KR102145907B1 - 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상변화물질의 잠열을 이용하여 건축물의 냉난방비용을 절감할 수 있고, 기온의 급상승 또는 급강하에 따른 상변화물질의 고화를 방지하면서 효과적인 냉난방을 구현할 수 있는 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 피시엠 패널은 피시엠 패널에 있어서, 패널 형태의 몸체에 제어라인 수용홈이 형성되고 PCM물질이 내장되는 PCM흡수부재; 상기 PCM흡수부재가 수용, 밀봉되는 밀봉시트; 상기 제어라인 수용홈에 삽입되도록 밀봉시트에 설치되는 PCM제어라인; 및 상면에 상기 PCM제어라인이 안착되고 상기 밀봉시트에 결합되는 단열시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템{PANEL WITH PHASE CHANGE MATERIAL AND COOLING AND HEATING SYSTEM USING IT}
본 발명은 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 상변화물질의 잠열을 이용하여 건축물의 냉난방비용을 절감할 수 있고, 기온의 급강하에 따른 상변화물질의 고화를 방지하면서 효과적인 냉난방을 구현할 수 있는 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템에 관한 것이다.
현대사회는 에너지 사용이 급격하게 증가하고 있고 화석 에너지의 고갈과 화석 에너지의 사용에 따른 환경오염으로 에너지 문제와 환경 문제를 동시에 해결하기 위한 다양한 단열재에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한 건축물의 에너지 절감을 위한 단열재는 전통적으로 미네랄울, 폴리우레탄 등의 단열재가 사용되었고, 최근에는 VIP (Vacuum Insulation Panel), 에어로젤이 주목받고 있으며, VIM (Vacuum Insulation Material), DIM (Dynamic Insulation Material) 등이 연구되고 있다.
근래에는 에너지 효율을 극대화하기 위해서 높은 열용량을 갖는 새로운 열전달 매체를 사용하는 연구가 진행되어 왔으며, 특히, 상변화물질을 이용한 잠열 축열법에 관한 연구가 진행되어 왔다.
상변화물질(Phase Change Material, PCM)은 특정한 온도에서 온도변화 없이 고체에서 액체, 또는 액체에서 기체로 또는 그 반대방향으로 상이 변하면서 많은 열을 흡수 또는 방출할 수 있는 물질을 의미한다. 이러한 상변화물질로 충진된 판넬을 건물 벽체, 천장, 바닥 등에 적용함으로써 상변화물질의 잠열에 의해 실내의 열적변화를 흡수하는 축열기능에 의해 급속한 실내온도 변화를 완화시킬 수 있으며 이로 인해 건축물의 에너지 절감을 달성할 수 있다.
이러한 잠열을 이용한 열에너지 저장방법인 잠열 축열법은 단위 부피당 혹은 단위 무게당 많은 양의 열을 저장할 수 있다.
그러나, 잠열을 이용한 축열방법에서 상변화물질은 대개 -40℃ 내지 80℃의 용융온도를 가지고 있으며, 온도변화에 따른 액상화로 인한 상변화물질의 유출로 인하여 성형가공하여 실생활에 적용하기 어려운 문제가 있다.
최근에는 상변화물질이 수용된 패널 형태의 PCM 패널이 개발되어 건축물의 지붕이나 외벽에 설치하는 방법이 시도되고 있으나, 우리나라와 같이 동절기에 기온이 급격하게 하강하는 지역의 경우 상변화물질이 고화되어 제기능을 수행할 수 없고, 오히려 냉기를 실내로 방출함에 따라 난방효율을 저하시키므로 실질적인 적용이 불가능한 상태에 있다.
이에 따라 동절기에도 상변화물질의 고화를 방지하면서 효과적인 냉난방을 구현할 수 있는 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템의 개발이 필요한 실정에 있다.
일본등록특허 JP6093021B "잠열 축열 바닥구조" 한국공개특허 제10-2017-0084419호 "상변화 물질의 잠열과 태양열을 이용하는 건물의 열교환 시스템"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 상변화물질의 잠열을 이용하여 건축물의 냉난방비용을 절감할 수 있고, 기온의 급강하에 따른 상변화물질의 고화를 방지하면서 효과적인 냉난방을 구현할 수 있도록 한 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 피시엠 패널은 피시엠 패널에 있어서, 패널 형태의 몸체에 제어라인 수용홈이 형성되고 PCM물질이 내장되는 PCM흡수부재; 상기 PCM흡수부재가 수용, 밀봉되는 밀봉시트; 상기 제어라인 수용홈에 삽입되도록 밀봉시트에 설치되는 PCM제어라인; 및 상면에 상기 PCM제어라인이 안착되고 상기 밀봉시트에 결합되는 단열시트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 피시엠 패널은 피시엠 패널에 있어서, 패널 형태의 몸체에 제어라인 수용홈이 형성되고 PCM물질이 내장되는 PCM흡수부재; 상기 PCM흡수부재가 수용, 밀봉되는 밀봉시트; 상기 제어라인 수용홈에 삽입되도록 밀봉시트에 설치되는 PCM제어라인; 상면에 상기 PCM제어라인이 안착되고 상기 밀봉시트에 결합되는 단열시트; 및 상기 PCM흡수부재의 온도가 특정 온도 이상으로 가열될 경우 상기 단열시트와의 사이에 단열용 공기층이 형성되도록 작동되는 공기층형성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기층형성부재는 상기 PCM제어라인에 삽입되고 특정 변태온도에서 변태되는 형상기억소재에 의해 팽창편을 갖는 원형링으로 구성될 수 있다.
상기 PCM제어라인은 파형 구조로 배치되고, 양단부에 결합되는 연결커넥터에 의해 인접하는 상기 PCM제어라인이 서로 접속될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템은, 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템에 있어서, 건축물에 설치되는 피시엠 패널; 건축물의 실내에 배치되는 실내온도감지센서; 상기 피시엠 패널에 배치되는 PCM온도감지센서; 상기 PCM제어라인과 접속되는 배관을 포함하는 냉난방모듈; 및 상기 실내온도감지센서와 상기 PCM온도감지센서로부터 인가되는 감지신호에 따라 상기 냉난방모듈을 제어하는 PCM제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉난방모듈은 냉기 및 온기를 생성하는 냉난방기, 상기 냉난방기로부터 공급되는 유체가 유동되도록 접속되고 건축물의 내부로 배치되는 공급측 배관, 상기 공급측 배관과 연결되어 유체가 회수되는 회수측 배관, 상기 PCM제어라인의 입구측에 유체를 공급하도록 접속되는 PCM공급측 배관, 상기 PCM제어라인의 출구측에 접속되어 유체가 회수되는 PCM회수측 배관, 상기 공급측 배관 및 상기 PCM공급측 배관 사이에 접속되는 제1 제어밸브, 및 상기 회수측 배관 및 상기 PCM회수측 배관 사이에 접속되는 제2 제어밸브를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 냉난방모듈은 상기 PCM회수측 배관에 접속되는 보조 냉난방기, 상기 보조 냉난방기로 유입되는 유체의 흐름을 제어하도록 유입부에 접속되는 제3 제어밸브, 및 상기 보조 냉난방기로부터 배출되는 유체의 흐름을 제어하도록 제4 제어밸브를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템은 건축물에 설치되는 태양전지모듈; 및 상기 태양전지모듈로부터 생성된 전기에너지를 저장하는 배터리부를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템에 의하면, 상변화물질의 잠열에 의해 실내의 열적변화를 흡수하는 축열기능에 의해 급속한 실내온도 변화를 완화시킬 수 있어서 건축물의 에너지비용을 절감할 수 있고, 건축물에 구비되는 냉난방모듈과 연계하여 기온의 급강하에 따른 상변화물질의 고화를 방지하면서 효과적인 냉난방을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 나타낸 사시도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 나타낸 분리사시도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 나타낸 단면도,
도4a 및 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널의 변형예를 설명하기 위한 도면,
도5a 및 도5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널의 변형예의 작용을 설명하기 위한 단면도,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템을 설명하기 위한 개략적인 모식도,
도7a 및 도7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템의 작용을 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도7b에 의거하여 상세히 설명하고, 도1 내지 도7b에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 나타낸 사시도, 도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 나타낸 분리사시도, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 나타낸 단면도이다.
도1 내지 도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널(p)은 건축물의 천정이나 외벽에 설치할 수 있도록 판형 구조로 형성된 것으로서, PCM흡수부재(1), 밀봉시트(2), PCM제어라인(3) 및 단열시트(4)로 구성되어 있다.
PCM흡수부재(1)는 도3에 도시된 바와 같이 패널 형태의 몸체에 제어라인 수용홈(12)이 형성되고 PCM물질(미도시, PCM흡수부재에 스며들어 흡수됨에 따라 도시하지 않음)이 내장되는 구성요소로서, 액상의 상변화물질(이하 'PCM'이라 함)이 용이하게 침투할 수 있는 소재로 형성된 것이라면 섬유 웹 등으로 다양하게 형성할 수 있지만, 본 실시예에서는 PCM제어라인(3)이 수용되는 홈을 형성할 수 있도록 스폰지 형태로 발포된 합성수지 폼으로 구성되어 있다.
예컨대, 합성수지 폼은 꽃꽂이용 폼으로 널리 사용되고 있는 플로럴 폼으로 형성되어 있다. 이 플로럴 폼은 주지된 바와 같이 페놀-포름알데히드(PF) 또는 우레아-포름알데히드(UF)수지, 계면활성제, 침윤제, 분출제 등을 포함하여 제작된다.
PCM은 전달되는 열을 흡수하고 있다가 외부온도 또는 실내온도가 상변화 기준 온도 이하로 낮아질 경우 흡수하고 있던 열을 다시 방출함으로써, 동절기에 건축물의 열효율을 높이고 건축물의 난방부하를 저감시키는 효과를 발휘한다.
그리고, PCM은 동절기나 태양광이 조사되지 않아 온도가 상대적으로 낮은 저녁시간에 흡수한 열을 방출하게 됨으로써 건축물의 내부 온도가 큰폭으로 낮아지는 것을 방지하며 내부(실내) 온도를 효과적으로 유지할 수 있도록 한다.
여기서, 상변화 기준 온도는 PCM이 상변화되는 시점의 온도를 의미한다. 예컨대 온도가 20℃에서 상변화된다면 상변화 기준 온도는 20℃임을 의미하는 것으로서, 이러한 PCM은 공지된 다양한 상변화물질 중에 어느 하나가 채용됨으로써 상변화 기준 온도를 다양한 온도로 설정할 수 있다.
제어라인 수용홈(12)은 PCM제어라인(3)의 배치 형태에 따라 다양하게 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 지그재그 형태의 파형 구조로 요입되어 있다.
한편, 밀봉시트(2)는 PCM을 포함하는 PCM흡수부재(1)가 수용되는 밀봉부재로서, 합성수지 필름지로 형성되어 있다. 예컨대, 밀봉시트(2)는 합성수지 필름지에 의해 PCM흡수부재(1)의 형상에 맞게 수용공간이 마련되도록 성형된 하부시트부(21)와, PCM흡수부재(1)가 수용된 하부시트부(21)의 상부 개구부에 부착되어 밀봉작용을 수행하는 상부시트부(22)로 구성되어 있다. 이때 밀봉시트(2)의 하부시트부(21)는 PCM흡수부재(1)의 제어라인 수용홈(12)과 대응하는 형상의 수용돌부(23)이 형성된다.
PCM제어라인(3)은 단열시트(1)의 상면에 안착된 상태에서 제어라인 수용홈(12)에 삽입되도록 밀봉시트(2)에 설치되는 구성요소로서, 합성수지 호스로 구성되어 있다.
그리고, PCM제어라인(3)은 제어라인 수용홈(12)에 삽입되어 파형 구조로 배치되고, 양단부에 결합되는 연결커넥터(5)에 의해 인접하는 PCM제어라인(3)이 서로 접속되도록 되어 있다.
단열시트(4)는 상면에 PCM제어라인(3)이 안착되고 밀봉시트(2)에 접착 등의 방식으로 결합되는 면상체로서, 단열 특성이 우수한 소재로 형성된 면상 구조의 부재를 제한 없이 선택하여 구성할 수 있다.
첨부도면, 도4a 및 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널의 변형예를 설명하기 위한 도면으로서, 도4a는 분리사시도, 도4b는 피시엠 패널에 구비되는 공기층형성부재의 변형 전후의 형상을 나타낸 사시도이다. 도5a 및 도5b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널의 변형예의 작용을 설명하기 위한 단면도로서, 일 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도4a 내지 도5b를 참조하면, 본 발명의 변형예에 따른 피시엠 패널은 패널 형태의 몸체에 제어라인 수용홈(12)이 형성되고 PCM물질이 내장되는 PCM흡수부재(1), PCM흡수부재(1)가 수용, 밀봉되는 밀봉시트(2), 제어라인 수용홈에 삽입되도록 밀봉시트(2)에 설치되는 PCM제어라인(3), 및 상면에 PCM제어라인(3)이 안착되고 밀봉시트(2)에 결합되는 단열시트(4)를 구비하되, PCM흡수부재(1)의 온도가 기준온도 이상으로 가열될 경우 단열시트(4)와의 사이에 단열용 공기층(6)이 형성되도록 하는 조절하는 공기층형성부재(7)가 더 구성되어 있다.
공기층형성부재(7)는 PCM흡수부재(1)의 온도가 기준온도 이상으로 가열될 경우 도5b에 도시된 바와 같이 단열시트(4)를 하방으로 밀어내 밀봉시트(2)의 저면과 단열시트(4) 상면 사이에 단열용 공기층(6)이 형성되도록 하는 기능을 수행할 수 있다면 특별한 제한 없이 다양한 구조로 형성될 수 있다.
예컨대, 공기층형성부재(7)는 특정 변태온도에서 변태되는 형상기억소재로 형성되어 PCM제어라인(3)에 일정한 간격으로 설치되어 있다.
바람직하게 공기층형성부재(7)는 주지된 형상기억합금이나 형상기억수지 소재의 띠형 박판에 의해 구성되는 것으로서, 팽창편(72)을 갖는 원형링(71)으로 형성되어 있다. 이때, 공기층형성부재(7)의 변태온도는 한국의 하절기 기온을 고려하여 20℃ 내지 30℃ 범위에서 팽창되도록 조성된 형상기억합금을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 변형예에 따른 피시엠 패널의 작용을 간략하게 설명하면 도5a에 도시된 바와 같이 PCM제어라인(3)에 일정한 간격으로 설치된 공기층형성부재(7)는 변태온도 범위에 있지 않을 경우, 형태의 변화가 없으므로 단열시트(4)의 상면이 밀봉시트(2)의 저면에 밀착된 상태를 유지한다. 이러한 상태에서 PCM흡수부재(1)의 온도가 변태온도으로 가열될 경우 도5b에 도시된 바와 같이 공기층형성부재(7)가 팽창되므로 원형링(71)이 전체적으로 팽창되면서 팽창편(72)이 변태되므로 단열시트(4)의 상면을 밀어내 밀봉시트(2)의 저면과 단열시트(4) 상면 사이에 단열용 공기층(6)을 형성하게 된다.
이러한 단열용 공기층(6)의 단열 특성은 단열분야에서 널리 알려진 바와 같이 어떠한 단열소재보다도 우수한 단열작용을 수행하므로 열기가 하방으로 전도되는 현상을 차단하여 하절기에 실내온도가 상승되는 현상을 줄일 수 있는 효과를 발휘하게 된다.
첨부도면, 도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템을 설명하기 위한 개략적인 모식도, 도7a 및 도7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템의 작용을 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도6 내지 도7b를 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템은 건축물의 천정이나 외벽에 설치되는 피시엠 패널(p), 건축물의 실내에 배치되어 실내온도를 감지하는 실내온도감지센서(81), 피시엠 패널(p)의 온도를 감지하도록 이에 접하여 배치되는 PCM온도감지센서(82), PCM제어라인(3)과 접속되는 배관을 포함하는 냉난방모듈(9), 및 건축물의 내부 온도를 외기와 피시엠 패널의 상태를 제어하는 PCM제어부(86)로 구성되어 있다.
상기 냉난방모듈(9)은 냉기 및 온기를 생성하는 냉난방기(91)가 구비된 것으로서, 여기서 냉난방기는 냉난방겸용 에어컨 등의 다양한 냉난방수단이 설치될 수 있지만 본 실시예에서는 대표적으로 냉,온수를 생성하는 보일러로 구성될 수 있다. 이때, 보일러는 용수를 가열하여 온수를 생성하는 가열장치(미도시)와, 용수를 냉각하여 냉수를 생성하는 쿨러와 같은 냉각장치(미도시)가 구비되는 한편 냉,온수를 압송하여 순환시키는 순환펌프(미도시) 등이 구비되어 있다.
냉난방모듈(9)을 구성하는 배관은 냉난방기로부터 공급되는 유체가 유동되도록 건축물의 내부로 배치되어 난방기능을 수행하는 공급측 배관(92), 공급측 배관(92)과 연결되어 유체가 회수되는 회수측 배관(93), PCM제어라인(3)의 입구측에 접속되어 피시엠 패널의 내부로 유체를 공급하는 PCM공급측 배관(94), 및 PCM제어라인(3)의 출구측에 접속되어 유체가 회수되는 PCM회수측 배관(95)이 구비되어 있다.
그리고, 배관에는 공급측 배관(92) 및 PCM공급측 배관(94) 사이에 접속되는 제1 제어밸브(96), 회수측 배관(93)과 PCM회수측 배관(95) 사이에 접속되는 제2 제어밸브(97)가 구비되어 있다.
또한, 냉난방모듈(9)은 PCM회수측 배관(95)에 접속되는 보조 냉난방기(91a), 보조 냉난방기(91a)로 유입되는 유체의 흐름을 제어하도록 유입부에 접속되는 제3 제어밸브(98), 및 보조 냉난방기(91a)로부터 배출되는 유체의 흐름을 제어하도록 제4 제어밸브(99)가 구비되어 있다. 여기서, 보조 냉난방기(91a)는 통상 라지에이터 등으로 호칭되며 냉기 및 온기를 방출하는 열방출기로 구성된다.
그리고, 제1 내지 제4 제어밸브(96,97,98,99)는 유체의 흐름방향이 3개인 쓰리-웨이 밸브(3-way valve)로 구성되는 것으로서, 이 쓰리-웨이 밸브는 내부에 유체의 흐름을 개폐하도록 볼, 디스크 등으로 구성된 개폐부가 마련된 밸브체와, 밸브체의 개폐부에 회전력을 인가하는 밸브액츄에이터가 구비된 전동식밸브로 구성되어 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템은 건축물의 지붕 외부나 외벽에 설치되는 태양전지모듈(83)과, 태양전지모듈(83)로부터 생성된 전기에너지를 저장하는 배터리부(84)가 구성되어 있다.
PCM제어부(86)는 실내온도감지센서(81)와 PCM온도감지센서(82)로부터 인가되는 감지신호에 따라 냉난방모듈(9)을 제어하는 구성으로서, 제어동작을 수행하는 마이컴, 희망하는 실내온도의 설정, 전원의 온/오프동작 등의 다양한 입력신호를 입력하는 입력부(미도시)와, 실내온도감지센서(81)와 PCM온도감지센서(82)로부터 감지된 실외 및 실내온도, 희망온도 등을 디스플레이하는 표시부(미도시) 등이 구비되어 있다.
그리고, PCM제어부(86)는 태양전지모듈(83) 및 배터리부(84)를 제어하고, 배터리부(84)에 저장된 전원을 이용하여 냉난방기(91)의 구동을 제어하는 제어동작을 수행하도록 되어 있다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템의 작용을 간략하게 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템은 천정에 설치된 피시엠 패널(p)이 열 흐름을 차단하여 건축분야에서 적용된 주지된 기술에서 알 수 있는 바와 같은 기본적인 단열작용을 수행한다. 이때, 피시엠 패널(p)은 상변화물질의 잠열에 의해 실내의 열적변화를 흡수하는 축열기능에 의해 급속한 실내온도 변화를 완화시킬 수 있으며 이로 인해 건축물의 에너지 절감을 달성할 수 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템은 실내외의 온도가 고온인 하절기의 경우 실내온도감지센서(81)로부터 감지된 실내온도가 PCM온도감지센서(82)로부터 감지된 온도보다 높을 경우 PCM제어부(86)의 제어하에 냉난방기(91)에 구비된 순환펌프를 작동시켜 용수를 순환시킴으로써 냉방모드를 시행할 수 있다.
이러한 냉방모드는 유체의 흐름방향이 PCM공급측 배관(94), PCM제어라인(3), PCM회수측 배관(95)으로 이어지도록 제1 제어밸브(96) 및 제2 제어밸브(97)를 작동시키게 되면 유동되는 유체는 PCM제어라인(3)을 경유하면서 피시엠 패널(p)과의 열교환을 통해 냉기를 얻어 차가운 상태로 변환된다. 이때, 차가워진 유체는 도7a에서 굵은 실선으로 도시된 바와 같이 유동방향이 보조 냉난방기(91a)를 경유하도록 제3 제어밸브(98) 및 제4 제어밸브(98)를 작동시키게 되면 보조 냉난방기(91a)가 냉기를 실내공간으로 방출하여 실내온도를 낮추는 작용을 수행한다.
한편 동절기의 경우 PCM제어부(86)는 도7b에서 굵은 실선으로 도시된 바와 같이 제1 및 제2 제어밸브(96,97)의 개폐동작을 제어하여 냉난방기(91)로부터 생성된 온수가 공급측 배관(92)과 회수측 배관(93)을 경유하여 바닥 난방을 수행하도록 하는 메인 난방을 수행한다. 이러한 메인 난방 과정에서 실내온도가 PCM온도감지센서(82)로부터 감지되는 온도보다 낮을 경우 유체의 흐름방향이 PCM공급측 배관(94), PCM제어라인(3), PCM회수측 배관(95)으로 이어지도록 하는 난방모드를 수행할 수 있다.
이러한 난방모드의 수행과정에서 외기 온도의 급격한 하강으로 피시엠 패널의 감지온도가 상변화온도보다 낮아져 피시엠 패널이 고체상태로 고화됨에 따라 제기능을 수행할 수 없게 되는 혹한기의 경우에는 도7b에서 굵은 실선으로 도시된 바와 같이 PCM온도감지센서(82)로부터 인가되는 감지신호에 따라 피시엠 패널(p)의 고화 온도를 판단하여 냉난방모듈(9)을 작동시켜 온수를 PCM제어라인(3)을 공급함으로써 고화상태이거나 고화상태로 진행하려는 PCM을 액체상태로 상변화를 유도할 수 있어서 피시엠 패널이 제기능을 수행하지 못하거나 피시엠 패널의 고화로 인해 냉기가 실내로 방출되는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 여기서, PCM제어부(86)는 건축물의 외부에 설치된 실외온도감지센서(85)와 PCM온도감지센서(82)로부터 감지되는 감지신호를 통해 피시엠 패널(p)의 고화를 검출하거나 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템은 전술한 냉방모드 및 난방모드의 운영시에 태양전지모듈(83)로부터 생성된 전기에너지를 배터리부(84)에 저장하여 활용할 수 있으므로 냉난방비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 피시엠 패널 및 이를 이용한 건축물의 냉난방 시스템를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.
상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
p:피시엠 패널 1:PCM흡수부재
12:제어라인 수용홈 2:밀봉시트
3:PCM제어라인 4:단열시트
5:연결커넥터 6:단열용 공기층
7:공기층형성부재 81:실내온도감지센서
82:PCM온도감지센서 83:태양전지모듈
84:배터리부 85:실외온도감지센서
86:PCM제어부 9:냉난방모듈
91:냉난방기 91a:보조 냉난방기
92:공급측 배관 93:회수측 배관
94:PCM공급측 배관 95:PCM회수측 배관
96:제1 제어밸브 97:제2 제어밸브
98:제3 제어밸브 99:제4 제어밸브

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템에 있어서,
    건축물에 설치되는 피시엠 패널; 건축물의 실내에 배치되는 실내온도감지센서; 상기 피시엠 패널에 배치되는 PCM온도감지센서; 냉난방모듈; 및 상기 실내온도감지센서와 상기 PCM온도감지센서로부터 인가되는 감지신호에 따라 상기 냉난방모듈을 제어하는 PCM제어부를 포함하고,
    상기 피시엠 패널은 패널 형태의 몸체에 제어라인 수용홈이 형성되고 PCM물질이 내장되는 PCM흡수부재; 상기 PCM흡수부재가 수용, 밀봉되는 밀봉시트; 상기 제어라인 수용홈에 삽입되도록 밀봉시트에 설치되는 PCM제어라인; 상면에 상기 PCM제어라인이 안착되고 상기 밀봉시트에 결합되는 단열시트; 및 상기 PCM흡수부재의 온도가 특정 온도 이상으로 가열될 경우 상기 단열시트와의 사이에 단열용 공기층이 형성되도록 작동되고 형상기억소재에 의해 팽창편을 갖는 원형링으로 형성되어 상기 PCM제어라인에 설치되는 공기층형성부재;를 포함하고,
    상기 냉난방모듈은 냉기 및 온기를 생성하는 냉난방기, 상기 냉난방기로부터 공급되는 유체가 유동되도록 접속되고 건축물의 내부로 배치되는 공급측 배관, 상기 공급측 배관과 연결되어 유체가 회수되는 회수측 배관, 상기 PCM제어라인의 입구측에 유체를 공급하도록 접속되는 PCM공급측 배관, 상기 PCM제어라인의 출구측에 접속되어 유체가 회수되는 PCM회수측 배관, 상기 공급측 배관 및 상기 PCM공급측 배관 사이에 접속되는 제1 제어밸브, 및 상기 회수측 배관 및 상기 PCM회수측 배관 사이에 접속되는 제2 제어밸브를 포함하고,
    상기 PCM회수측 배관에 접속되는 보조 냉난방기, 상기 보조 냉난방기로 유입되는 유체의 흐름을 제어하도록 유입부에 접속되는 제3 제어밸브, 및 상기 보조 냉난방기로부터 배출되는 유체의 흐름을 제어하도록 제4 제어밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피시엠 패널을 이용한 건축물의 냉난방 시스템.
  4. 삭제
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