KR102191915B1 - 냉방시스템 - Google Patents

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KR102191915B1
KR102191915B1 KR1020190128734A KR20190128734A KR102191915B1 KR 102191915 B1 KR102191915 B1 KR 102191915B1 KR 1020190128734 A KR1020190128734 A KR 1020190128734A KR 20190128734 A KR20190128734 A KR 20190128734A KR 102191915 B1 KR102191915 B1 KR 102191915B1
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이성일
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주식회사 차이에어
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Abstract

본 발명의 목적은 냉방창고에 2개의 축열조를 설치하고, 2개의 축열조를 열교환시켜 냉방수의 온도를 전체적으로 균일하게 유지하게 유지할 수 있게 함과 아울러 냉방수의 차가움을 이용하여 냉방할 수 있는 냉방시스템을 제공한다.
이러한 본 발명은 냉방창고에 구비되며, 냉방창고의 냉기를 흡수하는 휀코일유닛이 설치되어 상기 휀코일유닛에 의해 냉방수를 0~5℃의 온도로 유지하는 1차 축열조; 상기 1차 축열조에 인접하게 구비되며, 냉방수를 10℃의 온도로 유지하는 2차 축열조; 상기 1차 축열조와 2차 축열조에 연결되게 설치되어 1차 축열조와 2차 축열조의 냉방수를 순환시키는 순환배관; 상기 순환배관에 설치되며, 상기 1차 축열조와 2차 축열조를 순환하는 냉방수를 열교환시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에 의해 열교환된 2차 축열조의 냉방수를 배출하여 사용하도록 상기 2차 축열조의 하부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조의 냉방수를 필요부위로 공급하는 배출관과, 상기 2차 축열조의 상부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조에 냉방수를 공급하는 공급관으로 이루어지는 공급배관;을 포함한다.

Description

냉방시스템{Cooling system}
본 발명은 냉방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 축열조를 열교환시켜 냉방수의 온도를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있게 하고 냉방수의 차가움을 이용하여 냉방할 수 있는 냉방시스템에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈 그리고 화석연료의 사용에 따른 지구온난화 등에 따라 재생가능에너지(renewable energy)의 중요성과 비중이 점차 높아지고 있다.
재생가능에너지란, 자연 상태에서 만들어진 에너지를 일컫는데, 이에는 태양에너지, 풍력에너지, 수력에너지, 지열에너지, 생물자원에너지, 조력에너지, 파도에너지 등이 있다.
한편, 대부분의 재생가능에너지는 태양에너지의 변형이므로 그 양이 한정되어 있고 태양에너지의 영향을 크게 받지만 지열에너지는 태양에너지의 영향을 크게 받지 않는다는 점에서 활용도가 높다고 할 수 있다.
따라서 근자에 들어서는 지열 히트펌프를 이용한 냉난방 및 급탕 시스템에 대한 시공 또한 연구 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
그런데, 현재까지 알려져 있는 종래기술의 경우, 그 구조적인 한계로 인해 압축기 및 순환펌프를 구동하기 위한 동력이 필요하기 때문에 냉방, 난방, 급탕운전 시 각각 전력을 소모할 수밖에 없는 문제점이 있다.
그리고 냉난방과 급탕 또는 냉난방이 요구되는 시설에 있어서 종래기술로는 냉방 또는 난방 또는 급탕을 선택적으로 적용할 수밖에 없어 재실자의 냉난방 모드별 선호도를 충분히 반영하지 못하는 문제점이 있다.
예컨대, 열원과 히트펌프를 공용으로 사용하는 시설에서 부하존별로 냉방과 난방을 각각 다르게 요구하는 경우, 종래기술로는 이를 반영할 수 없다.
또한 종래기술의 경우에는 그 구조적인 한계로 인해 냉방 시에도 압축기 구동전력을 사용하므로 에너지 비용의 발생이 높을 수밖에 없으며, 급탕을 적용함에 있어 급탕전용 장비를 별도로 설치하여 시공비용 및 설치면적이 각각 증가되는 문제점이 있다.
결과적으로, 종래기술은 시스템이 복잡해질 수밖에 없고, 시공비가 증가하여 투자비 회수를 지연시키는 요인으로 작용해 고효율의 신/재생에너지인 지열 냉난방시스템 보급 확산을 저해하는 요인으로 작용하였다.
한편으로 냉방운전 비용을 저감하기 위하여 종래에 지열을 직접 부하기기에 공급하여 냉방을 수행하는 시도가 있었으나 지중의 방대한 열원을 효과적으로 이용하는데 미흡하고 열원을 보조할 수 있는 수단이 없어 냉방 초기에 간헐적으로 이용하는데 그쳐 실제의 효과는 미흡한 것으로 알려지고 있으므로 이러한 사항들을 해결할 수 있는 새롭고 진보된 형태의 시스템이 필요한 실정이다.
국내 특허 등록번호 10-1179032호, 지열을 이용한 공기조화기 및 급탕시스템. 국내 특허 등록번호 10-0391705호, 지열을 이용한 집단거주시설용 냉난방시스템. 국내 특허 등록번호 10-1092110호, 공동주택의 개별식 지열 냉난방 시스템. 국내 특허 등록번호 10-1403451호, 지열 히트펌프 시스템.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉방창고에 2개의 축열조를 설치하고, 2개의 축열조를 열교환시켜 냉방수의 온도를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있게 함과 아울러 냉방수의 차가움을 이용하여 냉방할 수 있는 냉방시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 냉방수를 이용하여 에너지를 소모 없이 바닥을 냉방시킬 수 있게 하여 냉방 과정에서 공기가 건조해지는 것을 방지하고 각종 세균 및 공팡이의 발생을 방지함으로써 냉방병이나 세균성 질환을 근본적으로 방지할 수 있는 지열을 이용한 냉방시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉방시스템으로, 냉방창고에 구비되며, 냉방창고의 냉기를 흡수하는 휀코일유닛이 설치되어 상기 휀코일유닛에 의해 냉방수를 0~5℃의 온도로 유지하는 1차 축열조; 상기 1차 축열조에 인접하게 구비되며, 냉방수를 10℃의 온도로 유지하는 2차 축열조; 상기 1차 축열조와 2차 축열조에 연결되게 설치되어 1차 축열조와 2차 축열조의 냉방수를 순환시키는 순환배관; 상기 순환배관에 설치되며, 상기 1차 축열조와 2차 축열조를 순환하는 냉방수를 열교환시키는 열교환기; 및 상기 열교환기에 의해 열교환된 2차 축열조의 냉방수를 배출하도록 상기 2차 축열조의 하부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조의 냉방수를 필요부위에 배출하는 배출관과, 상기 2차 축열조의 상부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조에 냉방수를 공급하는 공급관으로 이루어지는 공급배관;을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 순환배관은: 상기 1차 축열조의 냉방수를 2차 축열조로 이동시키도록 상기 1차 축열조의 하부에 일단이 설치되며, 다른 일단은 2차 축열조의 상부에 연결되도록 설치되는 제1순환관; 및 상기 2차 축열조의 냉방수를 1차 축열조로 이동시키도록 상기 2차 축열조의 하부에 일단이 설치되며, 다른 일단은 1차 축열조의 상부에 열결되도록 설치되는 제2순환관;을 포함하고, 상기 제1순환관과 제2순환관의 경로상에 상기 열교환기가 설치되어 상기 제1순환관과 제2순환관을 통해 1차 축열조와 2차 축열조를 순환하는 냉방수가 열교환되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 냉방창고의 외부에 설치되며, 압축기와 응축기를 포함하는 콘덴싱유닛; 및 상기 콘덴싱유닛으로부터 발생한 냉기를 냉방창고에 발산하여 냉방창고를 냉방하도록 설치되는 쿨러유닛;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 1차 축열조에는 냉매의 순환을 위한 냉매순환관이 설치되어 냉매가 휀코일유닛을 순환하면서 냉방창고의 냉기를 흡수하는 것이 바람직하다.
상기 1차 축열조와 2차 축열조에는 열교환기를 경유하여 축열조로 유입되는 냉방수를 와류로 변환하여 축열조의 전체 영역에 골고루 분산하는 와류발생기가 구비되며, 상기 와류발생기는 냉방수가 축열조로 유입되는 제1,제2순환관의 단부에 설치되는 상부원판과, 상기 상부원판의 하측에 소정 간격으로 이격되도록 설치되는 하부원판, 및 상기 상부원판과 하부원판의 사이에 방사상으로 설치되는 다수의 만곡진 와류날개로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 하부원판에는 와류날개의 사이사이에 위치하도록 다수의 분출공이 형성되어 상기 분출공을 통해 냉방수를 분출하여 교반력을 증대하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 냉방시스템에 의하면, 냉방창고에 2개의 축열조를 구비하고 2개의 축열조를 열교환시켜 냉방수의 온도를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 냉방수의 차가움을 이용하여 냉방할 수 있으므로, 즉 실내의 바닥(벽체 및 천정포함)에 내장되는 냉방배관에 냉방수를 공급하여 냉방할 수 있음으로써, 에너지의 소모없이 바닥을 냉방시킬 수 있으므로 공기가 바닥 및 벽체에 접촉되어 자연스럽게 냉방이 이루어지는 방식이기 때문에 냉방 과정에서 공기가 건조해지는 것을 방지할 수 있고, 또한 세균이나 곰팡이의 발생을 방지할 수 있어, 냉방병 및 각종 세균성 질환의 위협으로부터 사용자를 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 냉방시스템의 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 냉방시스템에 구비되는 와류발생기를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2표시의 와류발생기에 대한 사시도이고,
도 4는 도 2표기의 와류발생기의 평단면도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 냉방시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉방시스템에 구비되는 와류발생기를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2표시의 와류발생기에 대한 사시도이고, 도 4는 도 2표기의 와류발생기의 평단면도이다.
이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은에 따른 냉방시스템에는 1차 축열조(110)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 1차 축열조(110)는 냉방창고(200)에 구비되며, 냉방창고의 냉기를 흡수하는 휀코일유닛(112)이 설치되어 상기 휀코일유닛(112)에 의해 냉방수를 0~5℃의 온도로 유지한다.
이때, 상기 1차 축열조(110)에는 냉매의 순환을 위한 냉매순환관(114)이 설치되어 냉매가 휀코일유닛(112)을 순환하면서 냉방창고의 냉기를 흡수하도록 하는 것이 바람직하며, 상기 휀코일유닛(112)은 다수개 설치되는데, 3개의 휀코일유닛(112)을 설치하는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉방시스템에는 2차 축열조(120)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 2차 축열조(120)는 1차 축열조(110)에 인접하게 구비되며, 냉방수를 10℃의 온도로 유지한다. 이러한 2차 축열조(120)에는 후술하는 공급배관, 즉 배출관(154)과 공급관(152)이 연결되도록 설치되어 냉방수의 공급 및 냉방수의 배출하여 필요한 곳에 냉방수를 사용할 수 있도록 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉방시스템에는 순환배관(130)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 순환배관(130)은 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)에 연결되게 설치되어 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)의 냉방수를 순환시키도록 한다.
이러한 순환배관(130)은 제1순환관(132)과 제2순환관(134)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제1순환관(132)은 1차 축열조(110)의 냉방수를 2차 축열조(120)로 이동시키도록 설치된다.
따라서, 상기 제1순환관(132)은 어느 일단이 상기 1차 축열조(110)의 하부에 연결되도록 설치되고 다른 일단은 2차 축열조(120)의 상부에 연결되도록 설치되어 1차 축열조(110)의 냉방수가 2차 축열조(120)로 이동되도록 한다.
또한, 상기 제2순환관(134)은 2차 축열조(120)의 냉방수를 1차 축열조(110)로 이동시키도록 한다.
따라서, 상기 제2순환관(134)은 어느 일단이 상기 2차 축열조(120)의 하부에 연결되도록 설치되고 다른 일단은 1차 축열조(110)의 상부에 열결되도록 설치되어 2차 축열조(120)의 냉방수가 1차 축열조(110)로 이동되도록 한다.
이러한 제1순환관(132)과 제2순환관(134)에 의해 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)의 냉방수가 순환된다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉방시스템에는 열교환기(140)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 열교환기(140)는 순환배관(130)에 설치되어 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)를 순환하는 냉방수를 열교환시키도록 한다.
이러한 열교환기(140)는 상기 제1순환관(132)과 제2순환관(134)의 경로상에 설치되어 상기 제1순환관(132)과 제2순환관(134)을 통해 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)를 순환하는 냉방수를 열교환시켜 냉방수를 냉각시킨다.
또한, 상기 열교환기(140)를 통해 열교환되면서 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)로 유입되는 냉방수를 와류로 변환하여 축열조의 전체 영역에 골고루 분산하도록 하는 와류발생기(160)가 구비될 수 있다.
이러한 와류발생기(160)는 축열조로 유입되는 제1,제2순환관의 단부에 상부원판(162)이 설치되고 상기 상부원판(162)의 하측에 소정 간격으로 이격되도록 하부원판(164)이 설치되며, 상기 상부원판(162)과 하부원판(164)의 사이에 방사상으로 다수의 만곡진 와류날개(166)를 설치하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 하부원판(164)에는 와류날개(166)의 사이사이에 위치하도록 다수의 분출공(168)이 형성되어 상기 분출공(168)을 통해 냉방수를 분출하여 교반력을 증대할 수 있다.
이와 같은 와류발생기(160)를 통해 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)로 열교환되어 유입되는 냉방수가 와류로 변환함으로써, 축열조의 전체영역으로 냉방수가 골고루 분산될 수 있다.
따라서, 상기 와류발생기(160)를 통해 와류로 변환하여 유입되므로 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120) 내의 온도는 온도분포가 고르게 유지될 수 있다. 즉, 열교환 작용을 수행하는 냉방수가 축열조 내의 냉방수와 섞이면서 온도차를 줄임으로써 효율을 획기적으로 개선하는 특별한 효과를 제공한다.
또한, 하부원판(164)에 형성되는 분출공(168)을 통해 냉방수를 하측으로 강력하게 분출함으로써 교반력을 증대하여 온도분포를 더욱 고르게 유지할 수 있게 된다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉방시스템에는 공급배관(150)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 공급배관(150)은 2차 축열조(120)의 냉방수를 사용하도록 배출하거나 2차 축열조(120)에 냉방수를 공급하도록 설치된다. 즉, 상기 2차 축열조(120)의 상부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조(120)에 냉방수를 공급하는 공급관(152)과 상기 2차 축열조(120)의 하부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조(120)의 냉방수를 필요부위에 배출하도록 하는 배출관(154)으로 이루어진다.
따라서, 본 발명은 상기 배출관(154)을 통해 냉방이 필요한 부위에 냉방수를 공급하여 냉방을 할 수 있다. 예컨대, 실내 바닥에 냉방배관을 구비하고 냉방배관에 냉방수를 공급하여 실내 바닥을 냉방할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉방시스템에는 상기 냉방창고(200)의 외부에 설치되며, 압축기와 응축기를 포함하는 콘덴싱유닛(202)이 설치되고, 상기 콘덴싱유닛(202)으로부터 발생한 냉기를 냉방창고(200)에 발산하여 냉방창고를 냉방하도록 쿨러유닛(204)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 콘덴싱유닛(202)과 쿨러유닛(204)을 통해 냉방창고를 냉방하며, 냉방창고의 냉기를 이용하여 휀코일유닛(112)을 통해 1차 축열조(110)의 냉방수 온도를 유지할 수 있으며, 열교환기(140)를 통해 열교환되면서 2차 축열조(120)이 냉방수 온도를 일정하게 유지하여 2차 축열조(120)의 냉방수를 필요한 부분에 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)를 열교환시켜 냉방수의 온도를 전체적으로 균일하게 유지할 수 있다.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.
110 - 1차 축열조 112 - 휀코일유닛
120 - 2차 축열조 130 - 순환배관
140 - 열교환기 150 - 공급배관
202 - 콘덴싱유닛 204 - 쿨러유닛

Claims (6)

  1. 냉방시스템에 있어서,
    냉방창고에 구비되며, 냉방창고의 냉기를 흡수하는 휀코일유닛(112)이 설치되어 상기 휀코일유닛(112)에 의해 냉방수를 0~5℃의 온도로 유지하는 1차 축열조(110);
    상기 1차 축열조(110)에 인접하게 구비되며, 냉방수를 10℃의 온도로 유지하는 2차 축열조(120);
    상기 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)에 연결되게 설치되어 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)의 냉방수를 순환시키는 순환배관(130);
    상기 순환배관(130)에 설치되며, 상기 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)를 순환하는 냉방수를 열교환시키며 냉방수를 냉각시키는 열교환기(140);
    상기 열교환기(140)에 의해 열교환된 2차 축열조(120)의 냉방수를 배출하여 사용하도록 상기 2차 축열조(120)의 하부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조(120)의 냉방수를 필요부위로 공급하는 배출관(154)과, 상기 2차 축열조(120)의 상부에 일단이 연결되도록 설치되어 2차 축열조(120)에 냉방수를 공급하는 공급관으로 이루어지는 공급배관(150);
    상기 냉방창고의 외부에 설치되며, 압축기와 응축기를 포함하는 콘덴싱유닛(202); 및
    상기 콘덴싱유닛(202)으로부터 발생한 냉기를 냉방창고에 발산하여 냉방창고를 냉방하도록 설치되는 쿨러유닛(204);을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉방시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순환배관(130)은:
    상기 1차 축열조(110)의 냉방수를 2차 축열조(120)로 이동시키도록 상기 1차 축열조(110)의 하부에 일단이 설치되며, 다른 일단은 2차 축열조(120)의 상부에 연결되도록 설치되는 제1순환관(132); 및
    상기 2차 축열조(120)의 냉방수를 1차 축열조(110)로 이동시키도록 상기 2차 축열조(120)의 하부에 일단이 설치되며, 다른 일단은 1차 축열조(110)의 상부에 열결되도록 설치되는 제2순환관(134);을 포함하고,
    상기 제1순환관(132)과 제2순환관(134)의 경로상에 상기 열교환기(140)가 설치되어 상기 제1순환관(132)과 제2순환관(134)을 통해 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)를 순환하는 냉방수가 열교환되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉방시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 축열조(110)에는 냉매의 순환을 위한 냉매순환관(114)이 설치되어 냉매가 휀코일유닛(112)을 순환하면서 냉방창고의 냉기를 흡수하는 것을 특징으로 하는 냉방시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)에는 열교환기(140)를 경유하여 1차 축열조(110)와 2차 축열조(120)로 유입되는 냉방수를 와류로 변환하여 축열조의 전체 영역에 골고루 분산하는 와류발생기(160)가 구비되며,
    상기 와류발생기(160)는
    냉방수가 축열조로 유입되는 제1순환관(132)과 제2순환관(134)의 단부에 설치되는 상부원판(162)과,
    상기 상부원판(162)의 하측에 소정 간격으로 이격되도록 설치되는 하부원판(164), 및
    상기 상부원판(162)과 하부원판(164)의 사이에 방사상으로 설치되는 다수의 만곡진 와류날개(166)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉방시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부원판(164)에는 와류날개(166)의 사이 사이에 위치하도록 다수의 분출공(168)이 형성되어 상기 분출공(168)을 통해 냉방수를 분출하여 교반력을 증대하는 것을 특징으로 하는 냉방시스템.
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