KR102013262B1

KR102013262B1 - 태양에너지와 지열을 이용한 에너지 자립형 냉난방 부스

Info

Publication number: KR102013262B1
Application number: KR1020180036074A
Authority: KR
Inventors: 강은철; 이의준; 이광섭
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-21

Abstract

본 발명은 외부 에너지의 공급 없이 부스의 내부 공기를 냉방 및 난방 할 수 있는 자립형 냉난방 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 부스의 지주에 매립된 관과 지중 열교환기 및 태양광열 모듈의 난방덕트가 폐쇄형 공기 순환 경로를 이루거나 반 폐쇄형 공기 순환 경로를 이루게 하여 적은 에너지로도 부스 내부의 냉방이나 난방이 가능하고, 상기 태양광열 모듈에서 생산되는 전원으로 상기 공기의 순환과 제어를 하는 자립형 냉난방 부스 시스템을 개시한다.

Description

태양에너지와 지열을 이용한 에너지 자립형 냉난방 부스 {A Self-Sufficient Heating and Cooling Booth using Solar Energy and Geothermal Energy}

본 발명은 외부 에너지의 공급 없이 부스의 내부 공기를 냉방 및 난방 할 수 있는 자립형 냉난방 시스템에 관한 것이다.

최근 겨울의 평균 기온이 내려가면서, 버스와 같은 대중교통을 이용하는 사람들이 대기하는 버스정류장이나 길을 건너기 위해 사람들이 대기하는 횡단보도 앞에 도어가 달린 밀폐형 임시 부스를 설치하여, 사람들이 추위를 피할 수 있도록 배려하는 지방 자치 단체가 늘고 있다.

이러한 임시 부스는 직육면체의 모서리에 대응하는 부위에 철제 프레임을 설치하고, 직육면체의 면에 해당하는 부위를 플렉시블한 광투과성 합성수지 막으로 덮은 형태로 제작된다. 따라서 바람이 세게 부는 겨울철, 상기 임시 부스 내에 들어가면 바람을 피할 수 있고, 낮에는 비닐하우스처럼 태양 광을 받아 어느 정도 온기를 확보할 수 있다.

한편 여름철 그늘이 없는 횡단보도 앞에도, 뜨거운 직사광선에 사람들이 그대로 노출되는 불편함을 해소하기 위해, 대형 파라솔이나 지붕이 불투명한 개방형 임시 부스를 설치하는 경우가 늘고 있다.

위와 같은 형태의 임시 부스나 파라솔은 그야말로 겨울 또는 여름 한 철에 각각 필요하므로, 겨울 철과 여름 철에 임시로 잠시 설치하였다가 철거하는 행위를 반복해야 한다.

그리고 위와 같은 형태의 부스는 여름용 부스와 겨울용 부스를 따로 마련해야 한다.

또한 위와 같은 형태의 임시 부스는 철거 후 보관하기 곤란한 경우가 많다.

아울러 위와 같은 형태의 임시 부스는 그야말로 임시로 설치하는 것이기 때문에, 부스 자체가 견고하지 못하여 사고의 위험이 항상 뒤따른다.

한편, 위와 같은 부스의 내부 공간을 냉방하거나 난방할 수 있는 공조 시스템을 적용하는 아이디어들이 많이 도출되고 있다. 그러나 이와 같은 방식은 많은 양의 전기에너지를 사용해야 하기 때문에 자립형, 즉 외부의 전원 공급 없이도 작동하는 것은 불가능하다. 따라서 시설 공사를 할 때 단지 벤치를 설치하는 것뿐만 아니라, 전기 배선도 연결해야 하는 등, 기존의 단순한 부스에 비해 시공이 복잡하다. 또한 사용 과정에서 지속적으로 에너지를 소비하기 때문에 바람직한 냉난방 방식이 아니라 할 수 있다.

또한 부스 지붕이나 주변에 태양광 패널을 설치하여 전기 에너지를 생산하고, 이러한 에너지를 추가적으로 활용하는 방안도 모색되고 있다. 그러나 태양광 패널이 생산하는 전기의 양은 발열소자를 발열시키기에는 턱없이 부족하기 때문에, 이를 기존의 냉난방 부스와 연계시키더라도 외부의 전원공급은 불가피하다.

따라서 위와 같은 종래의 부스들은, 에너지 소비량도 많고, 고가의 비용이 들면서, 시공도 어려웠다.

선행기술문헌 중 특허문헌으로는 등록특허공보 제1305914호가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 별도의 외부 전원 없이도 냉난방이 가능한 부스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 지붕(51)과 복수 개의 지주(52)를 포함하고, 복수 개의 지주(52) 간에 창(53)이 설치되어, 내부 공간과 외부 공간을 구획하는 부스(50); 상기 부스(50)가 설치되는 지반(10)의 하부에 매립되는 지중 열교환기(20); 및 상기 부스(50)의 지붕에 설치되고, 집열된 태양열이 공급되는 난방덕트(45)를 구비하는 태양광열(photovoltaic thermal) 모듈(44);을 포함하는 자립형 부스 냉난방 시스템으로서, 상기 지중 열교환기(20)는, 상기 지중 열교환기로 공기가 유입되는 유입 단부(201)와, 상기 지중 열교환기를 지난 공기가 유출되는 유출단부(202)를 포함하고, 상기 난방덕트(45)는, 상기 난방덕트(45)로 공기가 유입되는 난방덕트 유입부(451)와, 상기 난방덕트(45)를 지난 공기가 유출되는 난방덕트 유출부(452)를 포함하는 자립형 부스 냉난방 시스템을 제공한다.

구체적으로, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 유입 단부(201)는 적어도 어느 하나의 지주(52)에 포함되는 제1관(23)에 의해 연결되고, 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451)는 상기 제1관(23)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제2관(24)에 의해 연결되며, 상기 제1관(23)을 포함하는 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 유입 단부(201) 사이의 공기 유동 경로에는 당해 공기 유동 경로를 열거나 닫는 제1댐퍼(27)가 마련되고, 상기 제2관(24)을 포함하는 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이의 공기 유동 경로에는 당해 공기 유동 경로를 닫거나 여는 제2댐퍼(28)가 마련되며, 상기 제1관(23)을 포함하는 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 유입 단부(201) 사이의 공기 유동 경로에서, 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 제1댐퍼(27) 사이에는, 상기 공기 유동 경로가 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제1공기유동구(231)가 마련되고, 상기 제2관(24)을 포함하는 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이의 공기 유동 경로에서, 상기 유출 단부(202)와 상기 제2댐퍼(28) 사이에는, 상기 공기 유동 경로가 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제2공기유동구(242)가 마련되며, 상기 제1공기유동구(231)에서 상기 지중 열교환기(20)를 거쳐 상기 제2공기유동구(242)에 이르는 공기 유동 경로 상에 제1팬(25)이 마련되고, 상기 제2공기유동구(242)에서 상기 난방덕트(45)를 거쳐 상기 제1공기유동구(231)에 이르는 공기 유동 경로 상에 제2팬(26)이 마련된 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템을 제공한다.

상기 지중 열교환기(20)는 수평 배관형 지중 열교환기로서, 지면으로부터 1 내지 2미터 깊이에 매립되고, 상기 지중 열교환기(20) 주위로는 모래가 포설되며, 상기 제2관(24)의 구간 중 적어도 상기 유출 단부(202)에서 상기 지주(52)에 이르는 지중 매립 구간에는 단열재(41)가 설치될 수 있다.

상기 제1팬(25)과 제2팬(26)은 DC 모터에 의해 작동하고, 상기 제1팬(25)과 제2팬(26)의 전원 공급원은 직류 전원을 생산하는 상기 태양광열 모듈(44)일 수 있다.

상기 제1공기유동구(231)는 상기 제1관(23)을 포함하는 지주(52)의 상부에 마련되고, 상기 제2공기유동구(242)는 상기 제2관(24)을 포함하는 지주(52)의 하부에 마련될 수 있다.

상기 제1관(23)과 제2관(24)에는 단열재(41)가 감싸지고, 상기 제1관(23) 및 상기 제1관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간, 그리고 상기 제2관(24) 및 상기 제2관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간에는, 상기 팬(25, 26) 및 상기 댐퍼(27, 28)에 연결되는 전원 케이블이 배선될 수 있다.

또한 본 발명은, 상술한 자립형 부스 냉난방 시스템의 제어 방법으로서, 상기 제1댐퍼(27)를 개방하고, 상기 제2댐퍼(28)를 폐쇄하며, 상기 제1팬(25)을 작동시키는 제1제어방법; 및 상기 제1댐퍼(27)를 폐쇄하고, 상기 제2댐퍼(28)를 개방하며, 상기 제2팬(26)을 작동시키는 제2제어방법;을 포함하고, 상기 제1제어방법과 제2제어방법은 동시에 수행되지 아니하는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템의 제어 방법을 더 제공한다.

한편 본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해, 상기 유입 단부(201)는 적어도 어느 하나의 지주(52)에 포함되는 제3관(31)과 연결되고, 상기 제3관(31)은, 상기 제3관(31)을 포함하는 지주(52)의 실내측 면과 연결되어 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 실내유입구(311)를 구비하며, 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451)는 상기 제3관(31)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제4관(32)에 의해 연결되고, 상기 제4관(32)을 포함하는 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이의 공기 유동 경로에는 당해 공기 유동 경로를 닫거나 여는 제3댐퍼(37)가 마련되고, 상기 제4관(32)을 포함하는 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이의 공기 유동 경로에서, 상기 유출 단부(202)와 상기 제3댐퍼(37) 사이에는, 상기 공기 유동 경로가 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제1실내토출구(321)를 구비하며, 상기 제1실내토출구(321)에는 상기 제1실내토출구(321)를 개방하거나 폐쇄하는 개폐부(36)가 구비되고, 상기 난방덕트 유출부(452)는 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 토출구(331, 341)와 연결되며, 상기 제3관(31)에서 상기 지중 열교환기(20)를 거쳐 상기 제1실내토출구(321)에 이르는 공기 유동 경로 상에 팬(39)이 마련된 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템을 더 제공한다.

상기 제3관(31)은, 상기 제3관(31)을 포함하는 지주(52)의 실외측 면과 연결되어 상기 부스(50)의 실외 공간과 연통하는 실외유입구(312); 및 상기 실내유입구(311)와 실외유입구(312)의 합류 지점에 마련되어, 상기 제3관(31)이 실내유입구(311) 또는 실외유입구(312) 중 어느 하나와 선택적으로 연통하도록 제어되는 유입방향 제어부(35);를 더 구비할 수 있다.

상기 난방덕트 유출부(452)는 상기 제4관(32)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제5관(33)과 연결되고, 상기 제5관(33)은 상기 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 제2실내토출구(331)를 구비할 수 있다.

상기 난방덕트 유출부(452)는 상기 지붕(51)의 천장 부위에 구비되는 제6관(34)과 연결되고, 상기 제6관(34)은 상기 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 천장토출구(341)를 구비할 수 있다.

상기 제5관(33)과 제6관(34)이 분기되는 지점에는, 상기 난방덕트 유출부(452)가 상기 제5관(33) 또는 제6관(34) 중 어느 하나와 선택적으로 연통하도록 제어되는 제4댐퍼(38)가 구비될 수 있다.

상기 제4관(32)의 구간 중 적어도 상기 유출 단부(202)에서 상기 지주(52)에 이르는 지중 매립 구간에는 단열재(41)가 설치될 수 있다.

상기 팬(39)은 DC 모터에 의해 작동하고, 상기 팬(39)의 전원 공급원은 직류 전원을 생산하는 상기 태양광열 모듈(44)일 수 있다.

상기 제4관(32)에는 단열재(41)가 감싸지고, 상기 제4관(32) 및 상기 제4관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간에는, 상기 제3댐퍼(37)와 개폐부(36)에 연결되는 전원 케이블이 배선될 수 있다.

또한 본 발명은, 상술한 자립형 부스 냉난방 시스템의 제어 방법으로서, 상기 제3댐퍼(37)를 개방하고, 상기 개폐부(36)로 상기 제1실내토출구(321)를 폐쇄하며, 상기 팬(39)을 작동시키는 제3제어방법; 및 상기 제3댐퍼(37)를 폐쇄하고, 상기 제1실내토출구(321)를 개방하며, 상기 팬(39)을 작동시키는 제4제어방법;을 포함하고, 상기 제3제어방법과 제4제어방법은 동시에 수행되지 아니하는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템의 제어 방법을 더 제공한다.

또한, 부스(50)의 실내공간을 냉방 할 때, 부스(50)의 실내 공간의 온도가 실외 공간보다 높은 경우 상기 유입방향 제어부(35)를 제어하여 상기 실외유입구(312)와 상기 제3관(31)이 연통하도록 하고, 부스(50)의 실내 공간의 온도가 실외 공간보다 낮은 경우 상기 유입방향 제어부(35)를 제어하여 상기 실내유입구(311)와 상기 제3관(31)이 연통하도록 하는 제어 방법을 더 제공한다.

본 발명의 자립형 부스 냉난방 시스템에 따르면, 부스와 냉난방 시스템을 별도로 시공할 필요 없이, 모듈화된 부스 냉난방 시스템을 설치할 수 있어 시공이 간편하다.

본 발명의 부스 냉난방 시스템은 에너지 자립이 가능한 자립형 구조이므로, 제작과 시공이 간편하고, 부스의 냉난방을 위해 외부 에너지를 소비하지 않고, 태양광과 지열로부터 얻는 에너지로도 충분한 냉난방이 가능하다.

또한 본 발명의 냉난방 시스템의 공기 유동 제어 방법에 따르면, 여름철과 겨울철, 그리고 겨울철의 주간과 야간에 모두 효율적인 냉난방 제어를 할 수 있으며, 이를 매우 간단한 구성만으로도 구현 가능하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예로서, 자립형 냉난방 시스템이 적용된 부스의 모듈화된 전체 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 자립형 냉난방 시스템을 개념적으로 나타낸 도면으로서, 냉방 운전 또는 태양광열이 제공되지 아니하는 상태에서의 난방 운전 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 자립형 냉난방 시스템을 개념적으로 나타낸 도면으로서, 태양광열이 제공되는 상태에서의 난방 운전 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 자립형 냉난방 시스템이 적용된 부스를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 냉난방 시스템이 냉방 운전하고 있는 제1상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 냉난방 시스템이 냉방 운전하고 있는 제2상태 또는 태양광열이 제공되지 아니하는 상태에서 난방 운전하고 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 태양광열이 제공되는 상태에서, 도 4의 냉난방 시스템이 난방 운전하고 있는 제3상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 태양광열이 제공되는 상태에서, 도 4의 냉난방 시스템이 난방 운전하고 있는 제4상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

[제1실시예]

<부스의 구조>

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 일실시예로서, 자립형 냉난방 시스템이 적용된 부스가 도시되어 있다. 부스(50)는 사람들이 일정 기간 동안 머무르는 소정의 공간을 규정하는 구조물이다. 상기 부스(50)는 흔하게는 버스 정류장이나 횡단보도 앞 대기 장소일 수 있으며, 흡연 부스나, 공중 화장실 등 다양한 형태일 수 있다. 본 발명에서는 버스 정류장의 부스를 예시하여 설명한다.

부스(50)는 대략 직육면체의 공간을 규정한다. 상기 부스(50)는 상기 공간의 상부를 규정하는 지붕(51)과, 상기 지붕(51)을 지탱하는 복수 개의 지주(51)를 포함한다. 상기 복수 개의 지주(51)들 사이에는 벽체가 설치되어, 상기 부스(50)의 내부 공간과 외부 공간을 구획하게 된다. 상기 벽체는, 가령 투명한 아크릴 또는 안전유리 등의 창 형태일 수 있다.

상기 부스(50)의 지주(51) 사이의 일부 구간에는 출입구(54)가 마련될 수 있으며, 상기 출입구(54)에는 도어(미도시)가 추가로 설치될 수도 있다.

상기 지주(51)의 하단부는 지중에 매립되어 상기 부스(50)를 지상에 고정하게 된다.

상기 부스(50)의 지붕(51)에는 태양광열(PVT; photovoltaic thermal) 모듈(44)이 설치된다. 태양광열 모듈은 태양광으로부터 직류 전기를 생산하고, 태양열을 집열하는 기능을 함께 한다. 즉 태양광열 모듈은, 단순히 태양광 에너지를 전기에너지로 하베스팅하는 것뿐만 아니라, 태양열을 집열하여 열에너지로서 활용하는 것이다. 상기 열에너지는 상기 모듈 내부를 유동하는 열매체와 열교환 등의 과정을 거쳐 활용될 수 있다. 이에 따라 태양광열 모듈은 태양전지(solar cell)가 분포된 태양광 패널과, 집열, 열매체 순환 및 열교환 구조가 통합된 모듈 형태를 구비한다. 본 발명에 따르면 상기 태양광열 모듈에서 생산된 전기는 후술할 냉난방 시스템의 운전에 사용되고, 태양광열 모듈에서 집열된 에너지는 상기 냉난방 시스템의 난방 에너지로 사용된다.

상기 부스(50)가 설치되는 지반(10)의 하부에는 지중 열교환기(20)가 매립된다. 상기 지중 열교환기(20)로는 수평형 열교환기가 사용될 수 있다. 수평형 열교환기는 수직형 열교환기에 비해 굴착해야 하는 깊이가 적고 넓기 때문에 시공이 간편하다.

상기 지중 열교환기(20)는 상기 부스(50)의 지주(52)와 일체화된 상태로 지중에 매설되는 것이 가능하다. 즉 부스(50)와 지중 열교환기(20)는 일체화된 상태로 시공 현장에 제공될 수 있고, 시공 현장에서 대략 1 ~ 2 미터 정도로 지반을 굴착한 후 상기 지중 열교환기(20)를 매설하고 다시 성토하여 상기 부스(50)를 설치 시공할 수 있다.

지중 열교환기(20)의 매립 깊이가 1 미터보다 얕으면 대기의 온도가 지중의 온도에 영향을 미쳐 원하는 온도의 열원을 확보하기 어렵고, 매립 깊이가 2 미터보다 더 깊으면 의미 없이 굴착 비용과 시공 비용만 증가하게 된다.

지중 열교환기(20)를 매설할 때에는, 상기 지중 열교환기(20) 주위로 열전도율이 높은 모래를 함께 포설한 상태에서, 상기 지중 열교환기를 매립하는 것이 바람직하다.

<부스에 적용된 냉난방 시스템의 구조>

상기 태양광열 모듈(44)에는 집열된 열을 제공하는 난방덕트(45)가 구비되어 있다. 상기 난방덕트(45)로 공기가 유입되는 난방덕트 유입부(451)와, 상기 난방덕트(45)를 지난 공기가 유출되는 난방덕트 유출부(452)를 구비한다. 상기 태양광열 모듈에서 집열된 열 에너지는 상기 난방덕트(45) 내부를 유동하는 공기로 전달된다. 따라서 태양광이 조사되어 집열이 이루어지는 동안, 상기 난방덕트 유입구(451)로 유입된 공기는 난방덕트(45)를 유동하며 가열되어 상기 난받덕트 유출구(452)로 배기된다.

상기 지중 열교환기(20)는, 지중 열교환기(20) 내부를 유동하는 열 매체와 지중의 열이 열교환하는 것으로서, 지중은 여름 철에는 대기 온도보다 더 낮은 온도의 열원이 되고, 겨울 철에는 대기 온도보다 더 높은 온도의 열원이 된다. 상기 지중 열교환기(20)는, 상기 지중 열교환기로 공기가 유입되는 유입 단부(201)와, 상기 지중 열교환기를 지난 공기가 유출되는 유출단부(202)를 구비한다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 유입 단부(201)는 적어도 어느 하나의 지주(52)에 포함되는 제1관(23)에 의해 연결되고, 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451)는 상기 제1관(23)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제2관(24)에 의해 연결된다.

도 1을 참조하면, 도면 상 부스의 우측 전방에 배치된 지주(52)에는 제1관(23)이 내장되고, 부스의 좌측 전방에 배치된 지주(52)에는 제2관(24)이 내장된다. 상기 제1관(23)의 하단부는 상기 지중 열교환기(20)의 유입 단부(201)와 연결되고, 상기 제2관(24)의 하단부는 상기 지중 열교환기(20)의 유출 단부(202)와 연결된다. 아울러 상기 제1관(23)의 상단부는 상기 태양광열 모듈(44)의 난방덕트 유출부(452)와 연결되고, 상기 제2관(24)의 상단부는 상기 태양광열 모듈(44)의 난방덕트 유입부(451)에 연결된다.

도 1에는 도면 상 부스의 전방 지주가 하나의 지중 열교환기와 연결되고, 부스의 후방 지주가 하나의 지중 열교환기와 연결되어, 총 2개의 열교환기를 구비하는 구조가 도시되어 있다. 이는 부스(50)와 지중 열교환기(20)가 일체화된 상태에서 상기 지중 열교환기(20)가 매립됨에 따라 상기 부스가 지상에 견고하게 설치될 수 있음을 감안한 것이다.

그러나, 지중 열교환기의 개수나 연결 방향이 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 지중 열교환기가 하나만 구비되고, 제1관은 도 1의 도면 상 부스의 전방 우측의 지주에, 그리고 제2관은 부스의 후방 좌측의 지주에 구비되는 형태 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

상기 지중 열교환기는 배관형 열교환기일 수 있다. 물론 상기 지중 열교환기의 배관 구조 형태 역시 반드시 도 1에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니다. 도 1에는 직렬 형태의 배관 연결 구조가 도시되어 있으나, 이 외에도 2 이상의 배관을 병렬로 연결하는 구조 역시 적용 가능하다. 또한 도 1에는 원형의 단면을 가지는 관으로 배관이 이루어짐이 예시되어 있으나, 이는 사각관일 수도 있으며, 재질 역시 알루미늄 합금이나 SUS, PVC 등 다양할 수 있다.

특히 본 발명의 부스가 놓여지는 열교환 환경은, 지중의 지열 측 열용량이, 지중 열교환기의 배관 내를 유동하는 유동 공기의 열용량에 비해 현저하게 높으므로, 배관의 열전도율이 높지 않더라도 배관의 온도가 지중의 온도와 거의 일치하는 수준까지 열적 평형을 이루는 상태가 된다. 반면, 상기 지중 열교환기(20)는 수분이 많은 지중에 매설되므로, 재질을 선정함에 있어서 열전도율보다 오히려 내부식성을 더 주된 요소로 고려해야 한다. 이러한 점을 감안하여, 지중 열교환기(20)의 배관 재질은 PVC나 SUS 재질로 하는 것이 바람직하다.

상기 제1관(23)을 포함하는 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 유입 단부(201) 사이의 공기 유동 경로에는, 당해 공기 유동 경로를 열거나 닫는 제1댐퍼(27)가 마련된다. 그리고, 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 제1댐퍼(27) 사이에는, 상기 공기 유동 경로가 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제1공기유동구(231)가 마련된다.

상기 제2관(24)을 포함하는 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이의 공기 유동 경로에는 당해 공기 유동 경로를 닫거나 여는 제2댐퍼(28)가 마련된다. 그리고, 상기 유출 단부(202)와 상기 제2댐퍼(28) 사이에는, 상기 공기 유동 경로가 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제2공기유동구(242)가 마련된다.

상기 제1댐퍼(27)는 제어부의 제어를 받아 상기 제1관(23)의 유로를 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 상기 제2댐퍼(28)도 제어부의 제어를 받아 상기 제2관(24)의 유로를 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 제1실시예에 따르면, 상기 제1댐퍼(27)와 제2댐퍼(28)는 어느 하나가 개방되면 다른 하나는 폐쇄되는 방식으로 제어될 수 있다.

상기 제1공기유동구(231)와 제2공기유동구(242)는 각각 서로 다른 지주(52)에 마련된다. 상기 제1공기유동구(231)는 지주의 상부에 마련되고, 상기 제2공기유동구(242)는 지주의 하부에 마련된다.

상기 제1댐퍼(27)의 위치는, 제1관(23)에서 상기 제1공기유동구(231)보다 하부이기만 하면 어떠한 위치에 있어도 무방하다. 도면에서는 제1댐퍼(27)가 제1관(23)의 하부 쪽에 배치됨이 도시되어 있다. 보다 바람직하게는 상기 제1댐퍼(27)는 상기 제1공기유동구(231)의 바로 아래에 설치될 수 있다.

상기 제2댐퍼(28)의 위치는, 제2관(24)에서 상기 제2공기유동구(242)보다 상부이기만 하면 어떠한 위치에 있어도 무방하다. 도면에서는 제2댐퍼(28)가 제2관(24)의 상부 쪽에 배치됨이 도시되어 있다. 보다 바람직하게는 상기 제2댐퍼(28)는 상기 제2공기유동구(242)의 바로 위에 설치될 수 있다.

상기 제1공기유동구(231)에서 상기 지중 열교환기(20)를 거쳐 상기 제2공기유동구(242)에 이르는 공기 유동 경로 상에는 제1팬(25)이 마련되고, 상기 제2공기유동구(242)에서 상기 난방덕트(45)를 거쳐 상기 제1공기유동구(231)에 이르는 공기 유동 경로 상에는 제2팬(26)이 마련될 수 있다. 상기 제1팬과 제2팬은 동시에 작동하지 아니하고, 어느 하나가 작동할 때 다른 하나는 작동하지 않도록 제어될 수 있다.

도면 상에는 상기 제1팬(25)이 제1덕트(27) 하부에 배치된 상태가 도시되어 있으나, 이들의 위치관계가 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 또한 제1팬(25)은 반드시 하나일 필요는 없으며, 상기 구간 내라면 2 이상 구비되는 것도 가능하다.

마찬가지로 도면 상에는 상기 제2팬(26)이 제2덕트(28) 상부에 배치된 상태가 도시되어 있으나, 이들의 위치관계가 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 또한 제2팬(26)도 반드시 하나일 필요는 없으며, 상기 구간 내라면 2 이상 구비되는 것도 가능하다.

상기 태양광열 모듈(44)은 직류의 전기를 생산한다. 따라서 상기 팬(25, 26)이나 상기 댐퍼(27, 28)를 가동하기 위해 요구되는 전원이 직류 전원인 팬이나 댐퍼를 사용하면, 태양광열 모듈에서 생산된 전원을 직류에서 교류, 또는 교류에서 직류로 변환하는 과정을 생략할 수 있다. 즉 팬이나 댐퍼는 DC 모터로 작동되는 것이 바람직하다.

상기 태양광열 모듈에서 생산되는 전기는 직접 팬이나 댐퍼에 공급될 수도 있고, 이차전지 형태의 배터리(43)에 충전된 후 공급될 수도 있다.

상기 제1관(23)과 제2관(24)은 각각 지주(52)의 내부에 내장 설치될 수 있다. 열 손실을 방지하기 위해, 상기 제1관(23)과 제2관(24)에는 단열재(41)가 감싸질 수 있다.

상기 제1관(23) 및 상기 제1관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간, 그리고 상기 제2관(24) 및 상기 제2관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간에는, 상기 팬(25, 26) 및 상기 댐퍼(27, 28)에 연결되는 전원 케이블이 배선될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 전원 케이블의 외부에 노출되지 아니하여 깔끔한 외관을 제공하면서도, 지주(52) 내에 설치된 관(23, 24)의 댐퍼(27, 28)나 팬(25, 26)에 전원케이블을 연결하여 이들이 작동하도록 할 수 있다.

아울러 상기 제2관(24)의 구간 중 적어도 상기 유출 단부(202)에서 상기 지주(52)에 이르는 지중 매립 구간에는 단열재(41)가 설치될 수 있다. 상기 유출 단부(202)에서 유출되는 공기는, 지중 열교환기(20)에서 열원과 열교환이 이루어진 공기이다. 만약 상기 제2관(24)의 지중 매립 구간에 단열재(41)가 설치되지 아니하면, 유출 단부(202)에서 유출되는 공기가 제2관의 지중 매립 구간에서 다시 열을 손실하게 된다.

따라서 제2관(24)은 전체적으로, 그리고 제1관(23)은 적어도 상기 지주(52)에 내장되는 구간에서 단열재(41)로 단열되는 것이 좋다.

<냉난방 시스템의 작동 제어>

도 2에는 자립형 냉난방 시스템의 제1실시예의 냉방 운전 상태가 도시되어 있다.

여름철에, 부스(50)의 지붕(51)은 직사광선이 부스(50) 내부로 들어가지 않도록 차단하는 기능을 하고, 지붕(51)의 태양광열 모듈(44)은 태양광을 전기로 변환한다. 상기 태양광열 모듈(44)의 전원은 배터리(43)에 저장되고, 댐퍼와 팬의 작동과 제어에 사용될 수 있다. 여름철에 냉방이 필요한 경우, 제어부(미도시)는 상기 제1댐퍼(27)를 개방하고, 상기 제2댐퍼(28)를 폐쇄하며, 상기 제1팬(25)을 작동시킨다.

그러면 부스(50) 내부 공간의 공기, 구체적으로 상기 공간 상부에 있는 보다 고온의 공기는 제1공기유동구(231)를 통해 상기 제1관(23)으로 유입되고, 지중 열교환기(20)를 거치며 시원하게 냉각된 후 상기 제2관(24)으로 유출된다.

제2댐퍼(28)가 제2공기유동구(242)의 상부를 막고 있으므로, 제2관(24)의 시원한 공기는 더 이상 관 내부를 이동하지 못하고 상기 제2공기유동구(242)로 배출된다.

제2공기유동구(242)에서 배출된 공기는 부스(50)의 내부 공간을 냉각하며 상승하고, 다시 제1공기유동구(231)를 통해 지중 열교환기(20)를 순환하는 과정을 반복하게 된다.

이와 같은 팬과 댐퍼의 제어는, 태양광이 비추지 않는 겨울철 밤에도 이루어질 수 있다. 겨울철 낮에는 태양광열 모듈에서 집열된 열 에너지로 부스 내부를 난방 할 수 있지만, 겨울철 밤에는 주변에서 끌어올 수 있는 열 에너지가 지열 에너지이다. 따라서 부스(50)의 내부 온도가 지중의 온도보다 더 낮다면, 도 2에 도시된 것처럼 제1댐퍼(27)를 개방하고 제2댐퍼(28)를 폐쇄한 상태에서 제1팬(25)을 작동시키어 부스(50)의 내부 공간을 난방할 수 있다.

한편 도 3에는 자립형 냉난방 시스템의 제1실시예의 태양광열 모듈을 이용한 난방 운전 상태가 도시되어 있다.

겨울철 낮에, 부스(50)의 지붕(51)에 설치된 태양광열 모듈(44)은 직사광선으로부터 집열하는 기능을 하고, 태양광을 전기로 변환한다. 상기 태양광열 모듈(44)의 전원은 배터리(43)에 저장되고, 댐퍼와 팬의 작동과 제어에 사용될 수 있다. 겨울철 낮에 난방이 필요한 경우, 제어부(미도시)는 상기 제2댐퍼(28)를 개방하고, 상기 제1댐퍼(27)를 폐쇄하며, 상기 제2팬(26)을 작동시킨다.

그러면 부스(50) 내부 공간의 공기, 구체적으로 상기 공간 하부에 있는 보다 저온의 공기는 제2공기유동구(242)를 통해 상기 제2관(24)으로 유입되고, 태양광열 모듈(44)의 난방덕트(45)를 거치며 따뜻하게 가열된 후 상기 제1관(23)으로 유출된다.

제1댐퍼(27)가 제1공기유동구(231)의 하부를 막고 있으므로, 제1관(23)의 따뜻한 공기는 더 이상 관 내부를 이동하지 못하고 상기 제1공기유동구(231)로 배출된다.

제1공기유동구(231)에서 배출된 공기는 부스(50)의 내부 공간을 데우며 하강하고, 다시 제2공기유동구(242)를 통해 태양광열 모듈(44)을 순환하는 과정을 반복하게 된다.

겨울철 낮에 태양광열 모듈로 부스 내부를 난방하면, 부스 내부의 온도가 지중의 온도보다 높아지므로, 지중 열교환기(20)로 공기를 순환시킬 필요는 없다. 즉 도 2에 도시된 제어 방법과 도 3에 도시된 제어 방법은 동시에 이루어지지 않는다.

[제2실시예]

<부스에 적용된 냉난방 시스템의 구조>

도 4 내지 도 8에는 본 발명에 따른 다른 일실시예로서, 자립형 냉난방 시스템이 적용된 부스가 도시되어 있다. 부스의 구조는 제1실시예와 다를 바 없으므로, 이하에서는 제2실시예의 부스에 적용된 냉난방 시스템의 구조에 대해 설명한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 유입 단부(201)는 적어도 어느 하나의 지주(52)에 포함되는 제3관(31)과 연결되고, 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451)는 상기 제3관(31)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제4관(32)에 의해 연결된다.

도 4를 참조하면, 도면 상 부스의 우측에 배치된 지주(52)의 하부에는 제3관(31)이 내장되고, 부스의 좌측에 배치된 지주(52)에는 제4관(32)이 내장된다. 상기 제3관(31)의 하단부는 상기 지중 열교환기(20)의 유입 단부(201)와 연결되고, 상기 제4관(32)의 하단부는 상기 지중 열교환기(20)의 유출 단부(202)와 연결된다. 아울러 상기 제4관(32)의 상단부는 상기 태양광열 모듈(44)의 난방덕트 유입부(451)에 연결된다.

상기 제3관(31)은, 상기 제3관(31)을 포함하는 지주(52)의 실내측 면과 연결되어 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 실내유입구(311)와, 상기 제3관(31)을 포함하는 지주(52)의 실외측 면과 연결되어 상기 부스(50)의 실외 공간과 연통하는 실외유입구(312)를 구비한다.

상기 실내유입구(311)와 실외유입구(312)의 합류 지점에는 유입방향 제어부(35)가 마련된다. 유입방향 제어부(35)는 상기 제3관(31)이 상기 실내유입구(311) 또는 상기 실외유입구(312) 중 어느 하나와 선택적으로 연통하도록 해주는 구성이다.

상기 제4관(32)을 포함하는 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이의 공기 유동 경로에는 당해 공기 유동 경로를 닫거나 여는 제3댐퍼(37)가 마련된다.

그리고 상기 제4관(32)을 포함하는 상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이의 공기 유동 경로에서, 상기 유출 단부(202)와 상기 제3댐퍼(37) 사이에는, 상기 공기 유동 경로가 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제1실내토출구(321)가 구비되어 있다.

또한 상기 제1실내토출구(321)에는 상기 제1실내토출구(321)를 개방하거나 폐쇄하는 개폐부(36)가 구비된다. 상기 제3댐퍼(37)와 개폐부(36)는 태양광열 모듈(44)에 의해 공급되는 전원에 의해 작동한다. 아울러 상기 제3댐퍼(37)와 개폐부(36)는 어느 하나가 개방되면 다른 하나는 폐쇄되는 방식으로 제어될 수 있다.

상기 제3댐퍼(37)의 위치는, 상기 제4관(32)에서 상기 제1실내토출구(321)보다 상부이기만 하면 어떠한 위치에 있어도 무방하다. 도면에서는 제3댐퍼(37)가 제4관의 상부 쪽에 배치됨이 도시되어 있다. 보다 바람직하게는 상기 제3댐퍼(37)는 상기 제2공기유동구(242)의 바로 위에 설치될 수 있을 것이다.

아울러 상기 난방덕트 유출부(452)는 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 토출구(331, 341)와 연결된다.

구체적으로, 상기 난방덕트 유출부(452)는 상기 제4관(32)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제5관(33)과 연결되고, 상기 제5관(33)은 상기 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 제2실내토출구(331)를 구비한다. 상기 제5관(33)은 상기 제3관(31)이 내장 설치된 지주(52)와 동일한 지주(52)의 상부에 배치될 수 있다. 또한 상기 난방덕트 유출부(452)는 상기 지붕(51)의 천장 부위에 구비되는 제6관(34)과 연결되고, 상기 제6관(34)은 상기 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 천장토출구(341)를 구비한다.

여기서 상기 제5관(33)과 제6관(34)이 분기되는 지점에는, 상기 난방덕트 유출부(452)가 상기 제5관(33) 또는 제6관(34) 중 어느 하나와 선택적으로 연통하도록 제어되는 제4댐퍼(38)가 구비될 수 있으며, 상기 제4댐퍼(38)는 태양광열 모듈(44)에 의해 공급되는 전원에 의해 작동할 수 있다.

한편, 상기 제3관(31)에서 상기 지중 열교환기(20)를 거쳐 상기 제1실내토출구(321)에 이르는 공기 유동 경로 상에는 팬(39)이 설치될 수 있다. 상기 팬 역시 태양광열 모듈(44)에 의해 공급되는 전원에 의해 작동할 수 있다. 그리고 상기 팬(39) 역시 DC 모터에 의해 작동할 수 있음은 물론이다.

도면 상에는 상기 팬이 제3덕트(31)에 배치된 구조가 도시되어 있으나, 그 위치는 앞서 설명한 구간 내에서 변경될 수 있으며, 아울러 상기 구간 내라면 2 이상 구비되는 것도 가능하다.

열 손실을 방지하기 위해 상기 제3관 내지 제6관에는 단열재가 감싸질 수 있으며, 적어도 상기 제4관에는 단열재가 감싸지는 것이 바람직하다.

제1실시예와 마찬가지로 상기 제3관 내지 제5관과 이를 내장하는 지주 사이의 공간에는 전원 케이블 등이 배선될 수 있다.

제1실시예에서와 마찬가지로, 상기 제4관(32)의 구간 중 적어도 상기 유출 단부(202)에서 상기 지주(52)에 이르는 지중 매립 구간에는 단열재(41)가 설치될 수 있다.

<냉난방 시스템의 작동 제어>

도 5와 도 6에는 자립형 냉난방 시스템의 제2실시예의 냉방 운전 상태가 도시되어 있다.

여름철에, 부스(50)의 지붕(51)은 직사광선이 부스(50) 내부로 들어가지 않도록 차단하는 기능을 하고, 지붕(51)의 태양광열 모듈(44)은 태양광을 전기로 변환한다. 상기 태양광열 모듈(44)의 전원은 배터리에 저장되고, 댐퍼와 팬의 작동과 제어에 사용될 수 있다. 여름철에 냉방이 필요한 경우, 제어부(미도시)는 상기 제3댐퍼(37)를 폐쇄하고, 상기 제1실내토출구(321)를 개방하며, 상기 팬(39)을 작동시킨다.

이 때, 센서 등에 의해 측정된 상기 부스(50)의 실내의 온도와 부스(50)의 실외의 온도 정보로부터, 상기 유입방향 제어부(35)를 제어할 수 있다.

가령 부스(50)의 실내 공간의 온도가 실외 공간보다 높은 경우 도 5와 같이 상기 유입방향 제어부(35)를 제어하여 상기 실외유입구(312)와 상기 제3관(31)이 연통하도록 하고, 부스(50)의 실내 공간의 온도가 실외 공간보다 낮은 경우 도 6과 같이 상기 유입방향 제어부(35)를 제어하여 상기 실내유입구(311)와 상기 제3관(31)이 연통하도록 한다. 가령 도 5와 같은 경우는 주로 냉방 운전 초기 단계일 수 있고, 냉방 운전이 지속되어 부스의 실내 공기가 실외 공기보다 더 시원해지면 도 6과 같이 유입 방향이 실내 쪽으로 전환될 수 있다.

도 5와 같은 상태에서는, 부스의 실외 공기가 실외유입구(312)를 통해 상기 제3관(31)으로 유입되고, 지중 열교환기(20)를 거치며 시원하게 냉각된 후 상기 제4관(32)으로 유출된다.

제3댐퍼(37)가 제1실내토출구(321)의 상부를 막고 있으므로, 제4관(32)의 시원한 공기는 더 이상 관 내부를 이동하지 못하고 상기 제1실내토출구(321)를 통해 부스 내부 공간으로 배출된다.

도 5와 같은 냉방 운전이 어느 정도 지속되어 부스의 실내 공기가 실외 공기보다 더 시원해지면, 유입방향 제어부(35)가 도 6과 같이 전환된다. 이에 따라 부스의 실내 공기가 실내유입구(311)를 통해 상기 제3관(31)으로 유입되고, 지중 열교환기(20)를 거치며 시원하게 냉각된 후 상기 제4관(32)으로 유출된다.

제1실내토출구(321)에서 배출된 공기는 부스(50)의 내부 공간을 냉각하고, 다시 실내유입구(311)를 통해 지중 열교환기(20)를 순환하는 과정을 반복하게 된다.

도 6과 같은 상태의 유입방향 제어부, 팬, 댐퍼 및 개폐부의 제어는, 태양광이 비추지 않는 겨울철 밤에도 이루어질 수 있다. 겨울철 낮에는 태양광열 모듈에서 집열된 열 에너지로 부스 내부를 난방 할 수 있지만, 겨울철 밤에는 주변에서 끌어올 수 있는 열 에너지가 지열 에너지이다. 따라서 부스(50)의 내부 온도가 지중의 온도보다 더 낮다면, 도 6에 도시된 것처럼 유입방향 제어부(35)가 제3관(31)을 실내유입구(311)와 연통하도록 하고, 제1실내토출구(321)를 개방하고 제3댐퍼(37)를 폐쇄한 상태에서 팬(39)을 작동시키어 부스(50)의 내부 공간을 난방할 수 있다.

한편 도 7과 도 8에는 자립형 냉난방 시스템의 제2실시예의 태양광열 모듈을 이용한 난방 운전 상태가 도시되어 있다.

겨울철 낮에, 부스(50)의 지붕(51)에 설치된 태양광열 모듈(44)은 직사광선으로부터 집열하는 기능을 하고, 태양광을 전기로 변환한다. 상기 태양광열 모듈(44)의 전원은 배터리(43)에 저장되고, 댐퍼와 팬의 작동과 제어에 사용될 수 있다. 겨울철 낮에 난방이 필요한 경우, 제어부(미도시)는 상기 유입방향 제어부(35)가 제3관(31)을 실내유입구(311)와 연통하도록 하고, 제3댐퍼(37)를 개방하고, 제1실내유입구(36)를 폐쇄한 상태에서 상기 팬(39)을 작동시킨다.

그러면 부스(50) 내부 공간의 공기는 실내유입구(311)를 통해 상기 제3관(31)으로 유입되고, 지중 열교환기(20)를 거치며 지중에서 열교환하여 가열되어 상기 제4관(32)에 유입되고, 상기 제4관(32)를 지나 다시 태양광열 모듈(44)의 난방덕트(45)를 거치며 따뜻하게 가열된 후 상기 난방덕트 유출부(452)로 유출된다.

겨울철 부스의 내부 온도는 부스 외부의 온도보다 높으므로, 부스의 내부 공기를 지중 열교환기에 투입시키면 난방덕트 유출부(452)에서 그만큼 더 높은 온도의 공기를 얻을 수 있다.

상기 난방덕트 유출부(452)에서 유출된 따뜻한 공기는 제4댐퍼(38)의 위치에 따라 상기 제2실내토출구(331)나 상기 천장토출구(341)로 안내될 수 있다. 가령 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제4댐퍼가 상기 난방덕트와 상기 제5관(33)을 연통하도록 하면, 난방 공기는 제2실내토출구(331)를 통해 지주에서 실내로 유입된다. 그리고 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제4댐퍼가 상기 난방덕트와 상기 제6관(34)을 연통하도록 하면, 난방 공기는 천장 토출구(341)를 통해 실내로 유입된다.

앞서 설명한 댐퍼(27, 28, 37, 38), 팬(25, 26, 39), 개폐부(36) 등은 모두 제어부에 의해 제어되고, 태양광열 모듈로부터 생산된 전원을 공급받아 작동하므로, 별도의 외부 전원이 공급될 필요가 없다. 따라서 본 발명의 냉난방 시스템이 적용된 부스는 자립형으로 시공되며, 별도의 외부 전원을 연결할 필요가 없다.

아울러 도면 상에는 도시되지 아니하였으나, 상기 지주에는 배터리(43)에서 공급되는 전원으로 작동하는 야간 조명, 모바일 기기용 충전기, 비상 벨 등이 더 설치될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.

가령, 상기 공기유동구(231, 242), 상기 유입구(311, 312), 실내토출구(321, 331, 341), 댐퍼(27, 28, 37, 38), 팬(25, 26, 39), 유입방향 제어부(35), 개폐부(36) 등의 형상이나 배열, 위치, 작동 원리 등은 앞서 설명한 실시예나 도면에서 개시하는 바에 한정되지 아니하며, 본 발명이 의도하는 기능과 작용 효과를 발휘할 수 있는 한 다양한 변형이 가능하다 할 것이다.

아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 지반
20: 지중열교환기(배관형)
201: 유입 단부
202: 유출 단부
23: 제1관(PVT 유출측 - 지중열교환기 유입측 연결)
231: 제1공기유동구
24: 제2관(지중열교환기 유출측 - PVT 유입측 연결)
242: 제2공기유동구
25: 제1팬
26: 제2팬
27: 제1댐퍼
28: 제2댐퍼
31: 제3관(지중열교환기 유입측 연결)
311: 실내유입구
312: 실외유입구
32: 제4관(지중열교환기 유출측 - PVT 유입측 연결)
321: 제1실내토출구(하부)
33: 제5관(PVT 유츨측 - 지주 연장)
331: 제2실내토출구(상부)
34: 제6관(PVT 유츨측 - 지붕 연장)
341: 천장토출구
35: 유입방향 제어부
36: 개폐부
37: 제3댐퍼
38: 제4댐퍼
39: 팬
41: 단열재
43: 배터리
44: 태양광열(PVT) 모듈
45: 난방덕트
451: 난방덕트 유입부
452: 난방덕트 유출부
50: 부스
51: 지붕
52: 지주
53: 창
54: 출입구

Claims

지붕(51)과 복수 개의 지주(52)를 포함하고, 복수 개의 지주(52) 간에 창(53)이 설치되어, 내부 공간과 외부 공간을 구획하는 부스(50);
상기 부스(50)가 설치되는 지반(10)의 하부에 매립되는 지중 열교환기(20); 및
상기 부스(50)의 지붕에 설치되고, 집열된 태양열이 공급되는 난방덕트(45)를 구비하는 태양광열(photovoltaic thermal) 모듈(44);을 포함하는 자립형 부스 냉난방 시스템으로서,
상기 지중 열교환기(20)는, 상기 지중 열교환기로 공기가 유입되는 유입 단부(201)와, 상기 지중 열교환기를 지난 공기가 유출되는 유출단부(202)를 포함하고,
상기 난방덕트(45)는, 상기 난방덕트(45)로 공기가 유입되는 난방덕트 유입부(451)와, 상기 난방덕트(45)를 지난 공기가 유출되는 난방덕트 유출부(452)를 포함하며,
상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 유입 단부(201)는 적어도 어느 하나의 지주(52)에 포함되는 제1관(23)에 의해 연결되고,
상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451)는 상기 제1관(23)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제2관(24)에 의해 연결되며,
상기 제1관(23)에는 상기 제1관(23)의 내부와 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제1공기유동구(231)가 마련되고, 이에 따라 상기 제1관(23)은 상기 난방덕트 유출부(452)와 상기 제1공기유동구(231) 사이에 해당하는 제1부분과, 상기 제1공기유동구(231)에서 상기 유입 단부(201) 사이에 해당하는 제2부분으로 구분되고,
상기 제2관(24)에는 상기 제2관(24)의 내부와 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제2공기유동구(242)가 마련되고, 이에 따라 상기 제2관(24)은 상기 유출단부(202)와 상기 제2공기유동구(242) 사이에 해당하는 제3부분과, 상기 제2공기유동구(242)에서 상기 난방덕트 유입부(451) 사이에 해당하는 제4부분으로 구분되고,
상기 제1공기유동구(231)에서 상기 제1관(23)의 제2부분과 상기 지중 열교환기(20)와 상기 제2관(24)의 제3부분을 거쳐 상기 제2공기유동구(242)에 이르는 제1 공기 유동 경로 상에는, 상기 제1관(23)의 제2부분에서 상기 지중 열교환기(20)를 거쳐 상기 제2관(24)의 제3부분으로 흐르는 방향의 공기 유동을 발생시키는 제1팬(25)이 마련되고,
상기 제1관(23)의 제2부분에는 상기 제1 공기 유동 경로를 열거나 닫는 제1댐퍼(27)가 마련되고,
상기 제2공기유동구(242)에서 상기 제2관(24)의 제4부분과 상기 난방덕트(45)와 상기 제1관(23)의 제1부분을 거쳐 상기 제1공기유동구(231)에 이르는 제2 공기 유동 경로 상에는, 상기 제2관(24)의 제4부분에서 상기 난방덕트(45)를 거쳐 상기 제1관(23)의 제1부분으로 흐르는 방향의 공기 유동을 발생시키는 제2팬(26)이 마련되고,
상기 제2관(24)의 제4부분에는 상기 제2 공기 유동 경로를 닫거나 여는 제2댐퍼(28)가 마련되고,
냉방 시에는 상기 제1댐퍼(27)가 열리고 상기 제2댐퍼(28)가 닫히며 상기 제1팬(25)이 작동하고 상기 제2팬(26)이 작동하지 아니하여, 부스(50) 내부의 공기가 상기 제1공기유동구(231)를 통해 유입되고 상기 제1 공기 유동 경로를 거쳐 냉각된 후 상기 제2공기유동구(242)를 통해 다시 부스(50) 내부로 토출되고,
난방 시에는 상기 제2댐퍼(28)가 열리고 상기 제1댐퍼(27)가 닫히며 상기 제2팬(26)이 작동하고 상기 제1팬(25)이 작동하지 아니하여, 부스(50) 내부의 공기가 상기 제2공기유동구(242)를 통해 유입되고 상기 제2 공기 유동 경로를 거쳐 가열된 후 상기 제1공기유동구(231)를 통해 다시 부스(50) 내부로 토출되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 1에 있어서,
상기 지중 열교환기(20)는 수평 배관형 지중 열교환기로서, 지면으로부터 1 내지 2미터 깊이에 매립되고,
상기 지중 열교환기(20) 주위로는 모래가 포설되며,
상기 제2관(24)의 구간 중 적어도 상기 유출 단부(202)에서 상기 지주(52)에 이르는 지중 매립 구간에는 단열재(41)가 설치되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 1에 있어서,
상기 제1팬(25)과 제2팬(26)은 DC 모터에 의해 작동하고, 상기 제1팬(25)과 제2팬(26)의 전원 공급원은 직류 전원을 생산하는 상기 태양광열 모듈(44)인 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1공기유동구(231)는 상기 제1관(23)을 포함하는 지주(52)의 상부에 마련되고,
상기 제2공기유동구(242)는 상기 제2관(24)을 포함하는 지주(52)의 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 1에 있어서,
상기 제1관(23)과 제2관(24)에는 단열재(41)가 감싸지고,
상기 제1관(23) 및 상기 제1관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간, 그리고 상기 제2관(24) 및 상기 제2관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간에는, 상기 팬(25, 26) 및 상기 댐퍼(27, 28)에 연결되는 전원 케이블이 배선되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
삭제
지붕(51)과 복수 개의 지주(52)를 포함하고, 복수 개의 지주(52) 간에 창(53)이 설치되어, 내부 공간과 외부 공간을 구획하는 부스(50);
상기 부스(50)가 설치되는 지반(10)의 하부에 매립되는 지중 열교환기(20); 및
상기 부스(50)의 지붕에 설치되고, 집열된 태양열이 공급되는 난방덕트(45)를 구비하는 태양광열(photovoltaic thermal) 모듈(44);을 포함하는 자립형 부스 냉난방 시스템으로서,
상기 지중 열교환기(20)는, 상기 지중 열교환기로 공기가 유입되는 유입 단부(201)와, 상기 지중 열교환기를 지난 공기가 유출되는 유출단부(202)를 포함하고,
상기 난방덕트(45)는, 상기 난방덕트(45)로 공기가 유입되는 난방덕트 유입부(451)와, 상기 난방덕트(45)를 지난 공기가 유출되는 난방덕트 유출부(452)를 포함하며,
상기 유입 단부(201)는 적어도 어느 하나의 지주(52)에 포함되는 제3관(31)과 연결되고,
상기 유출 단부(202)와 상기 난방덕트 유입부(451)는 상기 제3관(31)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제4관(32)에 의해 연결되고,
상기 난방덕트 유출부(452)는 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 토출구(331, 341)와 연결되며,
상기 제3관(31)은, 상기 제3관(31)을 포함하는 지주(52)의 실내측 면과 연결되어 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 실내유입구(311)를 구비하고,
상기 제4관(32)에는 상기 제4관(32)의 내부와 상기 부스(50)의 실내 공간과 연통하는 통로가 되는 제1실내토출구(321)가 마련되고, 이에 따라 상기 제4관(32)은 상기 유출 단부(202)와 상기 제1실내토출구(321) 사이에 해당하는 제5부분과, 상기 제1실내토출구(321)와 상기 난방덕트 유입부(451) 사이에 해당하는 제6부분으로 구분되고,상기 제3관(31)과 상기 지중 열교환기(20)와 상기 제4관(32)의 제5부분을 거쳐 상기 제1실내토출구(321)에 이르는 제3 공기 유동 경로 상에는, 상기 제3관(31)에서 상기 지중 열교환기(20)를 거쳐 상기 제4관(32)의 제5부분으로 흐르는 방향의 공기 유동을 발생시키는 팬(39)이 마련되고,
상기 제1실내토출구(321)에는 상기 제1실내토출구(321)를 개방하거나 폐쇄하는 개폐부(36)가 구비되고,
상기 제4관(32)의 제6부분에는 제3댐퍼(37)가 마련되고,
상기 제4관(32)의 제6부분과 상기 난방덕트(45)는 제4 공기 유동 경로를 이루고,
냉방 시에는 상기 개폐부(36)가 열리고 상기 제3댐퍼(37)가 닫히며 상기 팬(39)이 작동하여, 부스(50) 내부의 공기가 상기 실내유입구(311)를 통해 유입되고 상기 제3 공기 유동 경로를 거쳐 냉각된 후 상기 제1실내토출구(321)를 통해 다시 부스(50) 내부로 토출되고,
난방 시에는 상기 제3댐퍼(37)가 열리고 상기 개폐부(36)가 닫히며 상기 팬(39)이 작동하여, 부스(50) 내부의 공기가 제1공기유동구(231)를 통해 유입되고 상기 제3 공기 유동 경로와 상기 제4 공기 유동 경로를 거쳐 가열된 후 상기 토출구(331, 341)를 통해 다시 부스(50) 내부로 토출되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 제3관(31)은,
상기 제3관(31)을 포함하는 지주(52)의 실외측 면과 연결되어 상기 부스(50)의 실외 공간과 연통하는 실외유입구(312); 및
상기 실내유입구(311)와 실외유입구(312)의 합류 지점에 마련되어, 상기 제3관(31)이 실내유입구(311) 또는 실외유입구(312) 중 어느 하나와 선택적으로 연통하도록 제어되는 유입방향 제어부(35);를 더 구비하여서,
난방 시, 상기 실내유입구(311)와 상기 제3관(31)이 연통하도록 상기 유입방향 제어부(35)가 제어되고,
냉방 시, 부스(50)의 실내 공간의 온도가 실외 공간보다 낮은 경우에는 상기 실내유입구(311)와 상기 제3관(31)이 연통하도록 상기 유입방향 제어부(35)가 제어되고,
냉방 시, 부스(50)의 실내 공간의 온도가 실외 공간보다 높은 경우에는 상기 실외유입구(312)와 상기 제3관(31)이 연통하도록 상기 유입방향 제어부(35)가 제어되어, 부스(50) 외부의 공기가 상기 실외유입구(312)를 통해 유입되고 상기 제3 공기 유동 경로를 거쳐 냉각된 후 상기 제1실내토출구(321)를 통해 부스(50) 내부로 토출되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 난방덕트 유출부(452)는 상기 제4관(32)이 포함되지 않은 다른 지주(52)에 포함되는 제5관(33)과 연결되고,
상기 제5관(33)은 상기 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 제2실내토출구(331)를 구비하는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 난방덕트 유출부(452)는 상기 지붕(51)의 천장 부위에 구비되는 제6관(34)과 연결되고,
상기 제6관(34)은 상기 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 천장토출구(341)를 구비하는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 9에 있어서,
상기 난방덕트 유출부(452)는 상기 지붕(51)의 천장 부위에 구비되는 제6관(34)과 연결되고,
상기 제6관(34)은 상기 부스(50)의 실내 공간과 연결되는 천장토출구(341)를 구비하며,
상기 제5관(33)과 제6관(34)이 분기되는 지점에는, 상기 난방덕트 유출부(452)가 상기 제5관(33) 또는 제6관(34) 중 어느 하나와 선택적으로 연통하도록 제어되는 제4댐퍼(38)가 구비되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 7에 있어서,
상기 지중 열교환기(20)는 수평 배관형 지중 열교환기로서, 지면으로부터 1 내지 2미터 깊이에 매립되고,
상기 지중 열교환기(20) 주위로는 모래가 포설되며,
상기 제4관(32)의 구간 중 적어도 상기 유출 단부(202)에서 상기 지주(52)에 이르는 지중 매립 구간에는 단열재(41)가 설치되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 7에 있어서,
상기 팬(39)은 DC 모터에 의해 작동하고, 상기 팬(39)의 전원 공급원은 직류 전원을 생산하는 상기 태양광열 모듈(44)인 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

청구항 7에 있어서,
상기 제4관(32)에는 단열재(41)가 감싸지고,
상기 제4관(32) 및 상기 제4관을 포함하는 지주(52) 사이의 공간에는, 상기 제3댐퍼(37)와 개폐부(36)에 연결되는 전원 케이블이 배선되는 것을 특징으로 하는 자립형 부스 냉난방 시스템.
삭제
삭제