KR102009297B1 - 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바닥파이프와 히트펌프가 연결 설치되고, 상기 히트펌프는 이루어져 압축기와 사방변 및 팽창변, 냉방 및 난방용 실내기를 갖는 축열탱크와 실외기가 싸이클을 형성하는 구성이며, 겨울철 압축기를 통과한 고온고압의 열매가 물이 충진되는 축열탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프와 공간에 상이한 열량을 공급토록 설치되고, 여름철 팽창변 통과한 저온의 냉매가 물이 충진되는 축열탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프와 공간에 겨울철과 반대의 열량을 공급토록 설치되며, 실내공간의 사용자의 수 또는 실내온도에 따라 바닥파이프와 공간의 열량공급을 선택적으로 수행토록 하는 인공지능형 히트펌프 보일러에 관한 것이다.

Description

인공지능형 히트펌프 보일러 시스템{heat pump boiler system with Artificial Intelligence Type}
본 발명은 바닥파이프와 히트펌프가 연결 설치되고, 상기 히트펌프는 이루어져 압축기와 사방변 및 팽창변, 냉방 및 난방용 실내기를 갖는 축열탱크와 실외기가 싸이클을 형성하는 구성이며, 겨울철 압축기를 통과한 고온고압의 열매가 물이 충진되는 축열탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프와 실내기에 상이한 열량을 공급토록 설치되고, 여름철 팽창변 통과한 저온의 냉매가 물이 충진되는 축열탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프와 공간에 겨울철과 반대의 열량을 공급토록 설치되며, 실내공간의 사용자의 수 또는 실내온도에 따라 바닥파이프와 공간의 열량공급을 선택적으로 수행토록 하는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템에 관한 것이다.
통상 주거용 주택이나 아파트 등에는 난방을 위한 보일러와 냉방을 위한 에어콘이 각각 설치되어 있다.
그리고, 보일러는 버너의 연소열로 물을 가열하여 순환시키는 방식으로 가스나 기름을 연료로 사용하고 있다.
즉, 밀폐된 실내공간은 난방보일러에서 연장된 온수유로를 통해 온수를 공급받아 바닥에 공급함으로써 바닥을 따뜻하게 하거나 실내공기와 열교환함으로써 실내온도를 높이게 된다.
또한, 냉방시스템의 경우 에어컨과 같은 공조기를 사용하여 실내에 차가운 공기를 공급함으로써 실내의 온도를 낮추게 되고, 에어컨은 실내 공기를 냉각시키는 것으로 항상 보일러와는 별도로 제작 구입 및 설치하고 있는 실정이다.
이와 같이 난방보일러와 별도로 에어컨을 설치하여 냉난방을 하게 되므로 보일러실과 별도로 에어컨 설치공간이 구비되어야 하고, 고가의 에어컨 설치비용을 부담해야 하는 문제점이 있었다.
이와같은 문제점을 개선하기 위하여 종래의 특허 제1811138호에 전기보일러의 기술이 제시되고 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 냉난방 및 온수 기능을 갖는 전기보일러(10)는, 물이 저장되는 저수조(100); 저수조(100)와 급수관(101)으로 연결되는 분배기(200); 분배기(200)에서 복수 개로 분기되는 각각의 분기라인(201,202,,20n) 상에 설치되어 물을 가열시키는 가열기(300); 분기라인 상에 설치되어 가열기(300)를 통과한 물을 냉각시키는 냉각기(400); 가열기(300)와 냉각기(400)를 선택적으로 작동시키는 제어기(500); 및 냉각기(400)를 통과한 물을 급수펌프(611,612,,61n)를 통해 방이나 거실의 바닥으로 공급하여 냉난방 열교환을 실시하는 공급배관(601,602,,60n);을 포함한다.
그리고, 상기 분기라인(201,202,,20n) 상에는 각각의 조절밸브(211,212,,21n, n은 자연수)가 구비될 수 있으며, 저수조에 구비되는 저수위센서(111) 및 만수위센서(112)는 제어기(500)와 연결될 수 있고, 상기 저수조(100)에 물이 과도하게 저장되는 경우 저수조(100)의 상측에서 연결되는 과수위 배수관(141)을 통해 배수밸브(142)의 개방시 저장된 물을 일부 배수시킬 수 있으며, 물보충용 급수관(121) 상에 설치되는 물보충 펌프(122)를 작동시켜 보충토록 하고, 상기 보충용 급수관에 연결되는 온수용 가열기(700)는 물보충용 급수관(121)에서 분기되는 분기배관(131) 상에 설치되어 물을 미리 정해진 시간동안 가열하여 마련되는 온수를 온수배관(701)을 통해 공급할 수 있다.
더하여, 가열 또는 냉각된 물은 공급배관(601,602,,60n)을 통해 지정된 선로를 따라 바닥 냉난방 열교환을 실시하고 환수펌프(또는 순환펌프)(391,392,,39n)를 통해 다시 가열/냉각기(300,400)로 돌아오며, 가열기(300) 또는 냉각기(400)가 작동되는 경우, 바닥의 냉난방 열교환을 수행한 물이 공급배관(601,602,,60n)과 연결되는 환수관(301,302,,30n) 상에 설치되는 환수펌프(또는 순환펌프)(391,392,,39n, n은 자연수)를 통해 가열기(300) 또는 냉각기(400)로 환수 또는 순환될 수 있다
그러나, 상기와 같은 냉난방 및 온수공급 기능을 갖는 전기보일러는, 저수조에 모여진 물을 온수용 가열기를 통하여 급탕하거나 가열/냉각기를 통하여 바닥의 냉,난방으로 사용하는 구성으로 공간을 냉각 및 가열하지 못하여 냉난방 효과가 저하되며, 바닥 및 공간의 냉난방비율을 조절할 수 없어 최적의 조건을 제공하지 못하게 되는 단점이 있는 것이다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 냉방 및 난방효율을 높일 수 있도록 하고, 청전에너지원을 적절하게 적용할 수 있도록 하며, 소비자의 성향이나 조건에 적합한 냉,난방의 공급이 가능하도록 하고, 냉,난방이 바닥과 공간 및 천정에서 동시에 이루어져 에너지 효율을 극대화 시킬 수 있도록 하며, 사용조건에 따라 자동적인 공조조건의 조절이 가능토록 하는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 바닥파이프와 히트펌프가 연결 설치되고,
상기 히트펌프는 이루어져 압축기와 사방변 및 팽창변, 냉방 및 난방용 실내기를 갖는 축열탱크와 실외기가 싸이클을 형성하는 구성이며,
겨울철 압축기를 통과한 고온고압의 열매가 물이 충진되는 축열탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프에 60~90%의 열량을 공급하고, 실내기에 10~40%의 열량을 공급토록 설치되고,
여름철 팽창변 통과한 저온의 냉매가 물이 충진되는 축열탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프에 40~10%의 열량을 공급하고, 실내기에 60~90%의 열량을 공급토록 설치되는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템을 제공한다.
그리고, 상기 축열탱크는, 천정형 또는 스탠드형으로 이루어져 공간에 열교환을 수행토록 설치되는 인공지능형 인버터식 히트펌프 보일러 시스템을 제공한다.
더하여, 상기 바닥파이프는, 이중관 형상으로 60~90%의 단면적을 갖는 제1열매관과 40~10%의 단면적을 갖는 제2열매관으로 이루어지는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템을 제공한다.
또한, 상기 축열탱크는, 상부측에 압축기 또는 팽창변에 연결되는 제1코일이 설치되어 열교환하고, 상기 제1코일의 내측에는 바닥파이프와 연결되는 제2코일이 내장되며, 하측에 실내기와 연결되는 제3코일이 내장되고, 상기 제1코일에 이중관 형상으로 삽입되는 제5코일이 내장되는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템을 제공한다.
계속하여, 상기 축열탱크는, 내장되거나 외부를 감싸도록 제4코일이 구비되고, 상기 제4코일은 태양열집열기에 직접연결되면서 그 일측에 풍력발전기로서 생산되는 전원에 의해 동작하는 히터가 더 연결되는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템을 제공한다.
그리고, 상기 축열탱크는, 제3코일이 복수개 설치되어 선택적으로 사용토록 설치되는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템을 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 냉방 및 난방효율을 높이고, 청전에너지원을 적절하게 적용하며, 소비자의 성향이나 조건에 적합한 냉,난방의 공급이 가능하고, 냉,난방이 바닥과 공간 및 천정에서 동시에 이루어져 에너지 효율을 극대화 시키며, 사용조건에 따라 자동적인 공조조건의 조절이 가능한 효과가 있는 것이다.
도1은 종래의 전기보일러를 도시한 개략도이다.
도2는 본 발명에 따른 보일러의 설치상태도이다.
도3은 본 발명에 따른 보일러를 도시한 회로도이다.
도4는 본 발명에 따른 보일러를 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명에 따른 보일러의 설치상태도이고, 도3은 본 발명에 따른 보일러를 도시한 회로도이며, 도4는 본 발명에 따른 보일러를 도시한 블럭도이다.
본 발명의 보일러시스템(100)은, 바닥난방을 위해 가옥 등의 방바닥이나 마루에 바닥파이프(110)가 설치되며, 상기 바닥파이프(110)에 열원을 공급토록 히트펌프(200)가 연결 설치된다.
이때, 상기 보일러시스템(100)은, 실내공간(S)에 설치되는 중량센서, 온도센서, 습도센서 또는 적외선센서 등의 센서유닛(S1)에 의해 감지되는 조건에 의해 열매 및 냉매의 선택적인 유동을 제어토록 컨트롤러(C)가 더 구비된다.
그리고, 상기 히트펌프(200)는, 압축기(210)와 사방변(230) 및 팽창변(250), 냉방 및 난방용 실내기(290)를 갖는 축열탱크(300)와 실외기(270)가 싸이클을 형성하도록 설치된다.
한편, 상기 히트펌프(200)는, 축열기와 냉각탱크가 별도로 동작하지 않고 압축기(210)와 사방변(230) 및 팽창변(250), 냉방 및 난방용 실내기(290)와 실외기(270)가 싸이클을 형성하도록 설치되어도 좋다.
더하여, 상기 보일러시스템(100)은, 겨울철 압축기를 통과한 고온고압의 열매가 물이 충진되는 축열탱크(300)의 내측에서 열교환 한 후 바닥파이프에 60~90%의 열량을 공급하고, 실내기에 10~40%의 열량을 각각 공급토록 설치된다.
또한, 상기 보일러시스템은, 여름철 팽창변 통과한 저온의 냉매가 물이 충진되는 냉각탱크(500)의 내측에서 열교환 한 후 바닥파이프에 40~10%의 열량을 공급하고, 실내기에 60~90%의 열량을 각각 공급토록 설치된다.
이때, 상기 바닥파이프와 실내기에 공급되는 열량은 사용자에 따라 임의로 설정하여 사용할 수 있다.
그리고, 상기 축열탱크(300)는, 천정형 또는 스탠드형으로 이루어져 공간에 열교환을 수행토록 설치되는 실내기(290)에 연결된다.
더하여, 상기 바닥파이프(110)는, 이중관 형상으로 60~90%의 단면적을 갖는 제1열매관(111)과 그 내측에 설치되면서 40~10%의 단면적을 갖는 제2열매관(113)으로 이루어진다.
또한, 상기 축열탱크(300)는, 상부측에 압축기에 연결되는 제1코일(410)이 설치되어 열교환하고, 상기 제1코일의 일측에는 바닥파이프와 연결되는 제2코일(430)이 내장된다.
이때, 상기 제2코일은 펌프(291)를 통하여 열매가 유동토록한다.
더하여, 상기 축열탱크(300)는 온수공급용 수전(909)이 더 연결되어도 좋다.
계속하여, 상기 냉각탱크(500)는, 히트펌프의 팽창변 후단에 연결되는 하나 이상의 제3코일(450)이 내장되고, 실내기와 연결되는 하나 이상의 제4코일(455)이 내장되며, 상기 제4코일중 어느 하나에는 상기 제2열매관과 제5코일(470)을 통하여 연결된다.
이때, 상기 제5코일의 연결부에는 3방밸브(901)가 각각 연결되고, 상기 제1코일과 제3코일은 히트펌프의 회로에 첵밸브(903)와 전자밸브(905)를 통하여 각각 연결된다.
그리고, 상기 실내기는 환기팬(293)이 동작되어 냉기 및 열기를 실내공간에 흐르도록 설치된다.
계속하여, 상기 축열탱크(300)는, 내장되거나 외부를 감싸도록 제6코일(491)이 구비되고, 상기 제6코일(491)은 태양열집열기(700)에 직접연결되면서 그 일측에 풍력발전기(800)로서 생산되는 전원에 의해 동작하는 히터(900)가 더 연결되는 구성으로 이루어 진다.
그리고, 상기 축열탱크는, 제3코일이 복수개 설치되어 선택적으로 사용토록 설치되어도 좋다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.
도2 내지 도4에서 도시한 바와같이 본 발명의 보일러(100)는, 바닥난방을 위해 가옥 등의 방바닥이나 마루에 바닥파이프(110)가 설치되면서 실내기(290)가 동시에 연결되어 히트펌프(200)의 구동시 바닥난방과 실내기를 통한 공간의 난방이 동시에 수행토록 된다.
이때, 상기 보일러(100)는, 실내공간(S)에 설치되는 중량센서, 온도센서, 습도센서 또는 적외선센서 등의 센서유닛(S1)에 의해 감지되는 조건에 의해 열매 및 냉매의 선택적인 유동을 제어토록 컨트롤러(C)가 더 구비되어 센서유닛에 의해 감지되는 사용자의 인원수, 온도, 습도 등의 사용조건에 따라 미리 입력된 프로그램에 의해 제어신호를 송출하여 바닥난방과 공간난방을 선택적 또는 일정비율로 수행하게 된다.
더하여, 상기 컨트롤러(C)는, 사용자가 바닥난방 또는 공간난방의 조건을 수동으로 입력할 수도 있게 된다.
그리고, 상기 히트펌프(200)는, 압축기(210)와 사방변(230) 및 팽창변(250), 냉방 및 난방용 실내기(290)를 갖는 축열탱크(300)와 실외기(270)가 싸이클을 형성하도록 설치되어 정방향 또는 역방향으로 열매가 흐르도록 하면서 축열탱크(300) 또는 냉각탱크(500)에 열량을 전달하게 된다.
더하여, 상기 보일러(100)는, 겨울철 압축기를 통과한 고온고압의 열매가 물이 충진되는 축열탱크(300)의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프에 60~90%의 열량을 공급하고, 실내기에 10~40%의 열량을 공급토록 설치되어 좌식문화를 갖는 국내 조건에 적합한 최적의 난방조건을 완성하게 된다.
또한, 상기 보일러는, 여름철 팽창변 통과한 저온의 냉매가 물이 충진되는 냉각탱크(500)의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프에 40~10%의 열량을 공급하고, 실내기에 60~90%의 열량을 각각 공급토록 설치되어 최적의 실내조건을 형성하게 된다.
그리고, 상기 축열탱크(300)는, 천정형 또는 스탠드형으로 이루어져 공간에 열교환을 수행토록 설치되는 실내기(290)에 연결되어 열량을 공간에 용이하게 전달하게 된다.
더하여, 상기 바닥파이프(110)는, 이중관 형상으로 60~90%의 단면적을 갖는 제1열매관(111)과 그 내측에 설치되면서 40~10%의 단면적을 갖는 제2열매관(113)으로 이루어져 축열조에 연결시 미리 설정된 규격의 열량 공급이 가능하게 된다.
또한, 상기 축열탱크(300)는, 상부측에 압축기에 연결되는 제1코일(410)이 설치되어 열교환하고, 상기 제1코일의 일측에는 바닥파이프와 연결되는 제2코일(430)이 내장되는 구성으로 압축기를 통과한 고온고압인 열매로 부터의 열량을 바닥파이프에 전달하게 된다.
계속하여, 상기 냉각탱크(500)는, 히트펌프의 팽창변 후단에 연결되는 하나 이상의 제3코일(450)이 내장되고, 실내기와 연결되는 하나 이상의 제4코일(455)이 내장되며, 상기 제4코일중 어느 하나에는 상기 제2열매관과 연결되는 제5코일(470)이 내장되는 구성으로 냉매의 열량을 실내기에 전달하거나 열매의 열량을 실내기에 전달토록 한다.
계속하여, 상기 축열탱크(300)는, 내장되거나 외부를 감싸도록 제6코일(491)이 구비되고, 상기 제6코일(491)은 태양열집열기(700)에 직접연결되면서 그 일측에 풍력발전기(800)로서 생산되는 전원에 의해 동작하는 히터(900)가 더 연결되는 구성으로 이루어져 보일러의 사용과 동시에 태양이나 바람 등의 재생에너지를 활용할 수 있게 된다.
즉, 상기 태양열집열기로 부터의 열량을 축열탱크에 전달하고, 풍력발전기를 통하여 생산되는 전원으로 히터를 구동하여 제6코일을 가열토록 하는 것이다.
100...보일러 110...바닥파이프
200...히트펌프 270...실외기
300...축열탱크 500...냉각탱크
700...태양열집열기 800...풍력발전기
900...히터

Claims (4)

  1. 바닥파이프와 히트펌프가 연결 설치되고,
    상기 히트펌프는 압축기와 사방변 및 팽창변, 냉방 및 난방의 역활을 수행하도록 실내기와 연결되는 축열탱크 및 냉각탱크, 실외기가 각각 연결되어 싸이클을 형성하는 구성이며,
    겨울철 압축기를 통과한 고온고압의 열매가 물이 충진되는 축열탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프에 60~90%의 열량을 공급하고, 실내기에 10~40%의 열량을 공급토록 설치되며,
    여름철 팽창변을 통과한 저온의 냉매가 물이 충진되는 냉각탱크의 내측에서 열교환한 후 바닥파이프에 40~10%의 열량을 공급하고, 실내기에 60~90%열량을 공급토록 설치되며,
    센서유닛에 의해 감지되는 조건에 의해 열매 및 냉매의 선택적인 유동을 제어토록 컨트롤러가 더 구비되어 바닥파이프와 실내기의 열량공급을 선택적으로 수행토록 하고,
    상기 바닥파이프는, 이중관 형상으로 60~90%의 단면적을 갖는 제1열매관과 40~10%의 단면적을 갖는 제2열매관으로 이루어지며,
    상기 축열탱크는, 압축기에 연결되는 제1코일이 설치되어 열교환하고, 상기 제1코일의 일측에는 바닥파이프와 연결되는 제2코일이 내장되고,
    상기 냉각탱크는, 실내기와 연결되는 하나 이상의 제3코일이 내장되고, 상기 제3코일 중 어느 하나에는 상기 바닥파이프의 제2열매관과 연결되는 제5코일이 내장되는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 축열탱크는, 내장되거나 외부를 감싸도록 제6코일이 구비되고, 상기 제6코일은 태양열집열기에 직접연결되면서 그 일측에 풍력발전기로서 생산되는 전원에 의해 동작하는 히터가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 인공지능형 히트펌프 보일러 시스템.
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