KR101132544B1 - 지붕의 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지붕의 냉각 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 지붕의 표면으로 냉수를 흘러보내 냉수막이 형성되도록 하는 방식으로 지붕의 냉각이 이루어지도록 한 것이고, 또한 지붕 표면의 냉각 후 데워진 온수는 지하에 저장하여 냉각시킨 후 다시 지붕 표면의 냉각수로 재사용할 수 있도록 한 것이다.

종래에 지붕의 표면을 물로 냉각시켜 지붕의 열을 식혀주도록 함으로써 건물 내부의 냉방이 가능하도록 한 냉각 시스템이 제안되어 있으나, 이것은 급수관을 통하여 급수되는 물을 분사노즐을 사용하여 지붕의 표면에 스프레이시키는 것이었다.

그러나 이러한 지붕 냉각 시스템은 물을 안개 상태의 입자로 스프레이시키는 것이기 때문에 지붕 표면의 냉각 온도를 일정하게 유지하기 어려워 효율적인 냉각이 어려울 뿐 아니라 외기의 온도가 높을 경우 냉각 효과를 크게 기대할 수 없는 것이고, 또한 안개 상태의 스프레이를 위하여 분사노즐의 내부에 스테인레스망이 형성되어 있기 때문에 분사노즐이 자주 막히게 되는 문제점이 있어 유지 관리에 어려움이 있을 뿐 아니라 유지 관리를 위한 비용에도 부담을 주게 되는 것이다.

따라서 발명은, 지하에 2개의 물탱크를 설치하여 일측의 물탱크에 저장되어 있는 물을 지표면 이하의 온도로 냉각되도록 한 후 지붕 꼭대기에 설치된 파이프의 구멍을 통하여 지붕 표면으로 흘러내리도록 하여 계속적인 냉수막이 형성되도록 하고, 지붕 표면을 흘러 내려와 데워진 온수는 물받이를 통하여 모아져 타측의 물탱크로 저장되어 냉각되도록 한 후 다시 지붕 표면의 냉각수로 재사용할 수 있도록 함으로써 상기한 종래의 모든 문제점들을 일시에 해소할 수 있도록 한 것이다.

지붕 냉각, 냉수막, 지하, 물받이, 물탱크

Description

지붕의 냉각 시스템 {a cooling system of a roof}

본 발명은 지붕의 냉각 시스템에 관한 것으로, 특히 지붕의 표면으로 냉수를 흘러보내 냉수막이 형성되도록 하는 방식으로 지붕의 냉각이 이루어지도록 함으로써 냉각 효율의 극대화가 가능하도록 한 것이고 또한 지붕 표면의 냉각수로 사용한 후 데워진 온수는 지하에 저장하여 냉각되도록 한 후 다시 지붕 표면의 냉각수로 재사용할 수 있도록 함으로써 유지 관리 비용이 저렴하도록 한 것이다.

종래에 지붕 표면으로 물을 공급하여 냉각시키는 장치로는, 주배관을 통하여 가지배관으로 공급되는 물을 분사노즐을 통하여 분사키는 방식으로 이루어지도록 한 것으로, 이때 분사노즐에는 스테인레스망이 내장되어 있어 물이 스테인레스망을 통과하면서 물분자가 안개처럼 생성되어지도록 함으로써 물의 분무 작용에 의하여 지붕을 냉각시킬 수 있도록 하는 시스템인 것이다.

그러나 이러한 지붕의 냉각 시스템의 경우, 지붕의 표면으로 분무되어지는 물이 지붕 표면에 접촉어 지붕 표면의 열에 의하여 가열되어 대기중으로 증발됨으로서 지붕 표면의 열을 빼앗가 가는 원리에 의하여 지붕의 냉각이 이루어지는 것으로, 이 경우 지붕 표면의 일정한 냉각 온도로의 유지를 위해서는 지붕 표면의 온도 변화에 따른 물의 분무량이 정확히 제어되어야 하는 것이나 실제로 지붕 표면의 온도 변화에 따른 물의 분무량 제어가 불가능하기 때문에 효율적인 지붕의 냉각이 어려운 문제점이 있는 것이다.

또한 이러한 분무 방식의 지붕 표면 냉각은 분무되는 물 입자와 지붕 표면이 접촉되는 시간이 짧아 냉각 효과를 크게 기대할 수 없다는 것이다.

또한 분사노즐 내부에 내장되어 있는 스테인레스망에 의하여 분사노즐이 자주 막히게 되어 물 분무량이 점차 감소되거나 물 분무에 이상 현상이 발생되어 지속적인 분사노즐의 관리가 요구되어지기 때문에 이로 인한 유지 관리 비용에도 적잖은 부담을 주게 되는 것이고, 또한 지속적인 급수를 요하기 때문에 이에 따른 물 사용량도 증가되게 되는 것이다.

따라서 본 발명에서는, 지붕 표면의 냉각이 물 스프레이를 통하여 이루어지도록 하지 않고 지붕 표면에 연속 흐름식 냉수막이 형성되도록 하는 방식으로 이루어지도록 하여 냉각 효율의 극대화가 이루어지도록 하고자 하는 것이고, 사용된 냉각수는 다시 받아 지붕의 냉각수로 재사용할 수 있도록 함으로써 유지, 관리 비용에도 부담이 없는 지붕 냉각 시스템을 제공하고자 함이다.

이를 위하여 본 발명은, 지하에 2개의 물탱크를 설치하여 일측의 물탱크에 저장되어 있는 물을 지표면 이하의 온도로 냉각되도록 한 후 지붕 꼭대기에 설치된 파이프의 구멍을 통하여 지붕 표면으로 흘러내리도록 하여 계속적인 냉수막이 형성되도록 하고, 지붕 표면을 흘러 내려와 데워진 온수는 물받이를 통하여 모아져 타측의 물탱크로 저장되어 냉각되도록 한 후 다시 지붕 표면의 냉각수로 재사용할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 지붕 냉각 방법 및 시스템에 의하면, 지붕 표면에 연속 흐름식 냉수막이 형성되도록 하여 지붕 표면의 열이 흘러내리는 냉수막에 의하여 지속적이면서도 효율적으로 식혀져 지붕 냉각 효율의 극대화가 이루어지게 되는 것이고, 또한 사용된 냉수는 지하에 설치되어진 탱크에 보관하여 지표면 이하의 열로 자연 냉각이 가능하도록 한 후 지붕의 냉각수로 재사용할 수 있도록 함으로서 저렴한 유지 관리 비용으로 지붕의 효율적이고도 경제성을 고려한 냉각이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

이하에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 하겠다.

본 발명의 지붕의 냉각 방법은, 지하에 어느 하나는 빈 상태이고 나머지 하나는 물이 채워진 2개의 물탱크를 설치하여 일측의 물탱크에 저장되어 지표면 이하의 온도로 자연 냉각되어진 냉수를 지붕 꼭대기까지 끌어올려 지붕 표면으로 흘러내리도록 함으로써 지붕 표면에 냉수막이 형성되도록 하는 방식으로 지붕의 냉각이 이루어지도록 하고, 상기 지붕 표면을 흘러 내려와 데워진 온수는 빈 타측의 물탱크로 이송되어 저장되도록 한 후 다시 자연 냉각이 이루어지도록 한 후 다시 지붕 표면의 냉각수로 반복하여 재사용할 수 있도록 하는 것이다.

이때 물탱크의 물은 가능하면 하루종일 사용할 수 있는 양을 기준으로 탱크를 제작하는 것이고, 탱크는 지표면에 매설되어짐으로 지표면의 온도에 의하여 냉각이 용이하도록 열전도가 우수한 재질을 사용하는 것이다.

만일 소형의 탱크를 사용하고자 할 경우에는 별도의 강제냉각수단을 사용함으로서 하루에 몇번을 반복하여 사용이 가능토록 할 수 있는 것이다.

또한 지붕에는 흡수체를 형성하여 냉각수가 흘러내리는 속도를 제어토록 함으ㅗ서 지붕의 더운 열기를 우수하게 냉각토록 하는 것이고, 이러한 흡수체로 인하여 냉각수의 손상이 발생되지 않게 되는 것이다.

또한 지붕으로 흘러내릴 경우에 발생되는 증발에 의한 손실분은 탱크에 설치되어지는 수위조절장치에 의하여 자연적으로 공급토록 하는 것이다.

또한 냉수를 지붕 꼭대기까지 끌어올리는 방식은 펌프에 의하여 기붕의 온도를 일정온도로 설정토록 한 후 그 온도에 이를 경우에 펌프의 작동이 개시토록 함으로서 불필요한 전력의 낭비를 막을 수 있게 됨은 물론 불필요한 순환에 의하여 에너지의 낭비를 막을 수 있게 되는 것이다.

이를 위하여 본 발명 지붕의 냉각 시스템은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 지하에 설치되는 2개의 물탱크(10)(10a)와, 상기 물탱크(10)(10a)에 각각 일단이 연결되어 각각의 물탱크(10)(10a)에 저장되어 있는 냉수를 양수기(20)(20a)에 의하여 건물(1)의 지붕(1a) 꼭대기까지 끌어올려 이송시킬 수 있도록 하기 위한 냉수이송관(30)(30a)과 상기 냉수이송관(30)(30a)의 타단에 각각 연결된 상태로 지붕(1a)의 꼭대기에 설치되어 상기 냉수이송관(30)(30a)을 통하여 각각 지붕 꼭대기까지 끌어올려진 냉수를 이격 간격을 두고 일렬되게 다수 개 형성된 냉수배출구멍(41)을 통하여 배출되어 지붕 표면으로 균일하게 흘려보내도록 하기 위한 냉수배출관(40)과, 상기 지붕 표면을 흘러 내려와 데워진 온수를 받아 모으기 위하여 지붕의 하측에 설치되는 물받이(50)와, 상기 물받이(50)와 상기 물탱크(10)(10a) 사이에 각각 연결되어 물받이(50)에 받아진 온수를 상기 물탱크(10)(10a)로 각각 이송시켜 저장되도록 하기 위한 온수이송관(60)(60a)으로 구성된 것이다.

이때 상기 냉수배출관(40)과 냉수이송관(30)(30a) 사이의 각각과 물받이(50)와 온수이송관(60)(60a) 사이의 각각에는 온수 및 냉수가 원치 않은 지점으로의 이 송을 차단하기 위한 잠금장치(70)(70a)(71)(71a)가 장착되는 것이다.

이때 상기 잠금장치(70)(70a)(71)(71a)는 상기 양수기(20)(20a)의 온/오프 작동에 따라 온/오프가 자동으로 제어될 수 있도록 하거나 또는 양수기(20)(20a)의 온/오프 작동과 별개로 온/오프 작동이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

또한 상기 냉수배출관(40)에 형성되는 냉수배출구멍(41)은 양측의 서로 대응되는 위치에 형성되어 건물의 지붕이 삼각형으로 이루어져 있을 경우 지붕 표면의 양면으로 냉수가 분리되어 흘러 내려갈 수 있도록 되어 있다.

또한 상기 지붕(1a) 표면에는 지붕 표면을 흐르는 냉수가 흡수되어 지붕 표면에 보유되도록 하기 위한 흡수체(80)가 형성되도록 하여 지붕 표면에 덮혀져 있는 흡수체(80)에 의하여 적은 양의 냉각수로도 우수한 냉각 효과를 얻을 수 있도록 되어 있는 것으로, 이때 흡수체(80)는 부직포나 직물천으로 이루어지고, 지붕 표면에 못 등의 고정수단을 사용하여 공지의 방식으로 지붕 표면에 고정시켜 형성토록 하면 되는 것이다.

또한 상기 흡수체(80)의 표면에는 망체(90)가 덮혀지도록 고정시켜 형성토록 하면 흡수체(80)를 보호토록 하면서 흡수체(80)가 흡수되어진 물에 의하여 지붕의 하측으로 밀리지 않도록 하는 한편 망체(90)에 의하여 냉각수 막이 형성되도록 함으로써 보다 우수한 지붕의 냉각 효과를 얻을 수 있도록 되어 있다.

또한 상기 지붕(1a) 표면에 흡수체(80)와 망체(90)가 형성되어진 경우, 냉각수는 흡수체(80)와 망체(90)의 표면으로 흘러내리도록 하여야 하는 것이다.

한편, 상기 지붕(1a)이 철판이나 슬레이트로 이루어진 경우에는 상기 흡수 체(80)와 망체(90)를 문제 없이 형성시킬 수 있는 것이나, 철판이나 슬레이트 이외의 경우에는 흡수체(80)와 망체(90)의 형성에 문제가 있기 때문에 철판이나 슬레이트로 지붕부재(1b)를 마련한 후 상기 지붕부재(1b)의 표면으로 흡수체(80)와 망체(90)가 형성되도록 한 것을 상기 지붕(1a)의 표면에 형성시키면 되는 것이다.

한편, 상기 냉수배출관(40)은 바람이나 기타 외부 조건에 의하여 흔들리거나 분리되지 않도록 결속수단(42)으로 지붕에 단단히 결속시켜주어야 하는 것이다.

따라서 상기와 같이 구성되어진 본 발명 지붕의 냉각 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이 일측의 물탱크(10)에 저장되어 지표면 이하의 온도로 냉각되어진 물을 일측의 양수기(20)를 가동하여 일측의 냉수이동관(30)을 통하여 냉수배출관(40)으로 이송시키면 냉수배출관(40)에 형성된 냉수배출구멍(41)을 통하여 지붕의 표면으로 냉각수가 흘러내려 지붕의 표면에 냉수막이 형성되어지기 때문에 태양열로 달구어진 지붕 표면이 냉수막에 의하여 식혀져 온도가 내려가게 됨으로써 냉각이 이루어지게 되는 것이고, 지붕 표면을 흘러 내려오는 동안 지붕과의 열교환으로 데워진 온수는 물받이(50)로 모여져 타측의 비어져 있는 물탱크(10a)와 연결되어 있는 온수이동관(20a)을 통하여 타측의 물탱크(10a)로 유입되게 되는 것이고, 이 물탱크(10a)로 온수가 유입되면서 냉각수가 저장되어 있던 일측의 물탱크(10)는 점차 물이 줄어들게 되는 것이다.

이후 타측의 물탱크(10a)로 유입되어진 온수는 일정 시간 동안 지하에 저장되는 동안 지표면 이하의 온도로 냉각되어져 지붕의 냉각을 위한 냉각수로의 사용을 위하여 일측의 양수기(20)가 가동을 멈춘 상태에서 타측의 양수기(20a)를 가동 시키면, 도 5에 도시된 바와 같이 이에 연결된 냉수배출관(40a)을 통하여 물탱크(10a)에 저장되어 있는 냉각수는 냉수배출관(40)으로 이송되어 지붕 표면을 흘러내린 후 물받이(50)로 모아져 일측의 물탱크(10)와 연결되어 있는 온수이동관(20)을 통하여 일측의 물탱크(10)로 유입되어 저장토록 하면 다시 냉각수로 사용할 수 있게 되는 것이다.

이때 냉각수가 저장되어 있는 일측의 물탱크(10)와 이와 연결된 냉수이동관(30) 사이에 장착된 락장치(70)와, 물받이(50)와 온수가 저장되어질 타측의 물탱크(10a) 사이에 장착된 락장치(70a)는 열려져 냉각수 및 온수의 이송이 가능하도록 하여야 하고, 온수가 저장되어질 타측의 물탱크(10a)와 이와 연결된 냉수이동관(30a) 사이에 장착된 락장치(70a)와, 물받이(50)와 냉각수가 저장되어 있는 물탱크(10) 사이에 장착된 락장치(70)는 닫혀져 냉각수 및 온수의 이송이 차단되도록 하여야 하는 것이다.

또한 지붕의 표면을 흘러내리면서 증발되어 소비된 물의 양만큼만 물탱크에 추가로 공급시켜주면 되는 것이다.

따라서 본 발명은, 2개의 물탱크(10)(10a)를 지하에 설치하여 하나는 냉각수 저장 탱크의 기능을, 또 다른 하나는 온수 저장 탱크의 기능을 매일 또는 일정 시간 간격을 두고 번갈아 갖도록 하여 지붕 표면의 냉각수로 사용 후 온수로 변화된 물을 지표면 이하의 온도로 자연 냉각시켜 지붕 표면의 냉각을 위한 냉각수로 재사용할 수 있기 때문에 지붕 표면의 냉각을 위하여 소요되는 물 소비량을 크게 절감시킬 수 있는 것이다.

또한 지붕이 철판이나 슬레이트로 이루어져 있을 경우, 흡수체(80)에 의하여 외부 충격에 의하여 지붕을 보호할 수 있고, 비가 올 경우에도 건물 내부로 전달되어지는 소리를 줄여 빗소리에 의한 소음을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한 지하에 저장되어 지표면 이하로 자연 냉각되어진 물을 냉각수로 사용하기 때문에 냉각수 형성을 위한 별도의 시설이나 전력을 요하지 않을 뿐 아니라 외기 온도에 의하여 실내 온도에 영향을 미칠 경우에만 양수기를 가동하는 것이기 때문에 절전 효과를 얻을 수 있는 것이고, 화재시 가동하면 화염이 건물 외부로 전도되는 것도 방지할 수 있어 화재 진압용으로도 사용할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 적용 구성을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명 시스템에 의하여 지붕이 냉각되는 상태도.

도 3은 지붕의 구성체를 나타낸 부분 분해 사시도.

도 4는 본 발명 시스템의 냉각수 흐름도.

도 5는 본 발명 시스템의 또 다른 냉각수 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 10a: 물탱크 20, 20a: 양수기

30, 30a: 냉수이송관 40: 냉수배출관

41: 냉수배출구멍 50: 물받이

60, 60a: 온수이송관 70,70a,71,71a: 잠금장치

80: 흡수체 90: 망체

Claims (7)

1. 삭제
2. 지하에 설치되는 2개의 물탱크(10)(10a)와, 상기 물탱크(10)(10a)에 각각 연결되어 각각의 물탱크(10)(10a)에 저장되어 있는 냉수를 양수기(20)(20a)에 의하여 건물(1)의 지붕(1a) 꼭대기까지 끌어올려 이송시킬 수 있도록 하기 위한 냉수이송관(30)(30a)과 상기 냉수이송관(30)(30a)에 각각 연결된 상태로 지붕(1a)의 꼭대기에 설치되어 지붕 꼭대기까지 끌어올려진 냉수를 이격 간격을 두고 일렬되게 다수 개 형성된 냉수배출구멍(41)을 통하여 배출시켜 지붕 표면으로 균일하게 흘려보내도록 하기 위한 냉수배출관(40)과, 상기 지붕 표면을 흘러 내려와 데워진 온수를 받아 모으기 위하여 지붕의 하측에 설치되는 물받이(50)와, 상기 물받이(50)와 상기 물탱크(10)(10a) 사이에 각각 연결되어 물받이(50)에 받아진 온수를 상기 물탱크(10)(10a)로 각각 이송시켜 저장되도록 하기 위한 온수이송관(60)(60a)으로 구성된 지붕의 냉각 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 냉수배출관(40)과 냉수이송관(30)(30a) 사이의 각각과 물받이(50)와 온수이송관(60)(60a) 사이의 각각에는 온수 및 냉수의 이송 차단을 위한 잠금장치(70)(70a)(71)(71a)가 장착된 지붕의 냉각 시스템.
4. 삭제
5. 제 2항 또는 제3항에 있어서, 상기 지붕 표면에는 흡수체(80)가 덮혀져 고정토록 형성된 지붕의 냉각 시스템.
6. 제 5항에 있어서, 상기 흡수체(80)의 표면에는 망체(90)가 덮혀지도록 형성된 지붕의 냉각 시스템.
7. 제 5항에 있어서, 상기 흡수체(80)는 철판이나 슬레이트로 지붕부재(1b)를 마련한 후 그 상측에 형성되도록 한 지붕의 냉각 시스템.

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