해 제2 독립열원(220)으로부터 열 에너지를 공급받는다. 그리고 이때, 제2 독립열원(220)에서 발생하는 미활용 열 에너지를 제2 열 전달 배관(23)을 통해 열 저장 배관 시스템(80)으로 전달한다.

그리고, 제3 열 수용가(300)도 제1 및 제2 수용가(100, 200)와 동일한 구성 및 동작을 수행하며, 추가로 형성될 수 있는 임의의 열 수용가(미도시)에서도 동일한 시스템이 적용된다 할 것이다.

제2 열 수용가(200) 및 제3 열 수용가(300)의 구조에 대해서는 간략하게 설명하였지만, 제2 및 제3 열 수용가(200, 300)의 구조 및 역할은 제1 열 수용가(100)를 참고로 하여 위에서 설명한 것과 유사한 맥락에서 동작하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

계속해서, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 열 네트워크 시스템의 구성요소에서, 열 공급 설비(30)를 설명하면, 열 공급 설비(30)는 열 공급 배관인 열 공급 배관(60)을 구비하고, 열 수용가(100)에 필요한 열 에너지를 생산하는 설비로서, 각 수용가에서 필요한 열 수요에 맞게 적정한 열 에너지를 생산하여 저장하고, 저장하고 있는 열을 열 공급 배관(60)을 통해 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)에 형성된 제1 내지 제3 열 교환 시스템(110, 210, 310)로 공급한다.

이러한 중앙 열 관리소(300)는 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)로부터 열 사용 및 제1 내지 제3 독립열원(120, 220, 320)의 가동 현황을 전달받아 통합 관리하는 기능을 더 포함할 수 있다.

그리고 이때, 열 공급 배관인 열 공급 배관(60)은 열 공급 설비(30)에서 생산된 열 에너지를 유체 형태의 열 매체로 하여 유동시키는 배관으로서, 필요에 따라 펌프를 포함하여 설계될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.

열 공급 배관인 열 공급 배관(60)이 열 공급 설비(30)를 관통할 때, 열 공급 배관(60) 내부를 흐르는 유체의 온도가 열 공급 설비(30)에서 설정한 온도로 조정된다.

바람직하게는, 열 공급 배관(60)이 열 교환기(50)에 의해 열 저장 배관 시스템(80)과 열 교환이 이루어진 직후, 열 공급 배관(60)의 내부를 흐르는 유체의 온도가 설정된 값 이하인 경우, 열 공급 배관(60)은 B를 따라 열 공급 설비(30)의 열원 시스템을 통과하도록 제어되어 열 공급 배관(60)을 흐르는 유체의 온도를 충분한 열 공급 능력을 갖는 설정된 온도까지 상승시킴으로써 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)에 설정된 온도의 유체를 공급한다.

그러나, 열 공급 배관(60)이 열 교환기(50)에 의해 열 저장 배관 시스템(80)과 열 교환이 이루어진 직후 열 공급 배관(60)의 내부를 흐르는 유체가 제1 내지 제3 수용가(100, 200, 300)에 충분한 열 에너지를 공급할 수 있는 설정된 온도 값을 초과하거나 같은 경우, 열 공급 배관(60)은 A 화살표를 따라 유체가 흐르도록 제어되어 불필요한 유체의 이동을 방지하여 열 네트워크 시스템의 효율성을 제고할 수 있다.

즉, 열 저장 배관 시스템(80)과 열 교환이 이루어진 직후 열 공급 배관(60)을 흐르는 유체가 설정 온도 이상인 경우에는 열 공급 배관(60)을 흐르는 유체가 열 공급 설비(30)의 열원 시스템을 관통하지 않고 A 화살표로 분기하여, 불필요한 유체의 이동을 방지한다.

한 예에서, 열 공급 배관(60)은 제1 열 수용가(100)의 제1 열 교환 시스템(110)으로 온열 유체를 분기하거나 제1 열 교환 시스템(110)으로부터 유체를 회수할 수 있다.

이때, 열 공급 배관(60)이 제1 열 수용가(100)의 제1 열 교환 시스템(110)으로 온열 유체를 분기함에 있어서, 열 공급 설비(30)를 통과한 배관에서 온열 유체를 분기시키고, 제1 열 교환 시스템(110)에서 사용된 후 열 공급 배관(60)으로 회수되는 유체는 열 공급 설비(30)를 통과하기 전에 위치하는 열 공급 배관(60)으로 회수되는 것이 바람직하다.

그리고 이때, 제1 열 교환 시스템(110)에서 열 공급 배관(60)으로 회수되는 유체는 열 공급 배관(60)으로부터 제1 열 교환 시스템(110)에서 분기된 온열 유체가 사용된 이후 온도가 하강한 유체일 수 있다.

이처럼, 열 공급 배관(60)이 제1 열 교환 시스템(100)의 제1 열 교환 시스템(110)으로 온열 유체를 공급하거나 제1 열 교환 시스템(110)으로부터 유체를 회수하는 구성과 마찬가지로, 제2 열 수용가(200)의 제2 열 교환 시스템(210) 및 제3 열 수용가(300)의 제3 열 교환 시스템(310)과도 유사한 관계를 형성하여 상호동작을 수행한다.

또한, 열 공급 배관(60)이 제1 내지 제3 열 교환 시스템(110, 210, 310)으로 온열 유체를 분기시켜 공급함에 있어서, 제1 내지 제3 열 교환 시스템(110, 210, 310)에 각각 형성된 제1 내지 제3 온열 배관(11, 21, 31)을 이용하고, 제1 내지 제3 열 교환 시스템(110, 210, 310)에서 유체를 열 공급 배관(60)으로 회수시킬 때도 제1 내지 제3 온열 배관(11, 21, 31)을 이용한다.

그리고, 열 공급 배관(60)은 열 교환기(50) 내부를 통과하도록 설계되는데, 열 교환기(50) 내부를 통과할 때, 열 저장 배관 시스템(80)으로부터 열을 공급받는다. 이로 인해, 열 저장 배관 시스템(80)을 흐르는 유체는 열 교환기(50)에서 열 공급 배관(60)에 공급한 열량에 의해 열 교환기(50)의 열교환 동작 수행을 전후하여 일정 온도만큼 온도가 하강하게 되며, 이후, 열 저장 배관 시스템(80)에서의 순환 유동에 의해 온도 구배가 줄어드는 형태로 유체가 흐르게 된다.

이때, 열 저장 배관 시스템(80)을 좀더 자세하게 설명하면, 열 저장 배관 시스템(80)은 폐쇄루프를 형성하고, 그 내부를 흐르는 유체는 화살표 방향을 따라 시계방향으로 흐를 수 있다.

그리고, 위에서 이미 설명한 것처럼, 열 저장 배관 시스템(80)은 열 교환기(50) 내부를 통과하도록 위치하여, 열 교환기(50)를 통과하면서 열 공급 배관(60)으로 열을 전달하게 된다.

한 예에서, 열 저장 배관 시스템(80)이 열 공급 배관(60)으로 열을 전달하는열의 온도는 약 50~70℃일 수 있다.

그리고 이때, 열 저장 배관 시스템(80)은 배관 외부에 단열재를 형성함으로써, 열 저장 배관 시스템(80) 내부를 흐르는 유체의 온도가 떨어지는 것을 방지한다.

이러한 열 저장 배관 시스템(80)은 지중에 매립되도록 형성되고, 제1 내지 제3 열 수용가(100, 200, 300)의 제1 내지 제3 독립열원(120, 220, 320)과 각각 연결되는 구조를 가짐으로써, 제1 내지 제3 독립열원(120, 220, 320)에서 발생한 미활용 에너지를 용이하게 회수하여, 기존의 축열조를 구비하는 열 네트워크 시스템에서 미활용 에너지를 순환할 수 없던 한계를 극복하고 에너지 효율성을 향상할 수 있다.

이때, 열 저장 배관 시스템(80)은 제1 독립열원(120)을 참고로 하여 위에서 이미 설명한 것처럼, 제1 열 전달 배관(13)을 통해 제1 독립열원(120)으로 온열 유체를 공급하여 제1 독립열원(120)의 운전시 발생하는 배가스와 열교환을 수행함으로써 승온된 온열 유체를 제1 독립열원(120)으로부터 공급받는다.

한 예에서, 제1 열 전달 배관(13)은 화살표 방향을 따라 열 저장 배관 시스템(80)을 흐르는 일정 온도의 유체를 제1 독립열원(120) 내부로 전달하고, 제1 독립열원(120)에서 배출된 유체를 열 저장 배관 시스템(80)으로 회수시킨다.

제1 열 전달 배관(13)이 열 저장 배관 시스템(80)을 흐르는 온열 유체를 제1 독립열원(120)으로 전달하여 열을 전달하고, 제1 독립열원(120)으로부터 유체를 회수시키는 것과 유사하게, 제2 열 전달 배관(23) 및 제3 열 전달 배관(33)은 열 저장 배관 시스템(80)을 흐르는 온열 유체를 각각 제2 독립열원(220) 및 제3 독립열원(320)으로 전달하여 열은 전달하여 열을 회수하며, 제2 또는 제3 독립열원(220, 320)으로부터 미활용 에너지를 각각 회수하여 열 저장 배관 시스템(80)으로 전달 및 미활용 열에너지를 저장하게 한한다.

그리고, 냉각기(40)는 냉각기(40) 내부를 관통하는 배관인 냉방배관(70) 내부의 유체를 냉각시켜, 냉방배관(70)을 흐르는 유체의 온도를 낮춘다.

한 예에서, 냉각기(40)는 흡착식 냉각기 또는 흡수식 냉각기로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 의해 터보식 냉각기를 보조적으로 활용하여 운전할 수도 있다.

또한, 한 예에서, 저온의 열 에너지로 구동되는 냉각기, 예로써, 흡수식 냉각기의 경우 열 공급 배관(60)과 열을 교환하여 냉기 생산에 필요한 열을 공급받아 운전할 수 있다.

그리고, 한 예에서, 냉각기(40)의 구동에 필요한 열 에너지를 열 공급 배관과의 열 교환으로부터 공급받기 위한 열 교환 시스템(미도시)을 추가로 더 포함할 수도 있다.

이때, 냉방배관(70)은 제1 냉열 배관(12)를 통해 제1 열 수용가(100)의 제1 열 교환 시스템(110)과 연결되고, 제2 냉열 배관(22)을 통해 제2 열 수용가(200)의 제2 열 교환 시스템(210)과 연결되며, 제3 냉열 배관(32)을 통해 제3 열 수용가(300)의 제3 열 교환 시스템(310)과 연결된다.

제1 내지 제3 냉열 배관(12, 22, 32)은 냉각기(40)를 관통한 냉방배관(70)의 한 지점에서 분기되어 제1 내지 제3 열 교환 시스템(110, 210, 310)으로 인입되는 구조로 형성되어 냉방배관(70)을 흐르는 냉열 유체를 전달받아 제1 내지 제3 열 교환 시스템(110, 210, 310)으로 유입받는다.

그리고, 제1 내지 제3 냉열 배관(12, 22, 32)은 유체를 냉각기(40)를 관통하기 이전의 지점에 형성된 냉방배관(70)으로 배출하여, 제1 내지 제3 냉열 배관(12, 22, 32)에서 배출한 유체는 냉각기(40)로 재인입되어 순환하는 구조를 이루게 된다.

바람직한 예에서, 냉방배관(70) 내부를 흐르는 냉열 유체는 시계 방향을 따라 흐르는 것이 좋고, 이에 따라, 냉각기(40)를 관통하며 설정된 온도로 냉각된 냉열 유체가 제1 내지 제3 냉열 배관(12, 22, 32)을 통해 제1 내지 제3 열 교환 시스템(120, 220, 320)으로 전달된다.

도 1을 참고로 하여 설명한 것처럼, 본 발명의 한 실시예에 따른 열 네트워크 시스템이 이와 같은 구조를 가짐에 따라 열을 요구하는 열 수용가에 열을 공급하는 보조장치인 열 저장 배관 시스템(80)을 지중에 매립하여 구비하는 구조를 가지므로, 축열조와 같이 지상에 부피를 차지하는 설비를 구비하지 않아도 된다. 따라서, 열 네트워크 시스템을 구성하는 데 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

또한, 열 저장 배관 시스템(80)에서 잉여의 열을 저장하고 있다가 열 수용가의 요청에 따라 이를 공급하므로, 열 네트워크 시스템에서 효율적으로 열을 분배할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10 : 제1 열 수용가 11 : 제1 온열 배관
12 : 제1 냉열 배관 13 : 제1 열 전달 배관
20 : 제2 열 수용가 21 : 제2 온열 배관
22 : 제2 냉열 배관 23 : 제2 열 전달 배관
30 : 제3 열 수용가 31 : 제3 온열 배관
32 : 제3 냉열 배관 33 : 제3 열 전달 배관
40 : 냉각기 50 : 열 교환기
60 : 열 공급 배관 70 : 냉방배관
80 : 열 저장 배관

Claims

열 공급 설비와 연결된 열 공급 배관 또는 냉방배관으로부터 열을 공급받는 열 교환 시스템; 및 독립적으로 에너지를 생산하여 열 에너지를 발생하는 독립열원;을 포함하여 상기 열 교환 시스템 또는 상기 독립열원으로부터 열을 공급받는 열 수용가;
온수를 유동시키는 배관으로서, 상기 열 공급 배관에 열을 공급하여 상기 열 수용가로 열을 공급하는 열 저장 배관 시스템; 그리고
상기 열 공급 배관이 관통하도록 형성되어 상기 열 공급 배관 내부를 유동하는 온수의 온도를 설정된 온도로 데우는 열 공급 설비;
를 포함하며, 상기 열 저장 배관 시스템은 상기 열 수용가의 상기 독립열원으로부터 미활용에너지를 회수하여 저장하고 이를 활용하는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,
냉열 유체를 순환시키고 상기 냉열 유체를 상기 열 교환 시스템에 전달하는 냉방배관; 그리고
상기 냉방배관이 관통하도록 형성되어 상기 냉방배관의 내부를 흐르는 냉열 유체의 온도를 설정된 온도로 냉각시키는 냉각기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열 공급 배관의 내부를 흐르는 온열 유체는 한 방향을 따라 순환하고, 열 저장 배관 시스템과 열 교환기를 통해 열을 교환한 직후, 열 공급 배관의 내부를 흐르는 온열 유체의 온도가 상기 설정된 온도 이하인 경우, 상기 열 공급 배관을 흐르는 온열 유체는 상기 열 공급 설비를 바이패스하여 흐르고,
상기 열 저장 배관 시스템과 열 교환기를 통해 열을 교환한 직후, 열 공급 배관의 내부를 흐르는 온열 유체의 온도가 상기 설정된 온도 미만인 경우, 상기 열 저장 배관 시스템을 흐르는 온열 유체는 상기 열 공급 설비를 관통하여 흐르는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열 공급 설비에서 설정된 온도는 50~70℃인 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열 저장 배관 시스템의 열을 상기 열 공급 배관으로 전달하는 열 교환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
[청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제2항에 있어서,
상기 냉각기는 흡착식 냉각기 또는 흡수식 냉각기인 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
[청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제6항에 있어서,
상기 냉각기는 터보식 냉각기를 보조로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열 수용가는 복수 개의 열 수용가를 포함하고, 상기 열 교환 시스템은 복수 개의 열 교환 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 독립열원에서 발생하는 에너지는 배가스인 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 독립열원은 신재생에너지원을 이용하여 상기 에너지를 생산하는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.
[청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]

제2항에 있어서,
상기 열 공급 배관과 열을 교환하여 상기 냉각기 구동에 필요한 열 에너지를 공급받아 상기 냉각기에 제공하는 열 교환 시스템을 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 네트워크 시스템.