KR102570763B1

KR102570763B1 - 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템

Info

Publication number: KR102570763B1
Application number: KR1020220087402A
Authority: KR
Inventors: 김대영; 임연주; 김종우
Original assignee: 주식회사 인터텍
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2022-07-15
Publication date: 2023-08-28

Abstract

본 발명은 모듈 형태로 제조되어 설치 및 이동이 용이하고, 고장 발생 시 고장이 발생한 부분만을 교체하여 즉각적으로 사용하면서 고장이 발생한 부분에 대해서 분리하여 개별 수리가 가능한 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 모듈 형태로 제작되어 냉, 난방을 제공하기 위한 열매체를 열교환하여 순환시키는 기계실 모듈, 기계실 모듈과 연결되고, 냉, 난방에 사용되는 열매체를 열교환하는 열교환기 및 기계실 모듈과 개별적으로 제작되되, 기계실 모듈과 탈착 가능한 모듈 형태로 제작되어 기계실 모듈과 열교환기를 통해 열교환된 열매체를 저장하여 공급하는 축열 모듈을 포함하는 이동식 모듈형 냉, 난방 장치, 기계실 모듈에 설치되어 기계실 모듈의 전체적인 동작을 일괄 제어하는 냉난방장치 제어 시스템 및 냉난방장치 제어 시스템과 연동되어 기계실 모듈 내부의 장치들을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 시스템을 포함한다.

Description

실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템{Real-time automatic control cooling and heating system}

본 발명은 자연열을 이용한 냉, 난방 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 설치하고자 하는 용도와 장소, 공간에 따라 용이한 배치 및 설치가 가능하고, 고장 발생 시 설비 자체를 전체적으로 보수할 필요 없이 특정 모듈 부분만을 분리하여 보수할 수 있는 이동식 모듈형 냉, 난방장치 및 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가정 및 산업 환경에서 적절한 실내 온도를 유지하기 위해 냉방이나 난방을 이용하고 있다.

이러한 냉방이나 난방을 위해 사용하는 에너지원은 주로 석탄, 석유 또는 천연가스 등과 같은 화석 연료를 이용하는게 일반적이다.

하지만 화석 연료는 매장량이 한정적이기 때문에, 사용에 따른 비용이 발생하게 되고, 연소 과정에서 각종 공해 물질이 발생하여 환경 오염을 유발하는 문제가 발생하게 된다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 친환경적인 방식들이 개발되고 있고, 이를 실 적용하는 사례가 증가하고 있는 추세이다.

친환경적인 방식의 열원으로는 지열을 이용한 방식, 수열을 이용한 방식 및 공기열을 이용한 방식 등이 사용되고 있다.

이러한 친환경 방식은 열교환 방식으로 열원으로부터 열의 흡수, 방출을 통해 냉방 및 난방에 사용되는 냉매나 냉각수 등을 가열하거나 냉각하여 냉방이나 난방에 사용할 수 있게 된다.

이에 따라 화석연료를 사용하지 않고도 냉방이나 난방이 가능하여 냉방이나 난방에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 환경 오염을 줄일 수 있게 된다.

하지만 시공 시 친환경 연료를 사용하기 위한 적절한 장소와 전문적인 시공이 필요하고 이에 따라 시공에 소요되는 기간이 장기화되며, 시공 비용도 증가하는 문제가 발생하게 된다.

관련하여 선행문헌 1(등록특허 10-1838797 단일의 축열조를 이용하여 냉난방을 동시에 수행하는 지열 냉난방장치 및 이의 제어방법)에서는 지열과 열교환 매체 사이에 열교환이 이루어지는 지중 열교환기를 이용해 냉난방을 수행할 수 있는 구성이 개시되어 있다.

하지만 선행문헌 1은 설치 후 다른 장소로 이동할 수 없고, 설치되는 공간이나 지형에 따라 대응이 어려우며, 이동 설치 시 설치의 분리 및 재설치 비용이 증가하는 문제가 발생하게 된다.

또한, 고장 발생 시 전체 설비의 가동을 중단하여 수리해야 하기 때문에, 고장 발생 시 수리가 완료될 때까지 사용이 불가한 문제가 발생하게 된다.

선행문헌 1(등록특허 10-1838797 단일의 축열조를 이용하여 냉난방을 동시에 수행하는 지열 냉난방장치 및 이의 제어방법)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 냉, 난방에 소요되는 비용을 절감하고 환경 오염을 줄일 수 있게 됨과 아울러, 모듈 형태로 제조되어 설치 및 이동이 용이하고, 고장 발생 시 고장이 발생한 부분만을 교체하여 즉각적으로 사용하면서 고장이 발생한 부분에 대해서 분리하여 개별 수리가 가능한 이동식 모듈형 냉, 난방 장치 및 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 자동제어용 냉,난방 시스템은, 모듈 형태로 제작되어 냉, 난방을 제공하기 위한 열매체를 열교환하여 순환시키는 기계실 모듈(200), 상기 기계실 모듈(200)과 연결되고, 냉, 난방에 사용되는 열매체를 열교환하는 열교환기(300) 및 상기 기계실 모듈(200)과 개별적으로 제작되되, 상기 기계실 모듈(200)과 탈착 가능한 모듈 형태로 제작되어 상기 기계실 모듈(200)과 상기 열교환기(300)를 통해 열교환된 열매체를 저장하여 공급하는 축열 모듈(400)을 포함하는 이동식 모듈형 냉, 난방 장치(1), 상기 기계실 모듈(200)에 설치되어 상기 기계실 모듈(200)의 전체적인 동작을 일괄 제어하는 냉난방장치 제어 시스템(271) 및 상기 냉난방장치 제어 시스템(271)과 연동되어 상기 기계실 모듈(200) 내부의 장치들을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 시스템(280)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 모니터링 시스템(280)은, 상기 기계실 모듈(200) 내부에서 열매체의 입출구 측에 구비되어 냉, 난방 운전 시 배관의 온도를 측정하는 온도 센서(281)와, 이송되는 열매체의 압력을 측정하는 압력 센서(282) 및 이송되는 열매체의 유량을 측정하는 유량계(283)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 냉난방장치 제어 시스템(271)은 온실(100)에 구비되는 온실 제어장치(110)와 연동되며, 온실 측 냉난방 유닛(120), 상기 온실(100)의 천장 개폐 및 냉, 난방에 사용되는 물을 공급하는 급수원(500)의 급수 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 냉난방장치 제어 시스템(271)은 PLC 프로그래밍을 통해 제어 동작을 구축하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 모니터링 시스템(280)은, 터치 스크린 방식을 통해 실시간 모니터링 및 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 모니터링 시스템(280)은, 별도의 장치와 연동되어 원격으로 확인 및 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 모니터링 시스템(280)은 별도의 장치와 연동되어 모니터링 데이터를 별도의 장치에 실시간으로 저장할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 냉난방장치 제어 시스템(271)에는 맞춤 제어 시스템(600)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 맞춤 제어 시스템(600)은 냉난방장치 제어 시스템(271)과 모니터링 시스템(280)에 연동되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 맞춤 제어 시스템(600)은 상기 모니터링 시스템(280)을 통해 사용자에게 맞춤 정보를 추천하거나 표시할 수 있고, 사용자가 이를 확인하여 제어 조건과 맞춤 조건을 확인한 후 선택하여 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치 및 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템은 모듈 형태로 제작되어 시공 장소나 공간에 따라 용이한 설치가 가능한 효과가 있다.

그리고 설치 후 이동 및 배치가 자유로우며, 고장 발생 시 다른 모듈형 냉, 난방 장치로 교체 설치하여 즉각적인 사용이 가능하고, 고장이 발생한 모듈형 냉, 난방 장치는 분리하여 개별 수리가 가능한 효과가 있다.

또한, 사용하고자 하는 용도에 따라 해당 냉난방 유닛(Fan Coil Unit)과 연결하여 간편하게 적용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치의 전체적인 구성 및 설치 상태를 개략적으로 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치의 난방 상태에서의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 동작 상태도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치의 냉방 상태에서의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 동작 상태도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치에 소화기가 적용된 상태를 나타낸 실시예도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템을 나타낸 시스템 구성도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템에서 맞춤 제어 시스템이 구비된 상태의 실시예도

본 발명은, 냉, 난방 장치에 관한 것으로, 특히 모듈 형태로 제작되어 설치가 용이하고, 고장 발생 시 교체가 용이하여 냉, 난방 가동 중단 시간을 최소화할 수 있으며, 설치 장소에 따라 이동 및 재설치가 용이한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치 및 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치의 전체적인 구성 및 설치 상태를 개략적으로 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은, 모듈 형태로 제작되어 온실(100) 측으로 냉, 난방을 제공하기 위한 열매체를 열교환하여 순환시키는 기계실 모듈(200) 및 상기 기계실 모듈(200)과 탈착 가능한 모듈 형태로 제작되어, 기계실 모듈(200)에서 열교환되어 이송된 열매체를 저장하여 온실(100) 측으로 공급하는 축열 모듈(400)을 포함하여 구성된다.

상기 기계실 모듈(200)은 열교환기(300)와 제1 이송라인(L1)에 의해 연결되고, 상기 축열 모듈(400)과 제2 이송라인(L2)에 의해 연결되며, 상기 축열 모듈(400)은 온실(100)과 제3 이송라인(L3)에 의해 연결된다.

여기서 상기 제1 이송라인(L1)에 의해 순환되는 열매체는 제1 열매체, 상기 제2 이송라인(L2)에 의해 순환되는 제2 열매체, 상기 제3 이송라인(L3)에 의해 순환되는 열매체는 제3 열매체로 설명하기로 한다.

상기 기계실 모듈(200)은 히트 펌프(220)가 구비되고, 열교환기(300)로부터 제1 이송라인(L1)에 의해 연결되어 열교환기(300)로부터 열교환된 제1 열매체를 히트 펌프(220)에서 열교환한다.

상기 히트 펌프(220)에는 자체적으로 순환되는 열교환 매체를 통해 제1 이송라인(L1)과 근접 순환되며 제1 열매체와 열교환되고, 제1 열매체와 열교환된 열교환 매체는 제2 이송라인(L2)과 근접 순환되며 제2 열매체를 열교환하여 축열 모듈(400)로 저장할 수 있게 된다.

상기 기계실 모듈(200)과 축열 모듈(400)은 설치 장소나 설치 조건에 따라 상하 배치가 가능하고, 상호 측면 배치가 선택적으로 가능하여 설치 장소나 설치 조건에 따라 대응하며 다양한 배치로 설치할 수 있게 된다.

또한, 기계실 모듈(200)이나 축열 모듈(400)에 고장이 발생할 경우 고장이 발생한 부분만을 교체하여 가동 중단 시간을 최소화할 수 있고, 고장이 발생한 부분을 분리하여 개별적으로 수리가 가능함에 따라 수리 완료 후 다시 간편하게 교체하여 사용할 수도 있게 된다.

상기 온실(100)에는 상기 축열 모듈(400)과 연결되어 상기 축열 모듈(400)에 저장된 제2 열매체와 제3 이송라인(L3)을 순환하는 제3 열매체를 열교환하여 제3 이송라인(L3)에서 순환되는 열매체를 이용해 상기 온실(100) 내부의 냉, 난방을 가능하게 하는 냉난방 유닛(120)이 구비된다.

상기 냉난방 유닛(120)은 팬 코일 유닛이나 냉온수 배관 등 다양한 방식으로 적용될 수 있으며, 이러한 냉난방 유닛(120)은 저온 또는 고온의 제3 열매체가 순환되며 이를 이용해 온실(100) 내부의 온도를 제어할 수 있게 된다.

한편, 상기 온실(100)에는 축열 모듈(400)에 저장된 제2 열매체를 급탕용으로 사용할 수 있는 급탕 공급관(413)이 구비될 수 있다.

상기 급탕 공급관(413)은 사용처에서 온수를 사용할 경우 별도의 배관으로 사용처와 연결하여 온수를 공급할 수 있게 된다.

이러한 온실(100)에는 온실(100) 내부의 온도를 감지하고, 설정 온도에 따라 상기 축열 모듈(400)과 연동하며 온실(100) 내부의 온도를 제어하는 온실 제어장치(110)가 구비된다.

상기 온실 제어장치(110)는 설정된 환경에 따라 기계실 모듈(200)과 연동하며 축열 모듈(400)에 저장된 열매체의 온도와 온실(100) 내부의 온도 등 다양한 정보를 일괄적으로 제어하며 온실(100) 내부의 환경을 적절하게 조절하며 유지할 수 있게 된다.

한편, 온실(100)은 적어도 하나 이상의 온실로 마련될 수 있으며, 각 온실 별로 냉난방 유닛(120)과 온실 제어장치(110)가 마련되어 각각 개별적인 제어가 가능하게 된다.

상기 기계실 모듈(200)은, 상기 축열 모듈(400)과 탈착 가능하고, 개별적으로 이동 가능한 케이싱 형태로 이루어진 기계실 케이싱(210)에 의해 모듈화될 수 있다.

상기 제1 이송라인(L1)에는 히트펌프(220)와 열교환기(300) 사이에서 제1 열매체를 순환시키는 열교환기 측 펌프(230)가 구비된다.

제2 이송라인(L2)에는 히트펌프(220)에 의해 열교환되어 가열되거나 감온된 제2 열매체를 축열 모듈(400)로 이송하여 저장하는 냉, 온수 펌프(240)가 구비된다.

상기 제3 이송라인(L3)은 축열 모듈(400)에 저장된 제2 열매체와 열교환된 제3 열매체를 온실(100) 측으로 순환시킬 수 있는 온실측 펌프(250)가 구비되어 축열 모듈(400)로부터 제3 열매체를 순환시키며 온실(100) 측 냉, 난방을 수행할 수 있게 된다.

상기 히트펌프(220)와 열교환기(300) 및 냉, 난방에 필요한 물을 공급하는 급수원(500)은 이송되는 열매체의 온도변화에 따른 팽창, 수축에 대해 압력을 제어하는 팽창 탱크(260)와 연결되어, 팽창 탱크(260)에 의해 압력이 제어되면서 과도한 압력에 의한 파손이나 누출 등에 따른 고장이나 사고를 방지할 수 있게 된다.

여기서 상기 히트펌프(220)는 제1 열매체 및 제2 열매체와 열교환하여 제2 열매체를 냉방 또는 난방을 위한 설정온도로 전환시키고, 이를 이용해 냉방 또는 난방 운전이 가능하다.

더 자세하게는, 히트펌프(220)는 내측에 압축기(미도시), 응축기(미도시), 팽창변(미도시), 증발기(미도시), 사방변(미도시) 및 열매체 이동라인(미도시)을 구비하여 압축, 응축, 팽창, 증발 과정을 거치며 내측에 흐르는 열매체를 이용하여 제1 열매체 및 제2 열매체와 열교환을 수행한다.

이러한 본 발명은 기계실 모듈(200)과 축열 모듈(400)에 각각 배관을 연결할 수 있는 커넥터(C)들이 구비되어 연결 위치나 설치 조건에 따라 커넥터(C)를 이용해 간편하게 연결 설치할 수 있고, 자유로운 배치가 가능하게 된다.

상기 커넥터(C)는 회전에 의해 방향 전환이 가능한 형태로 구비될 수 있고, 주름관 형태로 구비되어 절곡, 길이 조절 및 방향 전환이 가능하도록 할 수 있으며, 연결 부위에는 회전 체결 구조나 원터치 방식을 적용하여 탈착이 용이하게 할 수 있다.

한편, 상기 기계실 케이싱(210)에는 기계실 모듈(200)의 전체적인 동작을 일괄 제어하는 제어유닛(270)이 더 구비될 수 있다.

그리고 상기 기계실 케이싱(210)에는, 상기 제어유닛(270)과 연동되어 기계실 케이싱(210) 내부의 장치들을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 시스템(280)이 더 구비될 수 있다.

상기 모니터링 시스템(280)은, 냉, 온수 펌프(240)에서 열매체의 입출구와, 온실측 펌프(250)의 열매체 입출구 측에 구비되어 냉, 난방 운전 시 배관의 온도를 측정하는 온도 센서(281)가 구비된다.

상기 온도 센서(281)에 의해 순환되는 열매체의 실시간 온도를 측정하여 열매체의 온도를 모니터링하며, 감지되는 열매체의 온도에 따라 계절이나 상황별로 적절한 온도로 순환되도록 모니터링할 수 있게 된다.

그리고 히트펌프(220), 팽창 탱크(260) 및 축열 모듈(400)에는 이송되는 열매체의 실시간 압력을 측정하는 압력 센서(282)가 구비된다.

상기 압력 센서(282)는 열매체의 순환 상태에 따라 변하는 열매체의 압력을 측정할 수 있어서 특정 부분의 압력이 과도하게 높아지거나 낮아질 경우 제어유닛(270)과 연동되며 순환되는 열매체의 압력을 감지하여 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 냉, 온수 펌프(240), 열교환기 측 펌프(230), 온실측 펌프(250)에는 이송되는 열매체의 유량을 실시간으로 측정하는 유량계(283)가 구비된다.

상기 유량계(283)는 순환되는 열매체의 유량을 실시간으로 감지하면서 제어유닛(270)과 연동되어 유량의 변화에 따라 적절한 유량으로 제어하며 열매체를 순환시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 기계실 케이싱(210)의 하부에는 기계실 모듈(200)을 용이하게 이송할 수 있는 기계실 이동 캐스터(211) 및 기계실 케이싱(210)을 설치하고자 하는 위치에 고정할 수 있는 기계실 고정구(212)를 포함할 수 있다.

상기 기계실 고정구(212)는 볼트 구조에 의해 승하강되는 기계실 고정 볼트(212a) 및 상기 기계실 고정 볼트(212a)의 아래쪽 끝부분에 연질의 판 형태로 구비되어 설치 위치에서 기계실 케이싱(210)이 유동되지 않도록 고정 지지할 수 있는 기계실 고정판(212b)을 포함하여 구성된다.

이로 인해 기계실 이동 캐스터(211)를 이용해 적은 힘으로 이동이 가능하고, 설치 위치에 고정할 때에는 기계실 고정 볼트(212a)를 하강시켜 기계실 고정판(212b)이 설치면에 밀착되도록 함에 따라 기계실 모듈(200)이 설치 위치에서 유동되지 않고 안정적으로 고정될 수 있다.

상기 열교환기(300)는 코일 형태로 이루어져 열매체를 순환시키며 열원의 체류시간을 증가시켜 효율적으로 열교환 할 수 있는 유체 튜브(310) 및 상기 유체 튜브(310) 외측에 판 형태로 구비되되, 유체 튜브(310)를 따라 일정 간격으로 다수개가 구비되어 고온의 열매체로부터 열을 방출하거나 저온의 열매체로 열원을 흡수하도록 열교환하는 열교환 핀(320)을 포함하여 구성된다.

상기 축열 모듈(400)은, 상기 기계실 모듈(200)과 탈착 가능한 구조로 이루어지는 것으로, 열원이 저장되는 축열 탱크(410) 및 상기 축열 탱크(410)의 외측에 케이싱을 형성하는 축열탱크 케이싱(420)을 포함하여 구성된다.

상기 축열탱크 케이싱(420)의 하부에는 축열 모듈(400)을 용이하게 이송할 수 있는 축열 모듈 이송 캐스터(421) 및 축열 모듈 고정구(422)를 포함할 수 있다.

상기 축열 모듈 고정구(422)는, 볼트 구조에 의해 승하강되는 축열 모듈 고정 볼트(422a) 및 상기 축열 모듈 고정 볼트(422a)의 아래쪽 끝부분에 연질의 판 형태로 구비되어 설치 위치에서 축열탱크 케이싱(420)이 유동되지 않도록 고정 지지할 수 있는 축열 모듈 고정판(422b)을 포함하여 구성된다.

이로 인해 축열모듈 이동 캐스터(421)를 이용해 적은 힘으로 축열 모듈(400)을 용이하게 이송할 수 있고, 축열 모듈(400)을 설치 위치에 고정할 때에는 축열 모듈 고정 볼트(422a)를 하강시켜 축열 모듈 고정판(422b)이 설치면에 밀착되도록 함에 따라 축열 모듈(400)이 설치 위치에서 유동되지 않도록 안정적으로 고정할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치의 난방 상태에서의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 동작 상태도이다.

도 2를 참조하면, 제1 열매체는 열교환기(300)를 통해 열원(지열, 수열, 공기열)으로부터 열을 흡수하여 가열된 후, 히트펌프(220)로 이송된다.

이때, 히트펌프(220)는 압축기로 저온의 열매체가 투입되면, 저온의 열매체는 압축기를 통과하며 고온고압의 열매체로 전환된 후 사방변을 통해 응축기로 이동하고, 응축기로 이동한 고온 고압의 열매체는 응축기를 통과하도록 배치된 제2 이송라인(L2)을 흐르는 제2 열매체와 간접적으로 열교환을 수행하여 제2 열매체를 가열한다.

그리고 제2 열매체와 열교환을 수행하여 냉각된 열매체는 팽창변을 지나며 기화된 후, 증발기로 이동하여 제1 이송라인(L1)을 흐르는 제1 열매체와 열교환을 수행하여 일정량 가열된 후 다시 압축기로 유입되고, 압축기를 통해 다시 고온 고압의 열매체로 전환된 후 응축기로 유입된다.

그리고 히트펌프(220)에서 순환되는 열매체와 열교환을 수행한 제1 열매체는 냉각되어 열교환기(300)로 환수된다.

이에 따라 히트펌프(220)의 열매체를 통해 가열된 제2 열매체는 축열 탱크(410)에 저장되었다가 제3 이송라인(L3)을 통해 순환되는 제3 열매체와 열교환되어 열교환된 제3 열매체가 제3 이송라인(L3)을 따라 연속적으로 순환되면서 온실(100) 온실(100)을 난방할 수 있게 된다.

이때, 상기 열교환기(300)에서는 열교환기 측 펌프(230)에 의해 제1 열매체가 유입되고, 열교환 된 열매체는 다시 열교환기 측 펌프(230)에 의해 히트펌프(220)로 이송된다.

상기 히트펌프(220)와 열교환기(300) 및 급수원(500)은 이송되는 열매체의 온도변화에 따른 팽창, 수축에 대해 압력을 제어하는 팽창 탱크(260)와 연결되어, 팽창 탱크(260)에 의해 압력이 제어되면서 과도한 압력에 의한 파손이나 누출 등에 따른 고장이나 사고를 방지할 수 있게 된다.

상기와 같이, 히트펌프(220)에 의해 온도가 높아진 상태로 제2 이송라인(L2)에 의해 축열 탱크(410)로 저장된 제2 열매체는 제3 이송라인(L3)에 설치되는 온실측 펌프(250)에 의해 순환되는 제3 열매체와 열교환되고, 온실(100) 측으로 순환되는 제3 열매체는 냉난방 유닛(120)을 통해 온실(100)의 온도를 적절하게 조절하며 난방을 수행하고, 다시 제3 이송라인(L3)을 통해 축열 탱크(410)에서 제2 열매체와 열교환하며 순환된다.

이때, 상기 온실측 펌프(250)는 도면 배치에서 상부에 위치되는 배출구(411) 측에 구비되어 배출구(411)를 통해 제3 열매체가 배출되며 온실(100) 측으로 이송되고, 난방에 사용된 제3 열매체는 순환 과정에서 열교환 되어 저온 상태로 축열 탱크(410)의 회수구(412)를 통해 축열 탱크(410) 측으로 유입되어 다시 열교환된 후 순환된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치의 냉방 상태에서의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 동작 상태도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 제1 열매체가 열교환기(300)에서 열교환되며 저온의 열매체로 전환된 후 제1 이송라인(L1)을 통해 히트펌프(220)로 이송된다.

그리고 히트펌프(220)는 압축기에 저온의 열매체가 투입되면, 저온의 열매체는 압축기를 통해 고온 고압의 열매체로 전환된 후 사방변을 통해 응축기로 이동한다.

응축기로 이동한 고온 고압의 열매체는 히트펌프(220)에 내장된 응축기를 통과하도록 배치된 제1 이송라인(L1)을 흐르는 제1 열매체와 간접 접촉되며 열교환을 수행한다.

열교환을 통해 저온으로 전환된 열매체는 팽창변을 통해 기화된 후 증발기로 이동하며 냉각되고, 제2 이송라인(L2)으로 순환되는 제2 열매체와 간접 접촉되며 열교환을 수행하여 제2 열매체를 냉각시킨다.

이에 따라 히트펌프(220)의 열매체를 통해 냉각된 제2 열매체가 축열 탱크(410)에 저장되었다가 제3 이송라인(L3)을 통해 순환되는 제3 열매체와 열교환되어 제3 열매체가 온실(100) 측으로 공급되어 온실(100)을 냉방한 후 회수되고, 제3 열매체는 다시 축열 탱크(410)에 저장된 제2 열매체와 열교환되며 순환된다.

상기와 같이, 히트펌프(220)에 의해 온도가 낮아진 상태로 제2 이송라인(L2)에 의해 축열 탱크(410)로 저장된 열매체는 제3 이송라인(L3)에 설치되는 온실측 펌프(250)에 의해 제3 이송라인(L3)을 순환하는 제3 열매체와 열교환되어 제3 열매체에 의해 온실(100) 측으로 공급되고, 온실(100) 측으로 공급된 제3 열매체는 냉난방 유닛(120)을 통해 순환되면서 온실(100)의 온도를 적절하게 조절하며 냉방을 수행하고, 다시 제3 이송라인(L3)을 통해 축열 탱크(410)로 회수되어 축열 탱크(410)에 저장된 제2 열매체와 열교환된 후 순환된다.

이때, 상기 온실측 펌프(250)는 도면 배치에서 상부에 위치되는 배출구(411) 측에 구비되어 배출구(411)를 통해 제3 열매체가 온실(100) 측으로 이송되고, 냉방에 사용된 제3 열매체는 순환 과정에서 열교환 되어 고온 상태로 축열 탱크(410)의 회수구(412)를 통해 축열 탱크(410)측으로 회수된 후 축열 탱크(410)에 저장된 제2 열매체와 열교환되어 순환된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 모듈형 냉, 난방 장치에 소화기가 적용된 상태를 나타낸 실시예도이다.

도 4를 참조하면, 상기 기계실 모듈(200)의 내측에는 기계실 운전 과정에서 화재가 발생할 경우 화재에 즉각적으로 대응할 수 있는 자동 소화장치(290)가 적용될 수 있다.

상기 자동 소화장치(290)는 센서에 의해 화재를 감지하고 화재가 발생한 것으로 판단되면 소화액을 분사하여 화재를 진압하게 된다.

이러한 자동 소화장치(290)는 예를 들어 자동 확산 소화기가 적용될 수 있다. 자동 확산 소화기는 설치 장소에서 감지되는 열이나 연기 등에 의해 자동으로 동작되는 것으로, 설정치 이상의 고온이나 연기가 감지되면 자동으로 동작하며 감지 위치를 향해 소화액을 분사한다.

이러한 자동 소화장치(290)는 주로 화재 위험이 존재하는 곳에서 상부 천장 측에 설치하여 소화액 분사 시 소화액의 자중에 의해 화재가 발생되는 하부로 보다 원활한 분사가 가능하여 화재를 효율적으로 진압할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템을 나타낸 시스템 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동 제어용 냉, 난방 시스템은, 모듈 형태로 제작되어 냉, 난방을 제공하기 위한 열매체를 열교환하여 순환시키는 기계실 모듈(200), 지열 이용이 가능한 지중에 매립 설치되어 냉, 난방에 사용되는 열매체를 열교환을 통해 가열 및 감온하는 열교환기(300) 및 상기 기계실 모듈(200)과 탈착 가능한 모듈 형태로 제작되어 상기 기계실 모듈(200)과 상기 열교환기(300)를 통해 열교환된 열매체를 저장하여 공급하는 축열 모듈(400)을 포함하는 이동식 모듈형 냉, 난방 장치(1)와, 상기 기계실 모듈(200)에 설치되어 상기 기계실 모듈(200)의 전체적인 동작을 일괄 제어하는 냉난방장치 제어 시스템(271) 및 상기 냉난방장치 제어 시스템(271)과 연동되어 상기 기계실 모듈(200) 내부의 장치들을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 시스템(280)을 포함하여 구성된다.

상기 냉난방장치 제어 시스템(271)은 기계실 모듈(200) 내부에서 펌프의 on/off, 냉난방 유닛(120)의 동작, 온, 습도, 관수, 커튼, 천장 비닐 등 장치들을 일괄적으로 제어할 수 있다.

상기 모니터링 시스템(280)은, 상기 기계실 모듈(200) 내부에서 열매체의 입출구 측에 구비되어 냉, 난방 운전 시 배관의 온도를 측정하는 온도 센서(281)와, 이송되는 열매체의 압력을 측정하는 압력 센서(282) 및 이송되는 열매체의 유량을 측정하는 유량계(283)를 포함하여 구성된다.

상기 모니터링 시스템(280)은 실시간 소비전력, 가동 시간, 온도 등 장치의 동작에 관한 모든 정보를 실시간으로 확인하면서 데이터화할 수 있게 된다.

보다 상세하게 상기 모니터링 시스템(280)은 입수온도, 출수온도, 유량 상태표시, 냉, 난방 능력, 성능계수의 확인이 가능하고 에러 발생 시 상태 램프의 점등, 펌프 상태 확인이 가능하며, LPS, HPS COMP 토출, 흡입 온도 등을 확인 및 제어 가능하게 된다.

이러한 냉난방장치 제어 시스템(271)은 PLC 프로그래밍을 통해 제어 동작을 구축하고, 이를 실시간 모니터링 할 수 있다.

상기 모니터링 시스템(280)은, 외부에서 확인 가능하도록 터치 스크린 방식을 통해 구현되며, 모니터링 내용을 사용자가 실시간으로 확인하면서 동작하고자 하는 동작으로 동작되도록 제어할 수 있게 된다.

그리고 상기 모니터링 시스템(280)은, 설치 위치의 외부나 휴대 가능한 별도의 장치와 무선 또는 유선으로 연결되어 해당 장치와 연동되면서 원격으로 모니터링 내용을 확인하고 이를 제어할 수 있게 된다.

또한, 상기 모니터링 시스템(280)은 별도의 장치와 연동되어 모니터링 데이터를 별도의 장치에 실시간으로 저장할 수 있게 된다.

이로 인해 사용자가 설치 현장에 대기할 필요 없이 외부 활동을 하면서 실시간으로 연동되는 정보를 확인 및 저장 가능하고, 필요에 따라 원격으로 제어할 수 있게 된다.

이러한 본 발명은 기본적인 실시예를 기준으로 설명하였으며, 사용 환경, 용도, 목적 등에 따라 배치 구성 및 조합을 다양하게 변경하며 사용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템에서 맞춤 제어 시스템이 구비된 상태의 실시예도이다.

도 6을 참조하면, 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템에는 맞춤 제어 시스템이 구비될 수 있다.

상기 맞춤 제어 시스템(600)은, 계절별, 시기별, 작물별로 맞춤 제어하거나, 기상 데이터 분석을 통해 적절한 제어를 가능하도록 하는 것으로, 맞춤 제어에 필요한 데이터를 저장하였다가 상황에 따라 저장된 데이터를 분석하여 적절한 조건으로 냉방이나 난방을 제어할 수 있게 된다.

이러한 맞춤 제어 시스템(600)은 냉난방장치 제어 시스템(271) 및 모니터링 시스템(280)과 연동되어, 냉난방 장치 제어 시스템(271)을 통해 자동으로 제어할 수 있게 된다.

그리고 모니터링 시스템(280)을 통해 사용자에게 맞춤 정보를 추천하거나 표시할 수 있고, 사용자가 이를 확인하여 제어 조건과 맞춤 조건을 확인한 후 선택하도록 할 수도 있게 된다.

또한, 맞춤 데이터는 실시간으로 업데이가 가능하도록 하여 업데이트되는 데이터를 기준으로 보다 다양하고 정확한 분석 및 이를 통한 맞춤 제어가 가능하게 된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 화석연료의 사용 없이 자연 열원(지열, 수열, 공기열)을 이용해 저비용으로 온실을 제어할 수 있고, 설치 장소의 지형이나 구조에 따라 모듈 형태로 자유롭게 배치하여 설치할 수 있으며, 고장 발생 시 고장 부분만을 개별 분리하여 교체함에 따라 운행이 중단되는 시간을 최소화할 수 있게 됨과 아울러, 전체적인 냉, 난방 시스템을 실시간으로 모니터링하며 간편하게 제어할 수 있게 된다.

100 : 온실 110 : 온실 제어장치
120 : 냉난방 유닛 200 : 기계실 모듈
210 : 기계실 케이싱 211 : 기계실 이동 캐스터
212 : 기계실 고정구 212a : 기계실 고정 볼트
212b : 기계실 고정판 220 : 히트 펌프
230 : 열교환기측 펌프 240 : 냉, 온수 펌프
250 : 온실측 펌프 260 : 팽창 탱크
270 : 제어유닛 271 : 냉난방장치 제어 시스템
280 : 모니터링 시스템 281 : 온도 센서
282 : 압력 센서 283 : 유량계
290 : 자동 소화장치 300 : 열교환기
310 : 유체 튜브 320 : 열교환 핀
400 : 축열 모듈 410 : 축열 탱크
411 : 배출구 412 : 회수구
420 : 축열 탱크 케이싱 500 : 급수원
600 : 맞춤 제어 시스템 C : 커넥터

Claims

모듈 형태로 제작되어 냉, 난방을 제공하기 위한 열매체를 열교환하여 순환시키는 기계실 모듈(200);, 상기 기계실 모듈(200)과 연결되고, 냉, 난방에 사용되는 열매체를 열교환하는 열교환기(300) 및 상기 기계실 모듈(200)과 개별적으로 제작되되, 상기 기계실 모듈(200)과 탈착 가능한 모듈 형태로 제작되어 상기 기계실 모듈(200)과 상기 열교환기(300)를 통해 열교환된 열매체를 저장하여 공급하는 축열 모듈(400)을 포함하는 이동식 모듈형 냉, 난방 장치(1);
상기 기계실 모듈(200)에 설치되어 상기 기계실 모듈(200)의 전체적인 동작을 일괄 제어하는 냉난방장치 제어 시스템(271); 및
상기 냉난방장치 제어 시스템(271)과 연동되어 상기 기계실 모듈(200) 내부의 장치들을 실시간으로 모니터링하는 모니터링 시스템(280);을 포함하고,
상기 기계실 모듈(200)은 상기 축열 모듈(400)과 탈착 가능하고, 개별적으로 이동 가능한 기계실 케이싱(210)을 포함하고,
상기 기계실 케이싱(210)은, 그 하부에 상기 기계실 모듈(200)을 이송할 수 있도록 회전 가능한 기계실 이동 캐스터(211)와, 상기 기계실 모듈(200)을 고정시킬 수 있도록, 승하강되며 상기 축열 모듈(400)에 지지 가능한 기계실 고정구(212)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 모니터링 시스템(280)은, 상기 기계실 모듈(200) 내부에서 열매체의 입출구 측에 구비되어 냉, 난방 운전 시 배관의 온도를 측정하는 온도 센서(281)와, 이송되는 열매체의 압력을 측정하는 압력 센서(282) 및 이송되는 열매체의 유량을 측정하는 유량계(283)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템.
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청구항 1에 있어서,
상기 모니터링 시스템(280)은, 별도의 장치와 연동되어 원격으로 확인 및 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 모니터링 시스템(280)은 별도의 장치와 연동되어 모니터링 데이터를 별도의 장치에 실시간으로 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 냉난방장치 제어 시스템(271)에는 맞춤 제어 시스템(600)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 맞춤 제어 시스템(600)은 냉난방장치 제어 시스템(271)과 모니터링 시스템(280)에 연동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 맞춤 제어 시스템(600)은 상기 모니터링 시스템(280)을 통해 사용자에게 맞춤 정보를 추천하거나 표시할 수 있고, 사용자가 이를 확인하여 제어 조건과 맞춤 조건을 확인한 후 선택하여 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 실시간 자동 제어용 냉, 난방 시스템.