KR102095882B1 - 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템은 제 1압축기, 제 1응축기, 제 1팽창기, 제 1증발기를 구비하여 제 1냉매회로를 구비하는 냉장고와, 제 2압축기, 제 2응축기, 제 2팽창기, 제 2증발기를 구비하여 제 2냉매회로를 구비하는 공기조화기와, 상기 제 1응축기와 상기 제 2응축기에서 발생된 열을 축열시키는 축열조와, 상기 제 2증발기에서 발생된 냉기를 축열하는 냉축열조를 구비한다.

Description

가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템{heating and cooling system of building using an electric apparatus}
본 발명은 냉, 난방시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가전기기에서 발생하는 응축열, 냉열을 이용한 건물의 냉, 난방시스템에 관한 것이다.
일반적으로 냉동사이클(이를 '냉동시스템'이라고도 함)은 압축기, 응축기, 팽창기 및 증발기의 폐회로로 구성되며, 폐회로를 냉매가 순환하면서 냉열을 발생시키거나 온열을 발생시키게 된다.
압축기에서 압축된 냉매는 응축기를 통해 액상으로 응축되고, 팽창기에서 팽창한 후, 증발기에서 증발된다. 증발기에서는 액상의 냉매가 기상의 냉매로 증발되면서 주변의 잠열을 빼앗으며 냉열를 발생시키게 된다.
이러한 냉동시스템이 적용되는 대표적인 가전기기로는 냉장고와 공기조화기가 있다.
냉장고는 내부에 냉동사이클 구성요소들을 포함하여 냉동사이클의 증발기에서 발생한 냉기로 저장고 내부에 저장된 저장물을 냉동 또는 냉장할 수 있도록 한 장치이다. 냉장고의 저장고는 증발기에서 발생한 냉기로 채워지고, 냉장고 저장고 외부(일반적으로 후면)에 위치한 응축기에서는 응축열이 발생하게 된다. 냉장고 저장고는 냉기가 채워져 저장고 내부의 음식들은 저장할 수 있지만 냉장고 외부에 위치한 응축기에서는 응축열이 발생하게 되므로, 응축기에서 발생된 응축열은 여름철 실내의 냉방부하로 작용하게 된다.
한편, 공기조화기는 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 압축기로부터 압축된 냉매가 유입되어 액상으로 응축되는 동시에 주위로 응축열을 전달하는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 팽창되는 팽창기와, 상기 팽창기를 통과하여 팽창된 냉매가 증발되면서 주위로부터 증발열을 흡수하는 열교환기인 증발기로 구성된다.
이와 같은 공기조화기는 일반적으로 실내기와 실외기로 분리된 형태를 가진다. 실내기에는 냉각장치를 설치하여 실내를 냉방하게 되고, 실외기에는 압축기와 응축기가 설치되어 응축기에서 발생된 열을 실외측으로 방출하게 된다.
이와 같은 실내기와 실외기는 냉매 배관으로 연결되어 냉동사이클을 형성하게 된다.
이와 같이 냉장고의 응축기에서 발생된 응축열은 여름철에는 냉방부하로 작용하며, 공기조화기의 응축기에서 발생된 응축열은 실외로 버려질 뿐 활용되지 못하는 실정이었다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0024660호(2010.03.08. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명은 냉장고, 공기조화기와 같은 가전기기에서 버려지는 응축열을 활용하여 건물의 난방 등에 활용할 수 있는 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템을 제공한다.
또한, 여름철 바닥을 냉방할 수 있는 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템을 제공한다.
또한, 언제든지 온수뿐만 아니라 냉수도 취수하여 사용할 수 있는 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템은 제 1압축기, 제 1응축기, 제 1팽창기, 제 1증발기를 가지는 제 1냉매회로를 구비하는 냉장고; 제 2압축기, 제 2응축기, 제 2팽창기, 제 2증발기를 가지는 제 2냉매회로를 구비하는 공기조화기; 상기 제 1응축기와 상기 제 2응축기에서 발생된 응축열을 축열시키는 축열조; 및 상기 제 2증발기에서 발생된 냉열를 축열하는 냉축열조를 구비할 수 있다.
또한, 상기 축열조에 저장된 온수와 열교환하여 바닥을 난방하는 바닥난방장치를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 냉축열조에 저장된 냉수와 열교환하여 바닥을 냉방하는 바닥냉방장치를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 축열조에 저장된 온수와 열교환하여 온기를 방출하는 온기방출장치를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 냉축열조에 저장된 냉수와 열교환하여 냉기를 방출하는 냉기방출장치를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 축열조 및 냉축열조에는 각각 취수관이 구비되어 온수 및 냉수의 취수가 가능하다.
본 발명에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템에 의하면, 냉장고, 공기조화기와 같은 가전기기에서 버려지는 응축열 등을 활용하여 건물의 난방 등에 활용할 수 있으므로, 건물을 난방 또는 냉방할 때 사용되는 에너지를 줄일 수 있다.
또한, 여름철 바닥을 냉방할 수 있으므로, 공기조화기 사용에 의한 전기 사용료 등을 낮출 수 있다.
또한, 언제든지 온수뿐만 아니라 냉수도 취수하여 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템의 회로도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템의 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템은 제 1압축기(110), 제 1응축기(120), 제 1팽창기(130), 제 1증발기(140)를 가지는 제 1냉매회로(C1)를 구비하는 냉장고(100); 제 2압축기(210), 제 2응축기(220), 제 2팽창기(230), 제 2증발기(240)를 가지는 제 2냉매회로(C2)를 구비하는 공기조화기(200); 상기 제 1응축기(120)와 상기 제 2응축기(220)에서 발생된 응축열을 축열시키는 축열조(300); 및 상기 제 2증발기(240)에서 발생된 냉열를 축열하는 냉축열조(400)를 구비한다.
냉장고(100)는 냉매를 고온, 고압의 기체상태 냉매로 압축시키는 제 1압축기(110)와, 상기 제 1압축기(110)에서 압축된 냉매를 응축시키는 제 1응축기(120)와, 상기 제 1응축기(120)에서 응축된 냉매를 팽창시켜 저온, 저압의 상태로 변환시키는 제 1팽창기(130)와, 상기 제 1팽창기(130)에서 팽창된 저온, 저압의 냉매를 증발시키는 제 1증발기(140)를 구비한다. 이러한 제 1압축기(110), 제 1응축기(120), 제 1팽창기(130), 제 1증발기(140)는 제 1냉매관(101)에 의해 연결되어 제 1냉매회로(C1)를 형성하게 된다.
이때 제 1압축기(110), 제 1팽창기(130), 제 1증발기(140)는 냉장고의 내부에 위치한다. 특히, 제 1증발기(140)에서 발생된 냉열은 냉장고(100)의 저장고 내부에 저장된 저장물을 오랫동안 보관할 수 있도록 한다.
이에 반해, 제 1응축기(120)는 냉장고(100) 내부에 존재하는 것이 아니라 축열조(300) 내부에 존재한다. 일반적으로 냉장고에서는 응축기가 냉장고의 후면에 위치하여 공기와 열교환하여 응축기를 흐르는 냉매를 냉각시키게 되는데, 본 실시예에 따른 냉장고(100)에서는 제 1응축기(120)가 축열조(300) 내부에 존재함으로써, 제 1응축기(120)를 흐르는 냉매가 가지고 있는 열은 축열조(300) 내부에 채워져 있는 물과 열교환을 하게 된다. 따라서, 제 1응축기(120)를 흐르는 냉매는 온도가 낮아져 응축되고, 축열조(300) 내부에 저장된 물은 데워지게 되며, 축열조(300) 내부에는 열이 축열되게 된다. 이와 같이 제 1응축기(120)가 축열조(300) 내부에 존재하는 냉장고(100)를 형성하기 위해서는 일반적으로 가전제품 매장에서 판매되는 냉장고의 형태로는 구현되기 힘들 수 있다. 따라서 상기 냉장고(100)는 건물에 고정되어 설치되는 빌트인 타입의 냉장고가 이용될 수 있다.
한편, 공기조화기(200)는 냉매를 고온, 고압의 기체상태 냉매로 압축시키는 제 2압축기(210), 상기 제 2압축기(210)에서 압축된 냉매를 제 2응축기(220)와, 제 2응축기(220)에서 응축된 냉매를 팽창시켜 저온, 저압의 상태로 변환시키는 제 2팽창기(230)와, 상기 제 2팽창기(230)에서 팽창된 저온, 저압의 냉매를 증발시키는 제 2증발기(240)를 구비한다.
이러한 제 2압축기(210), 제 2응축기(220), 제 2팽창기(230), 제 2증발기(240)는 제 2냉매관(201)에 의해 연결되어 제 2냉매회로(C2)를 형성하게 된다.
일반적으로 공기조화기는 실내기와 실외기로 분리된 형태를 가진다. 실내기에는 증발기와 같은 냉각장치가 설치되어 실내를 냉방하게 되고, 실외기에는 압축기와 응축기가 설치되어 응축기에서 발생된 열을 실외측으로 방출하게 된다. 특히, 실내기에 설치된 증발기는 실내공기와 열교환을 함으로써 실내공기를 냉각시키게 된다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기(200)의 제 2응축기(220)는 축열조(300) 내부에 위치하게 되고, 제 2증발기(240)는 냉축열조(400) 내부에 위치하게 된다.
제 2응축기(220)는 축열조(300) 내부에 존재함으로써, 제 2응축기(220)를 흐르는 냉매는 축열조(300) 내부에 저장된 물과 열교환되어 냉각되고, 축열조(300) 내부에 저장된 물은 제 2응축기(220)의 냉매가 가지고 있는 열과 열교환되어 가열된다.
이에 반해, 제 2증발기(240)는 냉축열조(400) 내부에 존재함으로써, 제 2증발기(240)를 흐르는 냉매가 증발할 때 주위의 열을 빼앗게 되고, 냉축열조(400) 내부에 채워져 있는 물의 열을 빼앗음으로써 냉축열조(400) 내부의 물을 차갑게 유지하게 된다. 즉, 냉축열조(400)에는 냉열이 축열된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 상기 제 1응축기(120)와 상기 제 2응축기(220)에서 발생된 응축열은 축열조(300)에 축열되고, 축열조(300)에 저장된 열은 급탕, 난방, 온장고 등에 사용되는 열을 제공하게 된다.
이에 반해, 제 2증발기(240)에서 발생된 냉열은 냉축열조(400)에 축열되고, 냉축열조(400)에 저장된 냉축열은 냉방, 냉수, 냉장고 등에 사용된다.
한편, 축열조(300)에 저장된 열을 이용하기 위해 바닥난방장치(500)를 더 구비할 수 있다. 바닥난방장치(500)에 구비되는 난방코일(510) 내부를 흐르는 순환수는 축열조(300)에 내부에 구비되는 열교환기(520)에서 축열조(300)에 저장된 온수와 열교환되어 온도가 상승하게 된다. 이와 같이 온도가 상승한 순환수는 각 실내로 공급되어 바닥을 데우게 된다.
또한, 축열조(300)에 저장된 열을 이용하여 온기를 방출하는 온기방출장치(600)를 더 구비할 수 있다. 온기방출장치(600)로는 팬코일유닛, 온장고 등과 같이 온기를 이용하는 장치이면 어느 것이나 가능하다. 온기방출장치(600)에 구비되는 순환파이프(610) 내부를 흐르는 순환수는 축열조(300)의 내부에 구비되는 열교환기(620)에서 축열조(300)에 저장된 온수와 열교환되어 온도가 상승하게 된다. 이와 같이 온도가 상승한 순환수는 팬코일유닛, 온장고 등에서 열을 방출하여 열이 필요한 곳에 사용된다.
한편, 상기 냉축열조(400)에 저장된 냉수와 열교환하여 바닥을 냉방하는 바닥냉방장치(700)를 더 구비할 수 있다. 바닥냉방장치(700)에 구비되는 냉방코일(710) 내부를 흐르는 순환수는 냉축열조(400)에 내부에 구비되는 열교환기(720)에서 냉축열조(400)에 저장된 냉수와 열교환되어 온도가 하강하게 된다. 이와 같이 온도가 하강한 순환수는 각 실내로 공급되어 바닥을 식히게 된다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템에 의하면, 여름철 에어컨디셔너를 가동하지 않고 바닥을 냉방할 수 있다. 사용자와 직접 접촉하는 바닥의 온도를 낮춤으로써 냉방의 효과를 높일 수 있다. 또한, 여름철 열대야 등이 발생하더라도 사용자가 쉽게 극복할 수 있도록 도와준다.
또한, 냉축열조(400)에 저장된 냉열을 이용하여 냉기를 방출하는 냉기방출장치(800)를 더 구비할 수 있다. 냉기방출장치(800)로는 팬코일유닛, 냉장고 등과 같이 냉기를 이용하는 장치이면 어느 것이나 가능하다. 냉기방출장치(800)에 구비되는 순환파이프(810) 내부를 흐르는 순환수는 냉축열조(400)에 내부에 구비되는 열교환기(820)에서 냉축열조(400)에 저장된 냉수와 열교환되어 온도가 하강하게 된다. 이와 같이 온도가 하강한 순환수는 팬코일유닛, 냉장고 등에서 냉기를 방출하여 냉기가 필요한 곳에 사용된다.
한편, 축열조(300)에는 온수 취수관(310)이 구비될 수 있다. 따라서 사용자는 욕실 등과 같이 온수가 필요한 곳에서 축열조(300) 내부에 저장된 온수를 쉽게 취출하여 사용할 수 있다.
그리고, 냉축열조(400)에는 냉수 취수관(410)이 구비될 수 있다. 따라서 사용자는 욕실 등과 같이 여름철에 냉수가 필요한 곳에서 냉축열조(400) 내부에 저장된 냉수를 쉽게 취출하여 사용할 수 있다.
다음으로, 상술한 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템의 동작에 대해 상세히 설명한다.
겨울철의 경우, 축열조(300)에 저장된 온수를 많이 활용하게 된다. 온수 취수관(310)을 이용하여 급탕을 하게 되고, 바닥난방장치(500)를 이용하여 바닥을 난방하게 되며, 팬코일유닛(fan coil unit), 온장고 등과 같은 온기방출장치(600)를 이용하여 실내 공기를 가열하거나 음료를 따듯하게 보관할 수 있다. 또한, 냉축열조(400)에 저장된 냉수를 취출하여 사용할 수 있으며, 냉장고 등과 같은 냉기방출장치(800)를 이용할 수 있다.
여름철의 경우, 냉축열조(400)에 저장된 냉수를 많이 활용하게 된다. 냉수 취수관(410)을 이용하여 냉수를 사용할 수 있고, 바닥냉방장치(700)를 이용하여 바닥을 냉방하게 되며, 팬코일유닛(fan coil unit), 냉장고 등과 같은 냉기방출장치(800)를 이용하여 실내 공기를 냉각시키거나 음료를 차갑게 보관할 수 있다. 또한, 축열조(300)에 저장된 온수를 취출하여 사용할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템에 대해 설명하였다. 하지만, 상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 냉장고 200: 공기조화기
300: 축열조 400: 냉축열조
500: 바닥난방장치 600: 온기방출장치
700: 바닥냉방장치 800: 냉기방출장치

Claims (6)

  1. 제 1압축기, 제 1응축기, 제 1팽창기, 제 1증발기를 가지는 제 1냉매회로를 구비하는 냉장고와,
    제 2압축기, 제 2응축기, 제 2팽창기, 제 2증발기를 가지는 제 2냉매회로를 구비하는 공기조화기와,
    상기 제 1응축기와 상기 제 2응축기에서 발생된 응축열을 축열시키는 축열조와,
    상기 제 2증발기에서 발생된 냉열를 축열하는 냉축열조와,
    상기 축열조에 저장된 온수와 열교환하여 바닥을 난방하는 바닥난방장치와,
    상기 냉축열조에 저장된 냉수와 열교환하여 바닥을 냉방하는 바닥냉방장치를 구비하고,
    상기 축열조 및 냉축열조에는 각각 취수관이 구비되어 온수 및 냉수의 취수가 가능한 것을 특징으로 하는 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 축열조에 저장된 온수와 열교환하여 온기를 방출하는 온기방출장치를 더 구비하는 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 냉축열조에 저장된 냉수와 열교환하여 냉기를 방출하는 냉기방출장치를 더 구비하는 가전기기를 이용한 건물의 냉, 난방시스템.
  6. 삭제
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