KR100444078B1 - 냉난방용 배관 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉난방용 배관 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 액상 및 기상의 상태변화를 수반하는 잠열매체의 응축과 증발잠열을 이용하여 작은 직경의 배관으로도 원활하게 냉열과 온열을 이송할 수 있으며, 단일의 배관망으로 냉방과 난방을 사용자의 임의대로 선택적으로 수행할 수 있으므로 배관자재를 획기적으로 절감할 수 있는 냉난방용 배관 시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 물의 현열변화량보다 증발과 응축잠열이 큰 잠열매체를 공급받아 순환펌프(P1)에 의해 잠열매체를 부하기구(19)와 제 2열교환기(13)로 선택적으로 이송하는 저장탱크(10)와, 상기 저장탱크(10)에서 유입된 잠열매체를 온열원(14)으로부터 온열을 공급받아 기화시켜 부하기구(19)로 이송하는 제 2열교환기(13)와, 상기 저장탱크(10)로부터 유입된 잠열매체는 가열시켜 제 1열교환기(11)로 이송하고 제 2열교환기(13)에서 유입된 잠열매체는 냉각시켜 저장탱크(10)로 이송하는 부하기구(10)와, 상기 부하기구(10)에서 유입된 잠열매체를 냉열원(12)으로부터 냉열을 공급받아 액화시켜 저장탱크(10)로 이송하는 제 1열교환기(11)로 구성된 것을 특징으로 한다,

Description

냉난방용 배관 시스템{The piping system for cooling and heating}
본 발명은 냉난방용 배관 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 액상 및 기상의 상태변화를 수반하는 잠열매체의 응축과 증발잠열을 이용하여 작은 직경의 배관으로도 원활하게 냉열과 온열을 이송할 수 있으며, 단일의 배관망으로 냉방과 난방을 사용자의 임의대로 선택적으로 수행할 수 있으므로 배관자재를 획기적으로 절감할 수 있는 냉난방용 배관 시스템에 관한 것이다.
종래의 냉방과 난방에 사용되는 시스템은 물 이용설비와 브라인 이용설비, 수증기 이용설비 및 고온열매체 이용설비 네 가지로 크게 분류되는 바, 이를 차례로 살펴보면 다음과 같다.
첫째, 물 이용설비는 물의 온도변화에 따른 현열을 이용하여 냉ㆍ온열을 이송하는 시스템으로 주로 건물의 냉방용이나 공정냉각 및 가열용으로 사용된다.
둘째, 브라인 이용설비는 0℃ 이하에서도 응고되지 않는 액체(통상 물에 부동액을 첨가하여 사용하거나 물의 어는점을 내리도록 염류 등을 첨가하여 사용)의 온도 변화에 따른 현열을 이용하여 냉열을 이송하는 시스템으로 주로 냉열원의 온도가 0℃ 이하인 시스템의 냉방이나 냉각용으로 사용된다.
셋째, 수증기 이용설비는 물의 비등 시 흡수하는 증발잠열을 이용하여 온열을 이송하는 시스템으로 주로 건물의 스팀난방이나 공정가열에 사용된다.
넷째, 고온열매체 이용설비는 물보다 비점이 높은 액체를 사용하여 상대적으로 고온에서 증발하지 않고 압력이 낮은 상태로 온열을 이송하는 시스템으로 주로공정가열에 사용된다.
상기와 같이 사용되는 종래의 냉난방 시스템에서 물 이용설비와 브라인 이용설비는 이용하는 현열이 작아서 직경이 큰 배관을 필요로 하므로 배관자제의 구입에 따른 경제적인 부담감이 있었으며, 다량의 동력을 소비하는 순환용 펌프를 필요로 하므로 사용 시 전력 소비에 대한 부담감이 있었다.
또한, 배관의 부식 및 스케일의 발생으로 인하여 내식성재료를 사용하지 않을 경우 유지보수가 번거롭고 수명이 짧은 문제점이 있었으며, 물 이용설비는 겨울철에 동파의 위험이 있었으며, 브라인 이용설비는 냉방 전용으로만 사용이 가능하고 난방용으로는 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
그리고, 수증기 이용설비는 순환 시 별도의 동력을 필요로 하지 않고 자체의 증발 압력 및 응축시의 진공압력에 의해 순환되며 물 이용설비에 비해 상대적으로 증발잠열이 크지만, 비체적이 커서 열 이송 밀도가 낮으므로 배관의 직경이 물 이용설비와 비슷한 정도의 크기를 구비해야하므로 배관자제의 구입에 따른 경제적인 부담감과, 난방 전용으로만 사용이 가능하며 냉방으로 이용할 시에는 별도의 냉방배관이 필요한 문제점 및 배관의 부식 및 스케일의 발생 등으로 인하여 내식성 재료를 사용하지 않을 경우 유지보수가 번거롭고 수명이 짧은 문제점이 있었다.
또한, 고온열매체 이용설비는 물에 비해 고온의 액상유체를 열매체로 채택하므로 물 이용설비에 비해 상대적으로 열 이송 밀도가 크지만, 순환 시 소비동력이 그다지 줄어들지 않으며 배관도 직경이 비교적 큰 것을 사용하여야 하고 공정가열에만 주로 사용되며 냉방용으로는 사용하지 못하는 문제점이 있었다.
그리고 물 이용설비와 브라인 이용설비 및 고온열매체 이용설비는 열이송 밀도가 작아서 펌프의 동력이 다량 소모되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 제공된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 단일의 배관망에 잠열매체의 응축 및 증발잠열을 통하여 냉열과 온열을 사용자의 임의에 따라 선택적으로 배관망으로 전달할 수 있어 냉방과 난방이 단일의 배관망에서 이루어지며, 현열변화에 따른 열 이송밀도 보다 단위체적당 냉ㆍ온열 이송밀도가 높은 잠열변화를 지닌 잠열매체를 사용하여 직경이 작은 배관으로 동일한 양의 냉열과 온열을 이송할 수 있고 그에 따라 냉열과 온열의 이송에 사용되는 펌프의 소모동력을 대폭 절감할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 물의 현열변화량보다 증발과 응축잠열이 큰 잠열매체를 공급받아 순환펌프에 의해 잠열매체를 부하기구와 제 2열교환기로 선택적으로 이송하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 유입된 잠열매체를 온열원으로부터 온열을 공급받아 기화시켜 부하기구로 이송하는 제 2열교환기와, 상기 저장탱크로부터 유입된 잠열매체는 가열시켜 제 1열교환기로 이송하고 제 2열교환기에서 유입된 잠열매체는 냉각시켜 저장탱크로 이송하는 부하기구와, 상기 부하기구에서 유입된 잠열매체를 냉열원으로부터 냉열을 공급받아 액화시켜 저장탱크로 이송하는 제 1열교환기로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉방시의 작동상태를 도시한 구조도.
도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 난방시의 작동상태를 도시한 구조도.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 냉방시의 작동상태를 도시한 구조도.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 난방시의 작동상태를 도시한 구조도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 저장탱크 11 : 제 1열교환기
12 : 냉열원 13 : 제 2열교환기
14 : 온열원 15 : 가스퍼져
16 : 트랩 17 : 제 1환수-분배기
18 : 제 2환수-분배기 19 : 부하기구
21 : 제 1제어밸브
22 : 제 2제어밸브 23 : 제 3제어밸브
24 : 제 4제어밸브 25 : 제 5제어밸브
26 : 제 6제어밸브 27 : 제 7제어밸브
P1 : 순환펌프 P2 : 보조펌프
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 냉방시의 작동상태를 도시한 구조도이고, 도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 난방시의 작동상태를 도시한 구조도이다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1실시예에 따른 구성은, 잠열매체를 공급받아 순환펌프(P1)에 의해 잠열매체를 부하기구(19)와 제 2열교환기(13)로 선택적으로 이송하는 저장탱크(10)가 설치된다.
그리고, 상기 저장탱크(10)에서 유입된 잠열매체를 온열원(14)으로부터 온열을 공급받아 기화시켜 부하기구(19)로 이송하는 제 2열교환기(13)가 설치된다.
또한, 상기 저장탱크(10)로부터 유입된 잠열매체는 가열시켜 제 1열교환기(11)로 이송하고 제 2열교환기(13)에서 유입된 잠열매체는 냉각시켜 저장탱크(10)로 이송하는 부하기구(19)가 설치된다.
그리고, 상기 부하기구(19)에서 유입된 잠열매체를 냉열원(12)으로부터 냉열을 공급받아 액화시켜 저장탱크(10)로 이송하는 제 1열교환기(11)가 설치되어 전체적인 구성이 이루어진다.
상기에서 저장탱크(10)에서 부하기구(19)로 잠열매체를 이송하도록 연결된 배관에는 유체의 흐름을 제어하는 제 1제어밸브(21)와 제 3밸브(23)가 각각 설치되며, 상기 부하기구(19)에서 저장탱크(10)로 잠열매체를 이송하도록 연결된 배관에는 제 2제어밸브(22)와 제 4제어밸브(24)가 각각 설치된다.
또한, 상기 부하기구(19)에서 제 1열교환기(11)와 제 2열교환기(13)로 잠열매체를 이송하도록 연결된 배관에는 제 5제어밸브(25)와 제 6제어밸브(26)가 각각 설치되며, 상기 저장탱크(10)에서 제 2열교환기(13)로 잠열매체를 이송하도록 연결된 배관에는 제 7제어밸브(27)가 설치되어 유체의 흐름을 제어하도록 구성되어 있다.
그리고, 상기 저장탱크(10)와 부하기구(19)를 연결하는 배관의 적정 위치에는 저장탱크(10)에서 부하기구(19)로 이송되는 잠열매체와 부하기구(19)에서 저장탱크(10)로 이송되는 잠열매체의 불순물을 외부로 배출하여 시스템의 증발 및 응축온도 유지를 위한 가스퍼져(15)를 설치하고, 상기 부하기구(19)에서 제 4제어밸브(24)를 거쳐 저장탱크(10)로 잠열매체를 이송하도록 연결된 배관에는 부하기구(19)에서 응축되고 액화된 잠열매체만을 선별하여 저장탱크(10)로 이송하는 트랩(16)을 설치함이 바람직하다.
한편, 상기에서 잠열매체는 R-141b(C₃H₃CI₂F)나 R-152a(C₂H₄F₂), R-22(CCIF₂H) 및 R-12(CCI₂F₂) 등의 유기냉매와 물과 브롬화리튬, 암모니아와 물을 조합한 것 등과 같이 상용온도 조건에서 응축과 증발에 따른 액상변화와 기상변화가 가능하고, 이때 증발잠열과 응축잠열이 현열이용 시스템의 현열변화량보다 큰 물질이면 모두 가능하다.
그리고, 도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 냉방시의 작동상태를 도시한 구조도이며, 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 난방시의 작동상태를 도시한 구조도이다.
도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에 따른 구성은 본 발명의 제 1실시예에 따른 구성과 전체적인 구성은 동일하므로 추가되는 부분만을 따로 살펴보면 다음과 같다.
상기 제 1열교환기(11)와 저장탱크(10)를 연결하는 배관의 소정 위치에는 제 1열교환기(11)에서 액화된 잠열매체를 저장탱크(10)로 이송하는 보조펌프(P2)가 설치된다.
상기 보조펌프(P2)는 저장탱크(10)의 위치가 제 1열교환기(11)의 위치보다 높은 곳에 설치되어 자연 낙차에 의해 잠열매체가 저장탱크(10)로 흐를 수 없는 경우에 필요한 것이다.
그리고, 부하기구(19)가 다수 개로 구획된 장소에서는 각각의 부하기구(19)를 냉방 혹은 난방하여야 하는 바, 상기 저장탱크(10)와 부하기구(19)를 연결하는 배관의 적정 위치에는 제 1환수-분배기(17)가 설치되어 저장탱크(10)에서 부하기구(19)로 이송되는 잠열매체는 각 부하기구(19)로 분배하여 이송하고, 각 부하기구(19)에서 액화되어 저장탱크(10)로 이송되는 잠열매체는 환수하여 저장탱크(10)로 이송할 수 있도록 한다.
또한, 상기 각 부하기구(19)에서 제 2열교환기(13)로 이송되는 잠열매체는 환수하여 제 2열교환기(13)로 이송하고, 상기 제 2열교환기(13)에서 기화된 잠열매체는 각 부하기구(19)로 분배하여 이송하는 제 2환수-분배기(18)가 부하기구(19)에서 저장탱크(10)와 제 2열교환기(13)로 분기되는 배관의 적정 위치에 설치되어 구성이 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은, 저장탱크(10)에 저장된 액상의 잠열매체가 순환펌프(P1)의 구동으로 인해 부하기구(19)로 이송된다.
상기와 같이 저장탱크(10)에서 부하기구(19)로 액상의 잠열매체가 이송될 때 제 1제어밸브(21)와 제 3제어밸브는 개방(23)되고 제 2제어밸브(22)와 제 4제어밸브(24) 및 제 7제어밸브(27)는 닫히며, 액상의 잠열매체에 포함된 공기나 불순물은 가스퍼져(15)에 의해 외부로 배출된다.
상기와 같이 저장탱크(10)에서 부하기구(19)로 이송된 잠열매체는 부하기구(19)의 온열을 빼앗아 가열되면서 부하기구(19)의 온도를 낮추어 냉방을 하게 된다.
상기와 같이 부하기구(19)의 온열을 빼앗아 부하기구(19)를 냉방하여 가열된 잠열매체는 부하기구(19)에서 제 1열교환기(11)로 이송된다.
상기에서 잠열매체가 제 1열교환기(11)로 이송될 때 제 5제어밸브(25)는 개방되고 제 6제어밸브(26)는 닫힌다.
상기와 같이 부하기구(19)에서 제 1열교환기(11)로 이송된 잠열매체는 냉열원으로부터 냉열을 공급받는 제 1열교환기(11)에서 냉각된 후 저장탱크(10)로 이송되어 부하기구(19)의 온도를 낮추는 냉방과정의 1싸이클이 완료된다.
상기와 같이 저장탱크(10)에서 부하기구(19)를 냉방하고 제 1열교환기(11)를 거쳐 저장탱크(10)로 순환되는 싸이클을 반복하여 부하기구(19)를 냉방하게 된다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은, 저장탱크(10)에 저장된 액상의 잠열매체는 순환펌프(P1)의 구동을 받아 제 2열교환기(13)로 이송된다.
상기에서 잠열매체가 저장탱크(10)에서 제 2열교환기(13)로 이송될 때 제 1제어밸브(21)는 닫히고 제 7제어밸브(27)는 개방된다.
상기와 같이 제 2열교환기(13)로 이송된 잠열매체는 온열원(14)의 온열을 공급받는 제 2열교환기(13)에서 가열되어 부하기구(19)로 이송된다.
상기에서 제 2열교환기(13)에서 가열된 잠열매체가 부하기구(19)로 이송될 때 제 6제어밸브(26)는 개방되고 제 5제어밸브(25)는 닫힌다.
상기와 같이 부하기구(19)로 이송된 잠열매체는 부하기구(19)에 온열을 공급하여 부하기구(19)를 냉방하면서 냉각된 후 저장탱크(10)로 이송된다.
상기와 같이 부하기구(19)에서 냉각된 잠열매체가 저장탱크(10)로 이송될 때 제 3제어밸브(23)는 닫히고 제 4제어밸브(24)와 제 2제어밸브(22)는 개방된다.
상기에서 부하기구(19)에서 제 4제어밸브(24)를 통과한 잠열매체는 트랩(16)에서 응축되고 액화된 잠열매체만 선별되어 저장탱크(10)로 이송된다.
상기에서 트랩(16)은 증기배관에서 복수(復水)의 배제를 목적으로 한 스팀트랩과 같은 구조를 지닌다.
또한, 상기에서 트랩(16)을 거친 잠열매체는 가스퍼져(15)에 의해 잠열매체에 포함된 공기나 불순물이 외부로 배출된 후 저장탱크(10)로 이송되어 난방과정의 1싸이클이 완료된다.
상기와 같은 싸이클을 반복함으로써 부하기구(19)의 난방이 지속적으로 이루어진다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 1실시예에 따른 구성은, 제 1열교환기(11)와 냉열원(12), 제 2열교환기(13)와 온열원(14)을 제외한 나머지 구성이 냉방과 난방에 공통으로 적용되어 사용되므로, 단일의 배관망으로 냉방과 난방 두 가지 목적을 사용자의 의도에 따라 선택적으로 모두 수행할 수 있게 된다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 부하기구(19)가 다수 개로 구획된 본 발명은, 저장탱크(10)에서 순환펌프(P1)의 구동에 의해 잠열매체가 제 1환수-분배기(17)로 이송된다.
상기와 같이 잠열매체가 저장탱크(10)에서 제 1환수-분배기(17)로 이송될 때 제 1제어밸브(21)는 개방되고 제 2제어밸브(22)와 제 7제어밸브(27)는 닫힌다.
상기와 같이 제 1환수-분배기(17)에 저장된 잠열매체는 제 1환수-분배기(17)에서 각각의 부하기구(19)로 분배되도록 이송된다.
상기와 같이 제 1환수-분배기(17)에서 각각의 부하기구(19)로 잠열매체가 이송될 때 제 3제어밸브(23)는 개방되고 제 4제어밸브(24)는 닫히며, 가스퍼져(15)에 의해 잠열매체의 불순물은 외부로 제거된다.
상기와 같이 부하기구(19)로 유입된 잠열매체는 제 2환수-분배기(18)로 이송된다.
이때, 제 2환수-분배기(18)로 이송된 잠열매체는 제 2환수-분배기(18)에 환수되어 제 1열교환기(11)로 이송된다.
상기에서 제 2환수-분배기(18)에서 제 1열교환기(11)로 잠열매체가 이송될 때 제 5제어밸브(25)는 개방되고 제 6제어밸브(26)는 닫히게 된다.
상기와 같이 제 1열교환기(11)로 이송된 잠열매체는 냉열원(12)에 열을 빼앗겨 냉각된 후 다시 저장탱크(10)로 이송되어서 냉방과정의 1싸이클이 완료된다.
상기와 같은 싸이클을 반복함으로써 부하기구(19)의 냉방이 지속적으로 이루어진다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은, 저장탱크(19)에서 순환펌프(P1)의 구동에 의해 잠열매체가 제 2열교환기(13)로 이송된다.
상기와 같이 저장탱크(10)에서 제 2열교환기(13)로 잠열매체가 이송될 때 제 1제어밸브(21)는 닫히고 제 7제어밸브(27)는 개방된다.
상기와 같이 제 2열교환기(13)로 유입된 잠열매체는 온열원(14)의 온열을 공급받아 가열된 후 제 2열교환기(13)에서 제 2환수-분배기(18)로 이송된다.
상기 잠열매체가 제 2열교환기(13)에서 제 2환수-분배기(18)로 이송될 때 제 6제어밸브(26)는 개방되고 제 5제어밸브(25)는 닫힌다.
상기와 같이 제 2환수-분배기(18)로 이송된 잠열물체는 다수 개로 구획된 각각의 부하기구(19)로 분배되어 이송된다.
상기와 같이 각각의 부하기구(19)로 분배되어 이송된 잠열물체는 부하기구(19)에 온열을 절달하고 냉각된다.
상기 각각의 부하기구(19)에서 냉각된 잠열물체는 제 1환수-분배기(17)로 환수되어 이송된다.
상기 부하기구(19)에서 제 1환수-분배기(17)로 잠열매체가 이송될 때 가스퍼져(15)에 의해 잠열매체의 불순물은 외부로 제거된다.
그리고, 제 1환수-분배기(17)로 유입된 잠열매체는 저장탱크(10)로 이송되어 냉방공정의 1싸이클이 완료되며, 저장탱크(10)로 잠열매체가 이송될 때 제 2제어밸브(22)는 개방된다.
상기와 같은 싸이클을 반복하면 부하기구(19)에 온열이 지속적으로 공급되어 난방이 이루어진다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에서는, 제 1열교환기(11)와 냉열원(12), 제 2열교환기(13)와 온열원(14)을 제외한 나머지 구성이 냉방과 난방에 공통으로 적용되어 사용되므로, 단일의 배관망으로 부하기구(19)가 다수 개로 구획된 장소의 냉방과 난방 두 가지 목적을 모두 수행할 수 있게 된다.
상기와 같이 사용되는 본 발명에 따른 시스템과 종래의 물 이용설비에 따른 냉방 및 난방에 따른 효과를 표 1 또는 표 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
표 1은 냉ㆍ온열 이송 시 펌프동력을 감소시켜 전기에너지의 절감효과를 보이고자 한 것임.
조건 : 냉방부하 130 USRT, 난방부하 500,000 Kcal/Hr에서 연면적 1,000평 정도의 건물규모에 냉방 시 증발(응축)잠열 55 Kcal/Hr, 난방 시 응축(증발)잠열 34 Kcal/Hr인 잠열매체를 적용한 경우를 모델로 삼았음.
물 이용설비 본 시스템
냉방 열매체 변화 ΔT = 5℃(7℃⇒12℃): 현열변화 ΔT = 0℃(8℃⇒8℃): 잠열변화
열 이송밀도 5 Kcal/Kg 55 Kcal/Kg
비중량 1.0 Kg/ℓ 1.2 Kg/ℓ
필요 유량 78.62 ㎥/hr 5.96 ㎥/hr
펌프 동력 11.36 kW 0.86 kW
연간 가동시간 600 hr 600 hr
총 소모전력 9,440 kWH 715 kWH
연간 전력 절감량 8,725kWH
난방 열매체 변화 ΔT = 10℃(65℃⇒55℃): 현열변화 ΔT = 0℃(150℃⇒150℃): 잠열변화
열 이송밀도 10 Kcal/Kg 34 Kcal/Kg
비중량 1.0 Kg/ℓ 1.2 Kg/ℓ: 액체0.0856 Kg/ℓ: 기체
필요 유량 50 ㎥/hr 12.25 ㎥/hr : 액체172.00 ㎥/hr : 기체
펌프 동력 7.23 kW 0.71 kW
연간 가동시간 800 hr 800 hr
총 소모전력 8,011 kWH 787 kWH
연간 전력 절감량 7,224 kWH
연간 총 전력 절감량 15,949 kWH
이상 표 1에서 나타난 바와 같이 연면적 1,000평 규모의 건물을 대상으로 했을 경우 14 KW의 최대수요전력이 절감되고 연간 15,949 KWH의 전력에너지가 절감되리라 기대되며, 1,000평 규모로 환산하여 10만동의 건물 및 에너지 수요처에 적용할 경우에는 최대수요전력 1,400 MW의 절감효과가 있으며 이는 원자력 발전소 2기에 해당하는 절감량이어서 전력최대 수요관리에 일익을 담당하리라 기대된다.
또한, 연간 전력에너지 절감량은 1,594,900 MW의 절감효과가 있으며 이는 석유환산 기준으로 400,000톤이며 연간 약 1억달러의 원유수입액 감소효과가 있다.
그리고, 표 2는 종래의 물 이용설비와 본 발명에 따른 시스템을 대비하여 배관설비자재의 절감효과를 보인 것이다.
물 이용설비 본 시스템 비고
냉방 순환유량 1,310 LPM 99 LPM Liter Per Minute
설계유속 2.5 m/s 2.5 m/s
배관직경 125 A 32 A
난방 순환유량 833 LPM 2,867 LPM
설계유속 2.5 m/s 35 m/s
배관직경 100 A 50 A
적용배관직경 125 A 50 A
표 2에 나타난 바와 같이, 배관의 직경이 125A에서 50A로 줄어들어 배관자재가 절감되고 이에 따라 배관 설치비 또한 절감되는 효과를 거둘 수 있다.
또한, 물이용 설비의 경우 배관부식 및 스케일 점착 등의 요인으로 유지보수가 번거롭고 배관의 수명이 짧아 탄소강관의 사용이 계속 감소 추세에 있으며, 그에 따라 동관이나 스테인레스관 등의 값 비싼 고급 배관재를 채택하는 사례가 늘고 있는 반면, 본 발명은 배관부시 및 스케일 점착 등이 발생하지 않는 잠열매체를 선택하여 사용할 수 있으므로 탄소강관과 같은 저렴하고 풍부한 배관자재를 사용할 수 있어 경제적인 부담을 줄일 수 있으며, 배관자재를 선택할 수 있는 폭을 확대할 수 있는 잇점이 있다.
그리고, 배관의 직경이 대폭적으로 줄어들므로 배관 설치여건이 종래에 비해 크게 개선되고, 배관 교체비용을 절약할 수 있으며 배관의 설치와 교체에 따른 작업이 용이하여 작업시간을 대폭 줄일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 단일의 배관망에 잠열매체의 응축 및 증발잠열을 통하여 냉열과 온열을 사용자의 임의에 따라 선택적으로 배관망으로 전달할 수 있으므로 냉방과 난방이 단일의 배관망에서 이루어지며, 현열변화에 따른 열 이송밀도 보다 단위체적당 냉ㆍ온열 이송밀도가 높은 잠열변화를 지닌 잠열매체를 사용하여 직경이 작은 배관으로 동일한 양의 냉열과 온열을 이송할 수 있고 그에 따라 냉열과 온열의 이송에 사용되는 펌프의 소모동력과 배관 설치비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 물의 현열변화량보다 증발과 응축잠열이 큰 잠열매체를 공급받아 순환펌프(P1)에 의해 잠열매체를 부하기구(19)와 제 2열교환기(13)로 선택적으로 이송하는 저장탱크(10)와,
    상기 저장탱크(10)에서 유입된 잠열매체를 온열원(14)으로부터 온열을 공급받아 기화시켜 부하기구(19)로 이송하는 제 2열교환기(13)와,
    상기 저장탱크(10)로부터 유입된 잠열매체는 가열시켜 제 1열교환기(11)로 이송하고 제 2열교환기(13)에서 유입된 잠열매체는 냉각시켜 저장탱크(10)로 이송하는 부하기구(19)와,
    상기 부하기구(19)에서 유입된 잠열매체를 냉열원(12)으로부터 냉열을 공급받아 액화시켜 저장탱크(10)로 이송하는 제 1열교환기(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방용 배관 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1열교환기(11)에서 액화된 잠열매체를 저장탱크(10)로 이송시키는 수단은 보조펌프(P2)인 것을 특징으로 하는 냉난방용 배관 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 저장탱크(10)로부터 유입된 잠열매체는 가열시켜 제 1열교환기(11)로 이송하고 제 2열교환기(13)에서 유입된 잠열매체는 냉각시켜 저장탱크(10)로 이송하는 다수 개의 부하기구(19)와,
    상기 저장탱크(10)에서 부하기구(19)로 이송되는 잠열매체는 각 부하기구(19)로 분배하여 이송하고, 각 부하기구(19)에서 액화되어 저장탱크(10)로 이송되는 잠열매체는 환수하여 저장탱크(10)로 이송하는 제 1환수-분배기와(17),
    상기 각 부하기구(19)에서 제 2열교환기(13)로 이송되는 잠열매체는 환수하여 제 2열교환기(13)로 이송하고, 상기 제 2열교환기(13)에서 기화된 잠열매체는 각 부하기구(19)로 분배하여 이송하는 제 2환수-분배기(18)로 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방용 배관 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 저장탱크(10)와 부하기구(19)를 연결하는 배관상에는 잠열매체의 불순물을 외부로 배출시키는 가스퍼져(15)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉난방용 배관 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 저장탱크(10)와 부하기구(19)를 연결하는 배관상에는 부하기구(19)에서 응축되고 액화된 잠열매체만을 선별하여 저장탱크(10)로 이송시키는 트랩(16)을 설치한 것을 특징으로 하는 냉난방용 배관 시스템.
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