KR101505741B1

KR101505741B1 - 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러

Info

Publication number: KR101505741B1
Application number: KR1020130110957A
Authority: KR
Inventors: 유승호
Original assignee: 유승호
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2015-03-25

Abstract

본 발명은 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러에 관한 것으로서, 냉수유입관과 급탕공급관 및 난방수공급관 및 난방회수관이 각각 구비된 보일러와; 상기 난방수공급관에 결합되어 난방수를 각 로컬영역으로 분배하는 분배기와; 상기 각 로컬영역을 순환한 난방수를 상기 난방수회수관으로 집수하는 회수기와; 상기 냉수유입관과 상기 난방수회수관을 서로 연결하는 냉수순환관과; 상기 분배기와 상기 회수관 사이에 연결되어 상기 난방수가 상기 각 로컬영역을 순환하도록 하는 로컬온수순환관과; 상기 급탕공급관과 배출영역을 연결하며 급탕을 상기 배출영역으로 공급하는 로컬급탕배출관을 포함하며, 하절기에 상기 배출영역을 통한 냉수 사용시, 상기 냉수유입관으로의 냉수유입을 차단하고 상기 냉수순환관을 통해 냉수가 상기 로컬온수순환관을 순환한 후 상기 보일러를 경유한 후 상기 급탕공급관을 통해 상기 로컬급탕배출관으로 공급되도록 냉수의 이동경로를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러{WARM AND COLD WATER CYCLE STRUCTURE OF BOILER }

본 발명은 자연에너지 이용 보일러에 관한 것으로서, 보다 자세히는 하절기와 동절기에 냉수와 온수의 순환경로를 상이하게 하여 냉방효율과 난방효율을 향상시킬 수 있는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러에 관한 것이다.

일반적으로 각 가정에는 동절기의 난방을 위해 보일러가 설치된다. 보일러는 냉수를 유입한 후 연료의 연소에 의해 생성된 열과 냉수를 열교환하고, 따듯하게 가열된 온수를 각 방으로 분배한 후 순환시켜 방을 난방한다.

또한, 경우에 따라 각 방으로 온수를 순환시키지 않고 목욕 또는 설겆이 등을 위해 온수만 욕실 또는 부엌으로 공급하기도 한다.

이러한 보일러의 온수 순환 구조는 등록특허 제10-0465748호 "가정용 보일러의 온수 제어방법 및 제어장치"에 개시된 바 있다.

그런데, 이러한 종래 보일러는 동절기에는 그 사용이 절실하게 요구되나, 상대적으로 하절기에는 사용을 하지 않게 된다. 즉, 동절기에는 온수를 순환시켜 난방을 하게 되나, 하절기에는 냉수는 순환되지 않고 배출되므로 냉방에 도움을 주지 않게 된다.

또한, 동절기에 온수의 가열이 보일러에서만 이루어지므로 연료 소모량이 많아 각 가정의 관리비가 증가되는 요인이 되기도 한다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 하절기에 냉수를 각 방으로 순환시킨 후에 욕실이나 부엌으로 배출시켜 냉방에 도움을 줄 수 있는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 동절기에 온수의 이동경로 상에 태양에너지장치를 배치하고, 태양광과 열교환을 통해 보조적으로 온수의 온도를 상승시켜 난방효율을 높일 수 있는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러는 냉수유입관과 급탕배출관 및 난방수배출관 및 난방수회수관이 각각 구비된 보일러와; 상기 난방수배출관에 결합되어 난방수를 각 로컬영역으로 분배하는 분배기와; 상기 각 로컬영역을 순환한 난방수를 상기 난방수회수관으로 집수하는 회수기와; 상기 냉수유입관과 상기 난방수회수관을 서로 연결하는 냉수순환관과; 상기 분배기와 상기 회수관 사이에 연결되어 상기 난방수가 상기 각 로컬영역을 순환하도록 하는 로컬순환관과; 상기 급탕배출관과 배출영역을 연결하며 급탕을 상기 배출영역으로 공급하는 로컬배출관을 포함하며, 하절기에 상기 배출영역을 통한 냉수 사용시, 상기 냉수유입관으로의 냉수유입을 차단하고 상기 냉수순환관을 통해 냉수가 상기 로컬순환관을 순환한 후 상기 보일러를 경유한 후 상기 급탕배출관을 통해 상기 로컬배출관으로 공급되도록 냉수의 이동경로를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 냉수유입관으로의 냉수유입을 단속하는 제1밸브와;상기 냉수순환관으로의 냉수유입을 단속하는 제2밸브를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 일단부는 상기 냉수유입관과 연결되고, 타단부는 상기 제1밸브 및 제2밸브에 각각 연결되며, 건물의 외벽에 배치되는 벽순환관과; 상기 건물의 외벽에 배치되어 태양광을 흡수하여 집열하는 태양에너지장치와; 상기 태양에너지장치에서 집열된 열과 상기 벽순환관 내부의 온수를 열교환하는 열교환부를 더 포함하며, 상기 제어부는 동절기에 상기 제1밸브는 개방하고 상기 제2밸브는 차단한 상태에서 상기 열교환부와 1차열교환된 상태로 상기 보일러에서 2차가열된 후 난방수와 급탕이 각각 난방수공급관과 급탕공급관으로 이동되도록 난방수와 급탕의 이동경로를 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 사용자로부터 온수의 설정온도를 입력받는 입력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 열교환부와의 1차열교환을 통해 최대한 냉수의 온도가 상승되도록 하고, 상기 설정온도와 상기 1차열교환된 온도와의 차이만큼 상기 보일러에서 2차열교환되도록 상기 보일러를 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 배출영역은, 화장실, 싱크대, 베란다, 다용도실, 세차, 정원살수, 세탁실 중 어느 하나이다.

본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러는 여름철에는 보통의 난방시의 난방수 순환구조와 반대되게 회수기로부터 분배기의 방향으로 냉수를 이동시켜 냉수가 각 방을 순환한 후 배출영역으로 급탕 배출되게 된다. 이에 따라 냉수와 외기의 온도차이에 의해 여름철 냉방효과를 나타낼 수 있다.

일반적인 주택에서 물은 식수가 47%, 그 외 화장실 등에서 사용되는 물이 53%이다. 본 발명의 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러를 이용하면, 상술한 53%의 물을 여름철 냉방에 사용할 수 있다.

특히, 물을 이용해 냉방을 하게 되면, 방바닥 표면온도가 여름철에 26~27도로 유지될 수 있다. 이에 의해 쾌적감을 향상시킬 수 있고, 복사냉방에 의한 냉방효과, 방바닥에서 벽체나 주변까지 복사 냉방으로 온도가 내려가게 되므로 에너지 절약 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 여름철에는 방을 순환한 냉수가 외부로 급탕 배출되기 때문에 냉수가 순환되기 전에 비해 5~6도 온도가 상승하게 된다. 따라서, 여름철에 샤워를 위해서 별도로 보일러를 가동시키지 않더라도 차갑지 않은 물을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러는 겨울철에 건물의 외벽에 태양광을 집열하는 태양에너지장치을 구비하고, 난방수와 급탕의 순환경로가 태양에너지장치와 인접하게 형성하여 2차적인 열교환이 이루어지도록 한다. 이에 의해 겨울철 난방시 보일러의 부담을 줄여 연료비를 줄일 수 있고 난방효율을 상승시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러의 하절기의 동작상태를 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러의 동절기의 동작상태를 도시한 개략도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러(100)의 하절기의 동작상태를 도시한 개략도이고, 도 2는 동절기의 동작상태를 도시한 개략도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러(100)는 연료를 이용해 냉수를 가열하는 보일러(110)와, 보일러(110)로부터 공급되는 온수를 각 로컬영역(A)으로 분배하는 분배기(120)와, 각 로컬영역(A)을 순환한 온수를 회수하는 회수기(130)를 포함한다.

또한, 보일러(110)로 냉수를 공급하는 냉수공급관(140)과, 냉수공급관(140)과 회수기(130)를 연결하는 냉수순환관(141)과, 건물의 벽체에 배치되는 벽순환관(150)과, 건물의 벽체에 배치되어 태양광을 집열하는 태양에너지장치(160)과, 태양에너지장치(160)의 열을 벽순환관(150)과 열교환시키는 열교환부(170)와, 사용자의 설정에 따라 난방수와 급탕의 순환경로를 상이하게 제어하는 제어부(180)를 포함한다.

여기서, 냉수는 냉수공급관(140)을 통해 냉온수 순환구조(100)로 유입되는 물, 즉 보일러(110)로 유입되기 전의 차가운 물을 의미한다. 난방수는 냉수가 보일러(110) 내부로 유입되어 난방수공급관(111)을 통해 순환되는 물을 의미한다. 급탕은 냉수가 보일러(110)로 유입된 후 급탕공급관(114)를 통해 공급되는 물을 의미한다. 급탕은 사용자의 선택에 따라 온수 또는 냉수일 수 있다.

보일러(110)는 연료를 연소시켜 냉수를 가열한다. 보일러(110)는 기름, 가스, 펠릿, 화목연료 등 모든 종류의 연료를 사용하는 것일 수 있다. 보일러(110)는 유입된 냉수를 가열하여 각 로컬영역(A)을 순환하는 난방수로 순환시키거나, 배출영역으로 배출되는 급탕을 공급한다.

보일러(110)에는 냉수공급관(140)으로부터 냉수를 유입받는 냉수유입관(112)과, 내부에서 열교환에 의해 온도가 상승된 온수가 로컬영역(A)으로 공급되는 난방수공급관(111)과, 로컬영역(A)을 순환한 난방수가 다시 보일러(110)로 회수되는 난방수회수관(113)을 포함한다. 또한, 보일러(110)에는 내부에서 열교환에 의해 온도가 상승된 급탕이 배출영역으로 공급되는 급탕공급관(112)이 구비된다.

보일러(110)의 내부에는 연료가 연소되는 연소실(미도시)과, 연소실(미도시)에서 연소된 연소가스와 냉수가 열교환되는 열교환부(미도시), 온수를 순환시키는 순환펌프(미도시) 등이 구비될 수 있다.

난방수공급관(111)과 난방수회수관(113)을 연결하는 난방수순환구조와 냉수유입관(112)과 급탕공급관(114)의 급탕공급구조를 별개로 형성된다.

난방수공급관(111)과 난방수회수관(113)에는 각각 공급밸브(111a) 및 환수밸브(111b)와, 회수밸브(113a)가 구비되어 난방수와 급탕의 공급과 회수를 단속한다. 냉수유입관(112)에는 제1밸브(112a)가 구비되어 냉수의 보일러(110) 내부로의 유입을 단속한다.

여기서, 로컬영역(A)은 가정에서 난방을 하게 되는 각 방, 거실 등을 일컫는다. 또한, 배출영역(B,C)은 가정에서 급탕을 사용하는 욕실, 화장실, 부엌, 다용도실, 베란다 등을 일컫는다. 로컬영역(A)은 온수 또는 냉수가 순환되는 경로를 갖게 되고, 배출영역(B,C)은 온수 또는 냉수가 배출되는 경로를 갖게 된다. 배출영역(B,C)은 여름철 냉수가 방바닥과 열교환 후 배출되는 경로를 형성한다.

배출영역(B,C)은 사용자가 수돗물 또는 지하수를 사용하기 위해 수도꼭지, 수전 등을 동작시키는 것에 의해 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러(100)에 입력신호가 인가된다.

분배기(120)는 난방수공급관(111)에 연결되어 동절기에 보일러(110)를 통해 공급되는 온수를 각 로컬영역(A)으로 분배한다. 또한, 분배기(120)는 여름철에 로컬순환관(115)을 통해 실내를 순환하며 열교환과 냉방에 사용된 냉수를 공급받아 보일러(110)로 유입시킨다.

분배기(120)는 각 로컬영역(A)의 개수에 대응되게 분배관이 형성되고, 각 분배관에는 단속밸브가 각각 형성된다. 사용자는 로컬영역(A)의 냉난방여부에 따라 단속밸브를 차단할 수 있다.

또한, 각 로컬영역에는 난방여부를 입력받는 입력부(181)가 리모트 컨트롤러의 형태로 배치될 수 있다.

회수기(130)는 각 로컬영역(A)을 순환한 난방수를 회수한다. 회수기(130)는 난방수회수관(113)과 연결되어 로컬영역(A)을 순환하며 온도가 떨어진 온수를 보일러(110) 측으로 공급한다.

또한, 회수기(130)는 여름철에 냉수순환관(141)으로부터 냉수를 공급받아 각 로컬순환관(115)으로 분배한다. 즉, 회수기(130)는 여름철에는 냉수를 각 로컬순환관(115)으로 분배하는 분배기의 역할을 수행하고, 겨울철에는 로컬순환관(115)을 순환한 난방수를 회수하는 역할을 수행한다.

로컬순환관(115)은 분배기(120)와 회수기(130) 사이에 배치된다. 로컬순환관(115)은 방이나 거실 같은 난방처의 바닥에 배치된다. 로컬순환관(115)을 통해 냉수 또는 난방수가 이동하며 난방처의 바닥을 냉방 또는 난방이 이루어지게 된다.

급탕배출관(117)은 급탕공급관(114)에 연결되어 각 배출영역(B,C)으로 연결된다. 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이 급탕배출관(117)은 변기(B)와 싱크대(C) 등과 연결될 수 있다. 사용자가 변기(B)와 싱크대(C)를 사용하게 되면 태양에너지장치(160)를 통과하거나 급탕배출관(117)을 통해 온수 또는 냉수가 공급되게 된다.

냉수공급관(140)은 상수도배관으로부터 냉수를 냉수유입관(112)으로 공급한다. 냉수공급관(140)은 상수도배관의 공급압력에 의해 냉수를 공급한다. 냉수순환관(141)은 냉수공급관(140)으로부터 공급받은 냉수를 회수기(130)로 공급한다. 여기서, 냉수유입관(112)에는 냉수의 공급을 단속하는 제1밸브(112a)가 구비되고, 냉수순환관(141)에는 냉수의 공급을 단속하는 제2밸브(142)가 구비된다.

제1밸브(112a)가 닫히면, 냉수공급관(140)으로부터 공급된 냉수는 냉수순환관(141)으로 공급되고, 제2밸브(142)가 닫히면 냉수는 냉수유입관(112)으로 공급된다. 제1밸브(112a)와 제2밸브(142)는 제어부(180)의 제어에 의해 전기적으로 개폐되거나 사용자가 수동으로 개폐될 수 있다.

벽순환관(150)은 일단부는 냉수공급관(142)와 제1밸브(112a) 사이에 연결되고, 타단부는 난방수회수관(113)의 회수밸브(113a)와 제1밸브(112a)와 냉수유입관(112) 사이로 분기되어 연결된다.

벽순환관(150)은 냉수공급관(142)을 통해 공급된 냉수가 건물의 외벽(W)을 순환하도록 형성된다. 벽순환관(150)은 외벽(W) 내부에 매립되며, 적어도 일 영역이 열교환부(170)와 접촉되도록 형성된다. 이에 의해 벽순환관(150)을 이동하는 냉수가 열교환부(170)와 접촉되며 다시 열교환을 하게 된다.

이 때, 벽순환관(150)은 열교환 효율을 높일 수 있도록 알루미늄과 같은 금속 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

벽순환관(150)에는 벽순환관(150) 내부를 순환환 냉수를 난방수회수관(113)으로 공급하는 제1분기관(153)과, 냉수를 냉수유입관(112)로 공급하는 제2분기관(155)와, 난방수회수관(113)으로 회수되는 난방수를 벽순환관(150)으로 유입시키는 제3분기관(156)을 포함한다.

이 때, 제3분기관(156)은 제1분기관(153)의 아래영역에 배치되고, 벽순환관(150)으로의 난방수의 유입을 단속하는 제3밸브(156a)가 구비된다.

한편, 건물의 외벽(W)에는 태양에너지장치(160)가 구비된다. 태양에너지장치(160)는 태양광을 집열하여 열에너지로 변환한다. 태양에너지장치는 태양광 모듈 또는 태양열집열판 또는 투명판을 포함한다. 태양에너지장치(160)에서 집열된 열에너지는 열교환부(170)로 전달된다. 열교환부(170)는 열에너지를 벽순환관(150)과 열교환하여 벽순환관(150) 내부를 이동하는 냉수의 온도가 상승되도록 한다.

이 때, 벽순환관(150)은 외벽에 매립되고, 벽순환관(150)의 외측에 태양에너지장치(160)가 배치될 수 있다. 태양에너지장치(160) 중 태양광모듈의 경우, 표면온도가 내려가면 발전효율이 상승하는 특징이 있기 때문에 본 시스템내 벽순환관(150)으로 냉수가 흘러가면서 태양광모듈의 표면온도를 낮출 수 있어 부수적으로 발전효율이 향상되는 결과를 가져온다.

제어부(180)는 계절에 따라 냉수와 난방수 및 급탕의 순환경로가 상이해지도록 제어하여 여름철 냉방효율과 겨울철 난방효율이 상승되도록 한다.

제어부(180)는 도 1에 도시된 바와 같이 여름철에는 제1밸브(112a)가 닫히도록 제어한다. 이에 의해 냉수공급관(140)으로 공급된 냉수는 보일러(110)로 유입되지 못하고 냉수순환관(141)으로 이동된다. 이 상태에서 사용자가 배출영역(B,C), 일례로 싱크대에서 수도꼭지를 돌려 물을 사용할 경우, 냉수순환관(141)으로 이동된 냉수는 냉수공급관(140)을 통해 공급되는 냉수의 압력에 의해 회수기(130)로 이동된다.

회수기(130)로 이동된 냉수는 회수기(130)에 연결된 각 로컬순환관(115)을 따라 이동하며 분배기(120)로 이동된다. 이 때, 통상 냉수의 온도는 19~22도 범위 이내이므로 30도 이상되는 여름철 외부 온도보다 현저히 낮다. 따라서, 이렇게 낮은 온도의 냉수가 로컬순환관(115)을 따라 방바닥을 이동하게 되면 외기와 열교환에 의해 냉방의 효과가 크게 발생된다.

특히, 방바닥의 표면온도를 냉수의 순환에 의해 24~27도 내외로 낮출 수 있어 실내 거주자가 냉복사에 의한 쾌적감을 현저히 느낄 수 있기 때문에 냉방기준온도를 1도 정도 높힐 수 있고, 거주자의 쾌적을 확보하면서도 상당한 에너지절약을 유도할 수 있다. 또한, 방바닥 등을 흐르는 물은 거주자가 배출영역(B,C)으로 배출하여 사용해야할 물을 통과시키는 과정이기 때문에 물의 낭비도 전혀 없다. 또한 한 공간에 사람이 많이 주거하면 물을 그 만큼 더 많이 사용하게 되고 그러면 많은 사람들에 의한 현열 및 잠열부하를 그에 비례해서 보상할 수 있다.

분배기(120)로 이동된 냉수는 환수밸브(111b)를 지나 냉수유입관(112)를 통해 보일러(110)로 유입된 후 급탕공급관(114)과 급탕배출관(117)을 통해 로컬영역, 즉 싱크대로 배출되게 된다.

즉, 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러(100)는 여름철에 통상 보일러의 온수의 순환구조와 역방향으로 냉수를 회수기(130)에서 분배기(120)로 이동시키면서 냉수가 각 방을 순환한 후 변기 또는 싱크대 등으로 배출되게 한다. 이에 의해 상대적으로 외기보다 온도가 낮은 냉수의 순환에 의해 냉방의 효과를 나타내게 된다.

한편, 이 경우 급탕이 배출영역(B,C)으로 배출될 때는 방바닥을 순환한 후에 배출되기 때문에 최초에 냉수공급관(140)으로 공급된 냉수 상태에 비해 5~6도 온도가 상승하게 된다. 거주자가 샤워를 위해 물을 켰을 때, 여름철이라도 해도 냉수의 온도가 19~22도로 배출되면 한기를 느끼게 된다.

이에 본 발명의 구조에 의해 냉수가 방바닥을 순환한 후 배출되면 온도가 5~6도 상승된 상태이므로 별도로 보일러를 가동하지 않아도 샤워를 할 수 있고, 경우에 따라 샤워를 위해 보일러를 가동할 때에도 종래 구조에 비해 보조적으로 사용되게 되므로 난방비 및 급탕비를 포함한 보일러운전비를 현저히 절감될 수 있다.

한편, 도 2는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러(100)의 겨울철의 동작구조를 도시한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(180)는 겨울철 주간에는 냉수 혹은 난방수가 벽순환관(150)을 통해 이동되며 태양에너지장치(160)와 1차 열교환을 통해 온도가 최대한 상승되도록 한다. 그리고, 이렇게 1차적으로 온도가 상승된 냉수가 제1분기관(153)을 통해 난방수회수관(113)으로 유입되고, 순환차단밸브(151a)를 통해 벽순환관(150)을 흐르면서 발생한 온수는 냉수유입관(112)으로 유입되도록 한다.

난방후회수관(113)으로 유입되거나 냉수유입관(112)으로 유입된 1차열교환된 냉수는 보일러(110) 내부에서 설정온도까지 2차 열교환된 후 난방수공급관(111) 또는 급탕공급관(114)으로 배출된다.

즉, 냉수공급관(140)을 통해 유입된 냉수는 보일러(110)로 유입되기 전에 태양에너지장치(160)와 열교환을 통해 최대한 온도가 상승된 상태로 보일러(110)로 공급되게 된다. 일례로, 사용자가 입력부를 통해 설정온도를 25℃로 설정하면, 냉수는 태양에너지장치(160)를 경유하며 22~24도까지 온도가 상승된 후 보일러(110)로 유입되게 된다. 보일러(110)는 설정온도가 1차 열교환된 냉수의 온도의 차이만큼만 난방수와 급탕을 가열하게 된다.

이에 의해 난방수와 급탕는 2차적인 열교환을 통해 최종적으로 25℃의 온도로 분배기(120)로 유입된다. 그리고, 분배기(120)에서 각 로컬영역(A)으로 분배되어 각 방을 난방하게 된다. 난방에 사용된 온수는 회수기(130)를 통해 보일러(110)로 회수되게 된다.

따라서, 본 발명의 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러는 보일러(110) 외에 태양에너지장치(160)이 저장한 열을 이용해 2차적으로 온수를 재가열하게 되므로 보일러(110)가 냉수를 가열하기 위해 소모하는 연료의 양을 크게 절약할 수 있다. 따라서, 겨울철 난방 및 급탕에 사용되는 비용을 줄일 수 있다.

여기서, 벽순환관(150)에는 순환차단밸브(151a) 및 제3밸브(156a)가 구비되어 필요에 따라 벽순환관(150)을 거치지 않고 냉수가 냉수순환관을 지나 보일러(110)로 온수가 회수기(130)에서 보일러(110)을 거쳐 분배기(120)로 직접 공급되도록 할 수도 있다.

또한, 제1분기관(153)과 제2분기관(155)에도 각각 단속밸브(153a,155a)가 구비되어 사용여부를 사용자가 선택할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러는 여름철에는 보통의 난방시의 온수 순환구조와 반대되게 회수기로부터 분배기의 방향으로 냉수를 이동시켜 냉수가 각 방을 순환한 후 배출영역으로 배출되게 된다. 이에 따라 냉수와 외기의 온도차이에 의해 여름철 냉방효과를 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러는 겨울철에 건물의 외벽에 태양광을 집열하는 태양에너지장치을 구비하고, 온수의 순환경로가 태양에너지장치과 인접하게 형성하여 2차적인 열교환이 이루어지도록 한다. 이에 의해 겨울철 난방시 보일러의 부담을 줄여 연료비를 줄일 수 있고 난방효율을 상승시킬 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 자연에너지 이용 보일러 110 : 보일러
111 : 난방수공급관 111a : 공급밸브
111b : 환수밸브 112 : 냉수유입관
112a : 제1밸브 113 : 난방수회수관
113a : 회수밸브 114 : 급탕공급관
115 : 로컬온수순환관 117 : 로컬급탕배출관
120 : 분배기 130 : 회수기
140 : 냉수공급관 141 : 냉수순환관
142 : 제2밸브 150 : 벽순환관
151a : 순환차단밸브 153 : 제1분기관
155 : 제2분기관 156 : 제3분기관
156a : 제3밸브 160 : 태양에너지장치
170 : 열교환부 180 : 제어부
181 : 입력부

Claims

냉수유입관과 급탕공급관 및 난방수공급관 및 난방수회수관이 각각 구비된 보일러와;
상기 난방수공급관에 결합되어 난방수를 각 로컬영역으로 분배하는 분배기와;
상기 각 로컬영역을 순환한 난방수를 상기 난방수회수관으로 집수하는 회수기와;
상기 냉수유입관과 상기 난방수회수관을 서로 연결하는 냉수순환관과;
상기 분배기와 상기 회수관 사이에 연결되어 상기 난방수가 상기 각 로컬영역을 순환하도록 하는 로컬온수순환관과;
상기 급탕공급관과 배출영역을 연결하며 급탕을 상기 배출영역으로 공급하는 로컬급탕배출관을 포함하며,
하절기에 상기 배출영역을 통한 냉수 사용시, 상기 냉수유입관으로의 냉수유입을 차단하고 상기 냉수순환관을 통해 냉수가 상기 로컬온수순환관을 순환한 후 상기 보일러를 경유한 후 상기 급탕공급관을 통해 상기 로컬급탕배출관으로 공급되도록 냉수의 이동경로를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러.
제1항에 있어서,
상기 냉수유입관으로의 냉수유입을 단속하는 제1밸브와;
상기 냉수순환관으로의 냉수유입을 단속하는 제2밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러.
제2항에 있어서,
일단부는 상기 냉수유입관과 연결되고, 타단부는 상기 제1밸브 및 제2밸브에 각각 연결되며, 건물의 외벽에 배치되는 벽순환관과;
상기 건물의 외벽에 배치되어 태양광을 흡수하여 집열하는 태양에너지장치와;
상기 태양에너지장치에서 집열된 열과 상기 벽순환관 내부의 온수를 열교환하는 열교환부를 더 포함하며,
상기 제어부는 동절기에 상기 제1밸브는 개방하고 상기 제2밸브는 차단한 상태에서 상기 열교환부와 1차열교환된 상태로 상기 보일러에서 2차가열된 후 난방수와 급탕이 각각 난방수공급관과 급탕공급관으로 이동되도록 난방수와 급탕의 이동경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러.
제3항에 있어서,
사용자로부터 온수의 설정온도를 입력받는 입력부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 열교환부와의 1차열교환을 통해 최대한 냉수의 온도가 상승되도록 하고,
상기 설정온도와 상기 1차열교환된 온도와의 차이만큼 상기 보일러에서 2차열교환되도록 상기 보일러를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출영역은,
화장실, 싱크대, 베란다, 다용도실, 세차, 정원살수, 세탁실 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉온수 순환구조 변경에 따른 자연에너지 이용 보일러.