KR101528408B1 - 쿨링 패드를 사용한 건물 냉방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 공장이나 축사 등에 설치하기 적합하며, 구조가 간단하여 설치 비용이 저렴하고, 전력소모 또한 기존의 에어컨 시스템에 비해 현저히 낮아 하절기 공장이나 축사 등에서 효과적으로 사용할 수 있도록 한 것으로, 전후로 통기성을 갖고, 상하로 물이 흘러내릴 수 있는 소정 두께의 패드 형태로 이루어져 건물(B)의 일측 벽면(W1)에 설치되는 쿨링 패드(100)와; 상기 건물(B)의 타측 벽면(W2) 또는 천정에 설치되는 배기 팬(200)과; 상기 쿨링 패드(100)에 물을 공급하기 위한 급수기(300); 를 포함하여 이루어져 상기 배기 팬(200)의 동작에 의해 실외 공기가 쿨링 패드(100)를 통해 실내로 유입되면서 쿨링 패드(100)를 따라 흐르는 물과 열교환을 이루도록 되어 있다.

Description

쿨링 패드를 사용한 건물 냉방장치 {An Air conditioning device using cooling pad}

본 발명은 쿨링 패드를 사용한 건물 냉방장치에 관한 것으로, 상세히는 대형 공장이나 축사 등에 설치하기 적합하며, 구조가 간단하여 설치 비용이 저렴하고, 전력소모 또한 기존의 냉매식 에어컨 시스템에 비해 현저히 낮아 더운 여름철에 공장이나 축사 등에서 효과적으로 사용할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 공장이나 창고 또는 축사 등은 더운 여름철에 실내의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하거나 내부 공기의 오염을 방지하기 위하여 통풍 또는 환기시설을 설치하고 있는데, 이러한 통풍 또는 환기시설만으로는 건물 실내의 온도를 충분하게 낮추어주지 못하게 됨으로써 공장의 경우 조업이 불가능하게 되거나 또는 조업효율이 떨어지는 문제가 발생하게 되고, 창고에서는 보관중인 물품의 손상이 발생하게 되며, 축사에서는 고온으로 인해 가축이 지치게 되거나 심한 경우 가축이 폐사에 이르기도 하는 등 심각한 상황을 초래하게 된다.

한편, 이러한 대규모의 공장이나 창고 또는 축사에 냉매식 에어컨을 설치하려 할 경우에는 과도한 시설비용의 부담은 물론 전기료도 감당이 불가능한 정도가 되어 현실성이 없고, 운전비용의 절감을 위해 지열이나 지하수를 이용한 냉방장치 등이 일부 개발되어 사용되기도 하곤 있지만, 이 역시 초기시설비용이 만만치 않아 여전히 비현실적이라는 문제점이 있다.

한편, 위와 같은 문제점을 해소하기 위하여 즉, 에너지를 절감하기 위하여 개발된 절전형 냉방(공조) 시스템으로는 특허공개 제10-2010-0094163호의 지하역사 공기조화시스템이 개시되어 있는데, 이는 지하역사나 대형 건축물 등에 시설되는 공기조화시스템에서 여름철 냉방설치 가동 전력설비를 줄이고 고온 다습한 실내 공기를 효과적으로 제습하고 실내 거주자 및 이용자의 불쾌감을 해소하고 외부로부터 직접 유입되는 미세먼지, 세균, 바이러스, 악취 및 유해가스를 제거 정화할 수 있도록 되어 있다.

또, 특허공개 제10-2011-0052755호의 클린룸용 외기공조 에너지 저감 시스템에서도 반환 냉수와 냉동기 냉각수의 저온배열을 이용하여 에너지를 줄일 수 있도록 되어 있다.

하지만, 상술한 종래기술에 의한 공조시스템은 여전히 장치가 복잡하고 시설비가 과도하게 소요됨으로써 대형 공장이나 창고 및 축사 등에 적용하기는 여전히 힘들고 비현실적이라는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공장이나 창고 또는 축사 등을 위시한 각종 건물 내부의 실내 온도 및 습도를 일정하게 유지하기 위한 건물 공조장치를 제공하되, 장치 구조가 간단하여 이의 설치비용을 절감할 수 있고, 별도의 공간을 차지하지 않아 공간활용도를 극대화할 수 있으며, 특히 냉방시 사용되는 전력소모를 최소화할 수 있도록 함으로써 공장이나 창고 또는 축사에서 사용하기에 적합한 냉방장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에서는 전후로 통기성을 갖고, 상하로 물이 흘러내릴 수 있는 소정 두께의 패드 형태로 이루어져 건물의 일측 벽면에 설치되는 쿨링 패드와; 건물의 타측 벽면 또는 천정에 설치되는 배기 팬과; 상기 쿨링 패드에 물을 공급하기 위한 급수기; 를 포함하여 이루어져 상기 배기 팬의 동작에 의해 실외 공기가 쿨링 패드를 통해 실내로 유입되면서 쿨링 패드를 따라 흐르는 물과 열교환을 이루도록 된 쿨링 패드를 사용한 건물 냉방장치를 제공한다.

바람직하기에 상기 쿨링 패드의 외부에는 각종 먼지와 이물질을 미리 걸러주기 위한 프리 필터가 설치되고, 상기 배기 팬에는 팬의 동작시 개방되고 정지시에는 폐쇄되는 셔터가 구비된다.

바람직하기에 상기 급수기는 물 저장통, 상기 물 저장통에서 쿨링 패드의 상부로 연결된 급수라인과, 상기 급수 라인에 설치되는 펌프와, 상기 쿨링 패드의 하부에서 상기 물 저장통으로 연결된 회수라인을 포함하여 이루어지며, 더욱 바람직하기로는 상기 급수기는 물 저장통 내부의 물이 소정의 온도 이하를 유지하도록 하기 위하여 냉매가 순환되는 열교환기가 더 구비된다.

상술한 본 발명의 실시 예에 의한 냉방장치는 첫째, 쿨링 패드와 배기 팬이 건물의 벽체 또는 천정에 설치되어 별도의 실내 또는 외부 공간을 점유하지 않아 공간 활용도의 극대화가 가능하고, 둘째, 냉방장치가 쿨링 패드와 배기 팬 및 급수기 만으로 간단하게 구성되어 있어 제조 비용이 저렴하며, 배기 팬의 구동에만 전력이 소요되므로 전력소모가 최소화되어 기존의 냉매식 에어컨에 비해 전기료의 대폭 절감이 가능하며, 셋째, 건물 내부로 유입되는 공기 중에 포함된 각종 먼지나 이물질은 프리 필터와 쿨링 패드에서 걸러지게 됨으로써 건물 내부의 공기를 청결하고 쾌적한 상태로 유지할 수 있고, 넷째, 본 발명에 의한 냉방장치는 자연적인 가습이 이루어지도록 되어 있으므로 안정적인 습도 유지가 필요한 장소에 적합하며, 특히 내부에서 미세한 분진이나 정전기에 의해 폭발이나 화재의 우려가 있는 장소에서 사용할 경우 습기에 의해 정전기가 발생하지 않으므로 분진으로 인한 폭발이나 기타 안전사고의 발생을 예방할 수 있고, 다섯째, 기존의 에어컨과 같이 다량의 냉매 등을 사용하지 않거나 최소의 양만 사용하게 되므로 친환경적이면서도 건강에 유익한 냉방이 가능하며, 여섯째, 본 발명의 실시 예에 의하면 쿨링 패드에 공급되는 물의 온도를 별도의 냉각장치(열교환기)를 사용할 경우 실내 온도를 원하는 만큼 충분히 낮추어 줄 수 있으므로 효과적인 냉방이 가능하고, 쿨링 패드를 타고 흘러내린 물은 재순환되어 반복적으로 사용되게 되므로 유용한 자원인 물의 낭비도 최소화할 수 있는 등의 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 의한 냉방장치의 개략 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 쿨링 패드 부분의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 배기 팬 부분의 사시도,
도 4는 본 발명이 적용된 건물의 투시도로, 대면적의 공장이나 축사에 적용한 예를 보여주고 있고,
도 5는 본 발명에서 사용된 쿨링 패드의 일부 분해상태를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 냉방장치의 전체 구성 및 각부의 구조가 도시되어 있는데, 본 실시 예에 의한 냉방장치는 전후로 통기성을 갖고, 상하로 물이 흘러내릴 수 있는 소정 두께의 패드 형태로 이루어져 건물(B)의 일측 벽면(W1)에 설치되는 쿨링 패드(100)와; 상기 건물(B)의 타측 벽면(W2) 또는 천정에 설치되는 배기 팬(200)과; 상기 쿨링 패드(100)에 물을 공급하기 위한 급수기(300); 를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 배기 팬(200)의 동작에 의해 실내 공기가 외부로 유출됨과 동시에 실외의 공기는 상기 쿨링 패드(100)를 통해 실내로 유입되면서 쿨링 패드(100)를 따라 흐르는 물과 열교환을 이루어 실내 온도를 낮추어줄 수 있도록 되어 있다.

본 실시 예에서 상기 쿨링 패드(100)의 외부에는 프리 필터(400; pre filter)가 설치되어 있는데, 이 프리 필터(400)는 외부 공기에 함유된 각종 먼지나 이물질을 미리 걸러 쿨링 패드(100)의 통기공에 적체되거나 실내로 유입되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 이 프리 필터(400)는 슬라이드 방식이나 기타 교체가 용이한 구조로 설치함으로써 주기적으로 세척하거나 교체하여 사용할 수 있도록 한다.

더욱 바람직하게는 상기 프리 필터(400)는 기본적으로 외부 공기 중에 함유된 먼지 등의 이물질 외에도 추가로 악취나 세균 등을 제거할 수 있도록 탈취 기능 및 멸균(항균)기능을 갖도록 할 수도 있으나, 이러한 탈취 및 멸균기능은 설치장소의 필요나 여건에 따라서 선택설치할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또, 본 실시 예에서 상기 배기 팬(200)은 3에 도시된 바와 같이 팬의 동작시 개방되고 정지시에는 폐쇄되는 셔터(210)가 구비된 것을 사용함으로써 냉방가동이 이루어지지 않는 경우에 실내, 외 사이의 불필요한 열교환이나 통기 또는 기타 해충 등의 유입이 이루어지지 않도록 한다.

상기 셔터(210)는 배기 팬(200)의 동작과 연동하여 자동으로 개방되고 배기 팬(200)의 정지시에는 다시 자동으로 닫힐 수 있는 타입을 사용하는 것이 바람직하며, 이와 같은 자동 개폐형 셔터가 부착된 배기 팬은 본 발명이 속한 기술분야에서 다양한 타입이 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명이나 도시는 생략하기로 한다.

또한, 본 실시 예에서 상기 급수기(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 물 저장통(310), 상기 물 저장통(310)에서 쿨링 패드(100)의 상부로 연결된 급수라인(320), 상기 급수 라인(320)에 설치되는 펌프(330), 상기 쿨링 패드(100)의 하부에서 상기 물 저장통(310)으로 연결된 회수라인(340)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 급수기(300)에서 사용되는 물은 지하수나 수돗물 등을 사용하게 되는데, 지하수의 경우에는 여름철에 지하수 수온이 외기 온도보다는 훨씬 낮으므로 수돗물을 사용하는 경우보다는 냉방효율이 우수하며, 지하수량이 충분한 경우에는 연속으로 지하수를 펌핑하여 급수기(300)의 물 저장통(310) 내부가 항상 낮은 수온 상태를 유지할 수 있도록 할 수도 있으나, 이와 같은 경우에는 수자원의 낭비가 심하므로 물 저장통(310)의 수위가 일정한 수위를 유지할 수 있도록 플로트 밸브 등을 사용하여 보충수를 급수할 수 있도록 배관처리를 하는 것이 바람직하며, 상기 물 저장통(310)의 내부에는 쿨링 패드(100)를 지나서 열교환되어 온도가 상승한 물이 다시 소정의 온도 이하를 유지할 수 있도록 하기 위하여 냉매가 순환되는 열교환기(350)를 설치하고, 이 열교환기(350)는 별도의 냉각기(360; 기존 에어컨의 실외기)에 연결하여 지속적인 냉매의 순환이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시 예에서 상기 급수기(300)는 물 저장통(310)에서 냉각 패드(100)로 공급되어 다시 물 저장통(310)으로 순환되면서 물속에 함유된 이물질을 여과하기 위한 여과기(도시 안 됨)를 더 설치하는 것이 바람직하며, 이 외에도 상기 물 속에서 각종 세균이 번식하는 것을 방지할 수 있도록 살균용 약품을 투입하거나 기타 살균램프 등을 추가로 설치하여 사용할 수도 있음은 물론이다.

도 4에는 본 발명의 냉방장치가 대면적의 공장이나 축사 등에 적용된 상태가 도시되어 있는데, 본 발명의 냉방장치를 구성하는 쿨링 패드(100)와 배기 팬(200)을 공장이나 축사의 좌,우측 벽면(W1,W2)에 나란히 여러 개를 일렬로 배치하고, 여러 개의 쿨링 패드(100)에 하나의 급수기(도시 안 됨)를 사용하여 물이 균일하게 공급될 수 있도록 하고, 다른 창문이나 출입구 등을 폐쇄한 상태에서 냉방장치를 가동하게 되면 건물 내부의 전 구역에 걸쳐 균일한 공기의 흐름이 이루어지게 됨으로써 효과적인 냉방이 가능하며, 쿨링 패드(100)에서 물과의 열교환을 이룬 차가워진 공기가 한쪽 벽면(W1)에서 다른 쪽 벽면(W2)을 향하여 지속적으로 흐르게 됨으로써 공기의 흐름 자체로 인한 냉방효율도 거둘 수 있게 되며, 특히 축사에서와 같이 축분 등에 의해 내부 공기가 빠르게 오염되어 지속적인 배기가 필요한 경우이거나 방직 공장 등에서와 같이 다량의 먼지가 발생하여 집진을 지속적으로 해주어야 하는 장소에 설치하여 사용하게 되면 냉방기능에 겸하여 정전기 발생방지 및 탈취기능을 발휘함으로써 내부 공기의 상태를 항상 청결하게 유지하여 사람이나 가축이 건물 내부에서 건강한 상태에서 활동할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

도 4에 도시된 실시 예에서, 상기 쿨링 패드(100)는 햇빛을 직접적으로 받지않는 방향 즉, 우리나라와 같이 북반구인 경우에는 북쪽 벽면에 설치하고, 배기 팬(200)는 남쪽 벽면에 설치하는 것이 바람직하며, 건물의 배치 상태 및 일조상태에 따라서 상기 쿨링 패드(100)와 배기 팬(200)의 설치 위치를 적정하게 선정하면 된다.

한편, 본 발명에서 사용되는 쿨링 패드(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 여러 장의 주름지(110)가 겹쳐져서 만들어지게 되는데, 이 주름지(110)는 산(112)과 골(114)이 반복적으로 형성되어 있고, 이 산과 골은 비스듬한 방향으로 형성되어 있으며, 주름지(110)를 앞,뒤로 뒤집어서 인접한 주름지(110)의 산과 골이 서로 반대방향으로 향하도록 접합시켜주게 되면 주름지(110) 사이에 측방향으로 공기 통로(116)가 형성되게 되며, 상기 쿨링 패드(100)의 상부에서 물을 흘리면 물이 상기 주름지(110)의 산과 골을 따라 하방으로 흐르게 되면서 상기 공기 통로(116)를 지나게 되는 공기와 넓은 면적에 걸쳐 접촉하게 되어 열교환을 이루게 되는 것이며, 공기는 차가운 물과 접촉하여 냉각되고, 물은 상대적으로 높은 온도의 공기와 만나 열을 흡수하여 온도가 상승하게 되면서 일부가 증발하게 되면서 증발 잠열로 인한 냉각효과가 발생하게 되므로 외기의 도입과정에서 외기가 냉각되어 실내로 공급될 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 쿨링 패드(100)를 통과하는 공기 중에는 자연적으로 물이 기화되면서 가습이 이루어지게 되므로 건조한 실내를 적정한 습도가 유지될 수 있도록 할 수 있음은 물론, 실내 공기의 습도가 높아지게 됨으로써 각종 먼지나 악취를 공기 중에 포함된 수분이 흡착하여 배기 팬(200)을 통해 외부로 배출되게 됨으로써 실내 공기를 청결한 상태로 유지할 수 있게 되는 것이다.

본 실시 예에서 상기 쿨링 패드(100)의 원료는 천연펄프의 일종인 야자수 섬유에 파라핀을 코팅한 것으로, 일반적으로 반영구적으로 사용할 수 있으나 필요한 경우에는 간단하게 교체할 수 있는 구조로 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 냉방장치는 기존의 냉매식 에어컨과 비교할 때 구조가 현격하게 간단하여 이의 제조비용이 저렴하고, 이의 운전에 있어서도 단지 배기 팬을 위한 모터와 물의 순환을 위한 펌프의 가동을 위한 전력만 필요하며, 여기에 부가하여 물을 소정 온도 이하로 유지시키기 위한 소형 냉각기를 구동시키는 데만 전력이 소모되므로 여름철 전력난에 허덕이는 현실정에도 부합되며, 이로 인해 각종 공장이나 창고 및 축사 등에 현실적으로 적용이 가능한 냉방장치를 제공할 수 있게 되는 것이다.

100 : 쿨링 패드
110 : 주름지
112 : 산
114 : 골
116 : 통기로
200 : 배기 팬
210 : 셔터
300 : 급수기
310 : 물 저장통
320 : 급수라인
330 : 펌프
340 : 회수라인
350 : 열교환기
360 : 냉각기
400 : 프리 필터(Pre filter)

Claims (6)

1. 전후로 통기성을 갖고 상하로 물이 흘러내릴 수 있는 소정 두께의 패드 형태로 이루어져 공장이나 축사 건물(B)의 일측 벽면(W1)에 설치되는 쿨링 패드(100)와, 상기 건물(B)의 타측 벽면(W2) 또는 천정에 설치되며 동작시 개방되고 정지시에는 폐쇄되는 셔터(210)가 구비된 배기 팬(200)과, 상기 쿨링 패드(100)에 물을 공급하기 위한 급수기(300)와, 상기 쿨링 패드(100)의 외부에 설치되는 프리 필터(400; pre filter)를 포함하여 이루어져 상기 배기 팬(200)의 동작에 의해 실외 공기가 쿨링 패드(100)를 통해 실내로 유입되면서 쿨링 패드(100)를 따라 흐르는 물과 열교환을 이루어 건물(W) 실내의 냉방기능에 겸하여 정전기 발생방지 및 탈취기능을 발휘하는 쿨링 패드를 사용한 건물 냉방장치에 있어서;
   상기 쿨링 패드(100)는 천연펄프의 일종인 야자수 섬유에 파라핀이 코팅된 것이고,
   상기 급수기(300)는 물 저장통(310), 상기 물 저장통(310)에서 쿨링 패드(100)의 상부로 연결된 급수라인(320), 상기 급수 라인(320)에 설치되는 펌프(330), 상기 쿨링 패드(100)의 하부에서 상기 물 저장통(310)으로 연결된 회수라인(340), 상기 물 저장통(310) 내부의 물이 소정의 온도 이하를 유지하도록 하기 위하여 냉매가 순환되는 열교환기(350), 상기 열교환기(350)에 연결되어 냉매를 냉각시켜 공급하는 냉각기(360)로 구성된 것을 특징으로 하는 쿨링 패드를 사용한 건물 냉방장치.
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