KR101109200B1

KR101109200B1 - 빗물이용 냉난방 겸용 스프링클러 시스템

Info

Publication number: KR101109200B1
Application number: KR1020090112892A
Authority: KR
Inventors: 김청균
Original assignee: 김청균
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2012-01-30
Also published as: KR20110056177A

Abstract

본 발명은 빗물에 혼입된 오염물질을 깨끗하게 처리하여 지하의 저수탱크에 저장한 빗물을 히트펌프로 냉각 또는 가열한 후에 중간저수탱크에 공급하여 건물의 천정에 매달린 핀파이프 및 분할식 열교환핀이 부착된 배관에 연결된 스프링클러 헤드에 의해 화재발생 지점에 뿌려져 소화작용을 하고, 동시에 파이프를 감싸고 있는 다수개의 열교환핀에 의해 주변공기와 열교환 작용을 함으로써 냉난방 역할을 하는 것으로, 빗물활용에 따른 물자원의 절약 및 홍수조절, 스프링클러와 냉난방 시스템을 겸용으로 사용하기 때문에 배관라인 축소로 인한 천정공간의 활용 및 무게의 경감효과, 유지보수 및 설치비용의 절감, 시공기간을 단축할 수 있도록 구성된 빗물이용 냉난방 겸용 스프링클러 시스템에 관한 것이다.

스프링클러 시스템, 냉난방 시스템, 빗물장치, 핀파이프, 열교환핀, 히트펌프

Description

빗물이용 냉난방 겸용 스프링클러 시스템{Rainwater sprinkler system with cooling and heating units}

본 발명은 빗물을 이용한 냉난방 겸용 스프링클러 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물천정에 설치된 스프링클러 시스템과 냉난방 시스템의 배관라인을 같이 사용하고, 정화된 빗물은 화재시에 소화작용을 하지만, 평상시에는 냉방 또는 난방작용을 수행하도록 하여 빗물사용에 따른 물자원의 절약, 스프링클러와 냉난방 시스템을 같이 사용하기 때문에 줄어든 배관라인에 의한 총중량의 감소 및 천정공간의 활용도 증가, 유지보수 및 설치비용의 절감, 설치공사 기간의 단축을 기대할 수 있는 빗물이용 냉난방 겸용 스프링클러 시스템에 관한 것이다.

종래의 스프링클러 시스템은 저수탱크, 펌프, 파이프, 스프링클러 조인트, 스프링클러 헤드 등을 연결한 배관망에 수돗물이나 지하수를 공급하여 발화지점에 물을 뿌려 화재를 진압하는 소방장비이다. 또한, 별개로 운전되는 냉난방장치에서 냉방장치는 압축기, 열교환기, 증발기, 배관망 등으로 구성된 에어컨에 의해 저온에너지를 공급하지만, 난방장치는 보일러, 라디에이터/팬, 배관망 등으로 구성된 별도의 시스템에 의해 고온에너지를 공급한다. 또 다른 냉난방장치로는 히트펌프에 의해 저온에너지와 고온에너지를 함께 공급하는 겸용시스템이 있다.

따라서 종래의 스프링클러 시스템과 냉난방 시스템은 별도의 배관망을 사용하여 물이나 냉난방용 열매체를 공급하고, 건물내부에서 서로 다른 공간을 확보하여 독립적인 시스템으로 운영하기 때문에 설치공간과 총중량의 증가, 설치비와 유지관리 비용의 상승, 물자원의 낭비, 환경비용의 증가와 같은 문제점이 지적되었다.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 버리는 빗물을 깨끗하게 처리하여 지하의 저수탱크에 저장하였다가 히트펌프에 의해 냉각하거나 가열한 물을 사용하여 수압과 공급수량을 조절할 수 있는 중간저수탱크를 거쳐 스프링클러 및 냉난방 겸용 배관망을 잘 순환하도록 공급하여 스프링클러 헤드에 상시적으로 수압을 걸어주고, 동시에 배관을 감싸고 있는 다수개의 열교환핀에 의해 주변공기와의 열교환 작용을 동시에 수행함으로써 빗물사용에 따른 자원절약, 스프링클러의 소화작용 및 냉난방의 온도조절 기능확보는 전체적인 설치비용과 공기단축, 무게경감, 설치공간을 축소한 스프링클러 시스템을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 오염물질이 혼입된 빗물을 정화하여 지하에 설치한 빗물 저수탱크에 저장하고, 빗물이 부족할 경우를 대비하여 수돗물이나 지하수를 저수탱크에 공급할 수 있는 보조배관을 연결하고, 저수탱크의 물을 배수펌프에 의해 히트펌프로 공급하여 냉각 또는 가열한 후에 순환펌프로 수압과 수량조절이 가능한 중간저수탱크에 공급하고, 상기 중간저수탱크에 공급된 물은 건물천정의 공간에 매달린 전후좌우의 배관망 또는 상부층으로 올라가는 배관망에 공급하고, 배관망에 연결된 스프링클러 조인트를 통해 스프링클러 헤드에 도달한 물은 일정수압을 유지하고 있다가 화재가 발생하면 발화지점에 자동으로 뿌려주 는 것을 특징으로 한다.

또한, 건물내부에서 화재가 발생하여 빗물공급이 충분하게 요구될 경우는 지하 저수탱크의 빗물을 유출배관에 설치한 마이크로 여과장치와 히트펌프를 거치지 않고도 배수펌프에 의해 중간저수탱크에 직접 도달하는 바이패스 배관을 추가로 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 건물천정의 배관에는 열교환핀을 일체형으로 성형한 핀파이프와 배관의 원주를 감싸는 분할식 열교환핀을 설치한 배관으로 구성되고, 상기 배관을 따라서 흐르는 물은 주변공기와의 온도차에 의해 자연스럽게 형성되는 열교환 작용에 의해 냉난방을 겸할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 버리는 빗물을 깨끗하게 처리하여 지하의 저수탱크에 저장하였다가 히트펌프에 의해 냉각하거나 또는 가열한 물로 냉난방 장치의 열매체 및 스프링클러 장치의 소화용수로 사용할 수 있도록 구성하였기 때문에 스프링클러와 냉난방 시스템의 총중량과 설치공간을 크게 줄일 수 있고, 스프링클러 시스템의 소방수로 건물벽면에 상시적으로 저장하는 종래의 중간 저수탱크를 설치할 필요가 없어 설치 및 중량이 줄어든다.

또한, 스프링클러 시스템의 배관망에는 물이 항상 순환되므로 신속한 살수가 가능하고, 빗물을 사용한 소방수와 냉난방 용수를 겸하기 때문에 물 자원 및 에너지 자원의 절약효과, 건축비와 유지관리 비용절약을 기대할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의해 냉난방 기능을 부가한 빗물이용 스프링클러 시스템을 나타낸 계통도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 건물(A)이나 지표면(B)에서 모은 빗물을 빗물배관(10)에 연결된 스트레이너(11)에서 1차로 고형물체를 걸러내고, 지하의 맨홀(C)을 지나 오염물질 처리장치(12)에서 2차로 미세한 오염물질을 제거한 깨끗한 물은 저수탱크(13)에 유입시켜 저장하고, 상기 오염물질 처리장치(12)에서 분리한 미세물체는 오염물질 수거통(D)에 저장된다. 만약에 빗물을 확보하기가 어렵거나, 저수탱크(13)에 저장된 빗물이 부족할 경우는 수도배관(14)이나 지하수배관(15)을 통해 용수를 공급받아 반복적으로 사용한다.

또한, 상기 저수탱크(13)에 저장된 빗물은 배수펌프(16)에 의해 흡상되어 마이크로 여과장치(17)를 거치면서 미세한 오염물질 모두를 제거한 후에 히트펌프(18)로 유입된다. 상기 히트펌프(18)로 유입된 물은 내부의 프로세스 연결 시스템에 의해 기 형성된 열교환작용 메커니즘을 거치는 과정에 필요에 따라 냉방을 위한 냉수 또는 난방을 위한 온수로 변환된 후에 순환펌프(19,19')에 의해 수압과 유량조절을 위한 중간저수탱크(20)로 공급되어 스프링클러 용수 및 냉방 또는 난방 용수로 동시에 사용된다. 상기 중간저수탱크(20)에 체류하는 물은 전후좌우 방향의 건물 천정공간이나 상부층의 천정공간에 설치된 분할식 열교환핀(21)이 부착된 배관(22)과 핀파이프(23,23')로 구성된 냉난방 겸용 스프링클러 용수공급 배관망(24,24')에 공급되고, 상기 핀파이프(23)와 핀파이프(23') 사이 또는 분할식 열교환핀(21)이 부착된 배관(22) 사이에 설치된 플렉시블 조인트(25,25',25'')를 통해 스프링클러 헤드(26,26',26'')에 공급된 물은 헤드의 끝단에서 그대로 체류하고 있지만, 만약 화재가 발생할 경우는 평상시에 지하의 저수탱크(13)로 귀환하도록 설치한 리턴배관(27,27')의 차단밸브(28,28')를 자동으로 차단하고, 동시에 배수펌프(16)에 연결된 바이패스 밸브(29)를 열어서 스프링클러 헤드(26,26',26'')에 충분한 물이 공급될 수 있도록 한다. 상기 중간저수탱크(20)의 깨끗한 물은 분할식 열교환핀(21)이 부착된 배관(22)과 핀파이프(23)를 통과하면서 용수공급 배관망(24) 주변공기와의 열교환 작용에 의해 냉수가 공급되면 냉방, 온수가 공급되면 난방 작용을 각각 수행하지만, 화재가 발생할 경우는 스프링클러 시스템의 소방용수로 사용된다.

도 2는 본 발명에 의해 분할식 열교환핀과 핀파이프에 연결된 스프링클러 헤드를 나타낸 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 상기 중간저수탱크(20)에 체류한 빗물은 다수개의 열교환핀(30)이 방사형으로 길게 형성된 분할식 열교환핀(21)을 부착한 배관(22)과 다수개의 방사형 열교환핀(30')을 배관(22)에 일체형으로 압출 성형한 핀파이프(23)에 의해 순환하는 과정에 용수공급 배관망(24,24') 주변공기와의 열교환 작용에 의해 냉방 또는 난방 기능을 수행하지만, 화재가 발생할 경우는 배관(22)과 핀파이프(23) 사이에 체결된 티형배관(31)의 중앙에 설치한 플렉시블 조인트(25)를 거쳐 스프링클러 헤드(26)의 끝단에 체류하고 있던 빗물이 분출하도록 구성된 빗물이용 다목적 냉난방 소화설비가 완성된다. 또한, 상기 분할식 열교환핀(21)을 배관(22)에 체결하기 위해 축방향으로 길게 성형한 작은 돌출핀(32)의 구멍(33)에 볼트를 넣어서 너트로 체결?고정한다.

본 발명에 있어서, 저수탱크와 배관을 따라서 설치되는 밸브의 설치위치와 개수, 핀파이프에 설치되는 핀의 형상과 개수, 분할식 열교환핀의 형상과 개수, 핀파이프와 분할식 열교환핀이 부착된 배관의 연결순서와 배열방식, 배관과 스프링클러 헤드의 배열방식과 개수, 여과장치의 형식과 개수 등은 냉난방 기능을 부가한 빗물활용 스프링클러 시스템의 저장용량과 시공방법에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구 범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 빗물이용 냉난방 겸용 스프링클러 시스템의 개략적인 계통도

도 2는 본 발명에 의해 분할식 열교환핀과 핀파이프에 스프링클러 헤드를 연결한 개략적인 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 빗물배관 11 : 스트레이너

12 : 오염물질 처리장치 13 : 저수탱크

14 : 수도배관 15 : 지하수배관

16 : 배수펌프 17 : 마이크로 여과장치

18 : 히트펌프 19,19' : 순환펌프

20 : 중간저수탱크 21 : 분할식 열교환핀

22 : 배관 23,23' : 핀파이프

24,24' : 용수공급 배관망 25,25',25'' : 플렉시블 조인트

26,26',26'' : 스프링클러 헤드 27,27' : 리턴배관

28,28' : 차단밸브 29 : 바이패스 밸브

30,30' : 열교환핀 31 : 티형밸브

32 : 돌출핀 33 : 구멍

A : 건물 B : 지표면

C : 맨홀 D : 오염물질 수거통

Claims

빗물배관(10)에 연결된 스트레이너(11)에서 1차로 고형물질을 걸러내고, 오염물질 처리장치(12)에서 2차로 미세물체를 제거한 다음 저수탱크(13)에 저장하고, 상기 저수탱크(13)에 추가로 수도배관(14)이나 지하수배관(15)을 통해 용수를 공급받고, 상기 저수탱크(13)의 물은 배수펌프(16)에 의해 흡상되어 마이크로 여과장치(17)를 거쳐 히트펌프(18) 내부의 프로세스 연결시스템에 의해 기 형성된 열교환작용 메커니즘을 거치는 과정에 냉수 또는 온수로 변환된 후 순환펌프(19)에 의해 중간저수탱크(20)에 공급되고, 분할식 열교환핀(21)이 부착된 배관(22)과 핀파이프(23,23')로 구성된 냉난방 겸용 스프링클러 용수공급 배관망(24,24')에 상기 중간저수탱크(20)의 물이 공급되고, 상기 핀파이프(23)와 핀파이프(23') 사이 또는 분할식 열교환핀(21)이 부착된 배관(22)과 핀파이프(23) 사이에 설치된 플렉시블 조인트(25,25',25'')를 통해 스프링클러 헤드(26,26',26'')에 공급하는 것을 특징으로 한 빗물이용 냉난방 겸용 스프링클러 시스템.
제1항에 있어서,

상기 저수탱크(13)에 귀환하도록 설치한 리턴배관(27)의 차단밸브(28)는 화재가 발생할 경우 자동으로 차단되고, 동시에 배수펌프(16)에 연결된 바이패스 밸브(29)가 열려서 스프링클러 헤드(26,26',26'')에 충분한 소방용수를 공급하지만, 평상시에는 분할식 열교환핀(21)이 부착된 배관(22)과 핀파이프(23)를 통과하면서 용수공급 배관망(24) 주변의 공기와 열교환 작용에 의해 냉난방 기능을 겸하도록 구성된 스프링클러 시스템.
제2항에 있어서,

상기 분할식 열교환핀(21)을 배관(22)에 조립할 수 있도록 축방향으로 길게 성형한 돌출핀(32)의 구멍(33)에 볼트를 넣어서 너트로 체결?고정한 배관(22)과, 다수개의 열교환핀(30')을 일체형으로 압출 성형한 핀파이프(23) 사이에 체결한 티형밸브(31)에 플렉시블 조인트(25)와 스프링클러 헤드(26,26',26'')를 연결한 배관망 구조의 스프링클러 시스템.