KR102637607B1 - 축사용 배기열 회수 장치 - Google Patents
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Abstract
개시되는 축사용 배기열 회수 장치가 지중 열교환기와, 밀폐형 쿨링 패드를 포함함에 따라, 축사의 내부 습도의 증가없이도 상기 축사의 내부에 냉방을 제공할 수 있게 되는 장점이 있다.
Description
본 발명은 축사용 배기열 회수 장치에 관한 것이다.
축사는 닭, 소, 돼지 등의 가축을 기르는 건물을 말하고, 축사용 배기열 회수 장치는 상기 축사의 환기를 위하여 상기 축사로부터 배출되는 공기 중의 배기열을 회수하기 위한 장치이다.
상기 축사용 배기열 회수 장치의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.
그러나, 종래의 축사용 배기열 회수 장치에 의하면, 상기 축사의 환기를 위하여 상기 축사로부터 배출되는 공기 중의 배기열에 대한 회수가 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있었다.
또한, 종래의 축사용 배기열 회수 장치에 의하면, 상기 축사로 도입되는 외기를 냉각시키기 위해 물을 벽천처럼 흘려보내는 방식의 증발식 쿨링 패드가 적용되는데, 상기 증발식 쿨링 패드에서 증발되는 습기에 의해 상기 축사의 내부 습도가 증가하는 문제가 있었다.
본 발명은 축사의 내부 습도의 증가없이도, 상기 축사의 내부에 냉방을 제공할 수 있는 축사용 배기열 회수 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 축사의 환기를 위하여 상기 축사로부터 배출되는 공기 중의 배기열이 원활하게 회수될 수 있는 축사용 배기열 회수 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 축사용 배기열 회수 장치는 가축을 기르는 축사에 적용되는 것으로서,
지중에 형성되는 지중 열교환기; 상기 축사의 내부에 대해 밀폐형으로 상기 축사의 내부에 설치되고, 상기 지중 열교환기에서 공급되는 지하수가 유동되면서 상기 축사의 내부를 냉각시키는 밀폐형 쿨링 패드; 상기 지중 열교환기와의 사이에서 상기 지하수가 유동되어 열교환되면서 온열과 냉열 중 적어도 하나를 형성할 수 있는 히트 펌프; 상기 히트 펌프에 의해 형성되는 온열을 저장하는 온열 축열조; 상기 히트 펌프에 의해 형성되는 냉열을 저장하는 냉열 축열조; 상기 냉열 축열조에 저장된 냉열을 상기 축사의 내부로 공급해줄 수 있는 냉수 코일; 및 상기 온열 축열조에 저장된 온열을 상기 축사의 내부로 공급해줄 수 있는 온수 코일;을 포함하고,
지중에 형성되는 지중 열교환기; 상기 축사의 내부에 대해 밀폐형으로 상기 축사의 내부에 설치되고, 상기 지중 열교환기에서 공급되는 지하수가 유동되면서 상기 축사의 내부를 냉각시키는 밀폐형 쿨링 패드; 상기 지중 열교환기와의 사이에서 상기 지하수가 유동되어 열교환되면서 온열과 냉열 중 적어도 하나를 형성할 수 있는 히트 펌프; 상기 히트 펌프에 의해 형성되는 온열을 저장하는 온열 축열조; 상기 히트 펌프에 의해 형성되는 냉열을 저장하는 냉열 축열조; 상기 냉열 축열조에 저장된 냉열을 상기 축사의 내부로 공급해줄 수 있는 냉수 코일; 및 상기 온열 축열조에 저장된 온열을 상기 축사의 내부로 공급해줄 수 있는 온수 코일;을 포함하고,
상기 축사의 내외부 사이에서 환기가 이루어지도록 하는 환기 시설이 상기 축사와 별도로 독립된 공간을 이루되 상기 축사와 연통되도록 설치되고, 상기 냉수 코일과 상기 온수 코일이 상기 환기 시설의 내부에 설치됨으로써, 상기 축사의 외부 공기인 외기가 상기 환기 시설을 통해 상기 축사의 내부로 유동될 때 상기 냉수 코일의 냉열과 상기 온수 코일의 온열 중 어느 하나가 상기 외기에 실려 상기 축사의 내부로 공급될 수 있고, 상기 온수 코일은 상기 축사의 내부의 환기를 위하여 상기 축사로부터 배출되는 내부 공기인 내기 중의 배기열을 회수하여, 상기 온열 축열조에 축열할 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 축사용 배기열 회수 장치에 의하면, 상기 축사용 배기열 회수 장치가 지중 열교환기와, 밀폐형 쿨링 패드를 포함함에 따라, 축사의 내부 습도의 증가없이도 상기 축사의 내부에 냉방을 제공할 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 축사용 배기열 회수 장치에 의하면, 상기 축사용 배기열 회수 장치가 히트 펌프와, 온열 축열조와, 냉열 축열조와, 냉수 코일과, 온수 코일을 포함함에 따라, 상기 축사의 환기를 위하여 상기 축사로부터 배출되는 내기 중의 배기열이 원활하게 회수될 수 있게 되어, 상기 축사용 배기열 회수 장치의 작동 효율이 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축사용 배기열 회수 장치의 구성을 보이는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 축사용 배기열 회수 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축사용 배기열 회수 장치의 구성을 보이는 도면이다.
도 1을 참조하면, 축사용 배기열 회수 장치(100)는 가축을 기르는 축사(10)에 적용되는 것으로서, 지중 열교환기(130, 135)와, 밀폐형 쿨링 패드(150)를 포함한다.
또한, 상기 축사용 배기열 회수 장치(100)는 히트 펌프(120)와, 온열 축열조(110)와, 냉열 축열조(115)와, 냉수 코일(140)과, 온수 코일(145)을 포함할 수 있다.
상기 지중 열교환기(130, 135)는 지중에 형성되는 것으로, 상기 지중에 소정 깊이로 천공되어 지하수가 상기 지중과 열교환될 수 있는 것이다.
본 실시예에서는, 상기 지중 열교환기(130, 135)는 서로 이격되도록 상기 지중에 형성되는 지중 제 1 열교환기(130)와 지중 제 2 열교환기(135)로 구성된다.
상기 밀폐형 쿨링 패드(150)는 상기 축사(10)의 내부에 대해 밀폐형으로 상기 축사(10)의 내부에 설치되고, 상기 지중 열교환기(130, 135)에서 공급되는 상기 지하수가 유동되면서 상기 축사(10)의 내부를 냉각시키는 것이다.
상기 밀폐형 쿨링 패드(150)가 상기 축사(10)의 내부에 대해 밀폐형으로 이루어진다는 것은 상기 지중 열교환기(130, 135)에서 공급되는 상기 지하수가 상기 밀폐형 쿨링 패드(150)를 경유할 때 상기 지하수가 상기 축사(10)의 내부로 직접 노출되지 아니하고, 상기 밀폐형 쿨링 패드(150)의 벽체를 통해 상기 축사(10)의 내부와 열교환된 다음 상기 축사(10)의 외부로 배출된다는 것을 의미한다.
상기 히트 펌프(120)는 상기 지중 열교환기(130, 135)와의 사이에서 상기 지하수가 유동되어 열교환되면서 온열과 냉열 중 적어도 하나를 형성할 수 있는 것이다.
상기 히트 펌프(120)는 그 내부에 압축기, 증발기, 응축기, 팽창 밸브 등을 구비하여, 수요처인 상기 축사(10)에 대해 냉난방을 수행해줄 수 있는 것으로, 이러한 상기 히트 펌프(120)는 일반적인 것이므로, 여기서는 그 구체적인 설명 및 도시를 생략하기로 한다.
이하에서, 온열은 상기 순환 매체 등을 승온시킬 수 있는 에너지를 말하고, 냉열은 상기 지하수 등을 냉각시킬 수 있는 에너지를 말한다.
상기 온열 축열조(110)는 상기 히트 펌프(120)에 의해 형성되는 온열을 저장하는 것이다. 상기 히트 펌프(120)와 상기 온열 축열조(110) 사이를 순환하는 물 등의 순환 매체에 의해 상기 온열 축열조(110)에 온열이 저장될 수 있게 된다.
상기 냉열 축열조(115)는 상기 히트 펌프(120)에 의해 형성되는 냉열을 저장하는 것이다. 상기 지중에서 온열을 수득한 상태로 상기 지중 열교환기(130, 135)로부터 유동된 상기 지하수가 상기 히트 펌프(120)를 경유하면서 온열을 잃어 냉각된 상태(냉열을 얻은 상태)가 된 다음 상기 냉열 축열조(115)로 유입됨으로써, 상기 냉열 축열조(115)에 냉열이 저장될 수 있게 된다. 상기 히트 펌프(120)에 상기 지하수가 경유되면서 잃어버린 온열은 상기 히트 펌프(120)와 상기 온열 축열조(110) 사이를 순환하는 상기 순환 매체에 의해 수득되어 상기 온열 축열조(110)에 저장된다.
상기 냉수 코일(140)은 상기 냉열 축열조(115)에 저장된 냉열을 상기 축사(10)의 내부로 공급해줄 수 있는 것이다. 상기 냉열 축열조(115)에 냉각된 냉수 상태로 저장된 상기 지하수가 상기 냉수 코일(140)을 경유하면서 상기 축사(10)의 내부에 냉열을 공급하여, 상기 축사(10)의 내부에 냉방을 제공할 수 있다.
상기 온수 코일(145)은 상기 온열 축열조(110)에 저장된 온열을 상기 축사(10)의 내부로 공급해줄 수 있는 것이다. 상기 온열 축열조(110)에 승온된 온수 상태로 저장된 상기 순환 매체가 상기 온수 코일(145)을 경유하면서 상기 축사(10)의 내부에 온열을 공급하여, 상기 축사(10)의 내부에 난방을 제공할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 축사(10)의 내외부 사이에서 환기가 이루어지도록 하는 환기 시설(20)이 상기 축사(10)와 별도로 독립된 공간을 이루되 상기 축사(10)와 연통되도록 설치되고, 상기 냉수 코일(140)과 상기 온수 코일(145)이 상기 환기 시설(20)의 내부에 설치된다. 그러면, 상기 축사(10)의 외부 공기인 외기가 상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)의 내부로 유동될 때 상기 냉수 코일(140)의 냉열 및/또는 상기 온수 코일(145)의 온열이 상기 외기에 실려 상기 축사(10)의 내부로 공급될 수 있고, 상기 온수 코일(145)은 상기 축사(10)의 내부의 환기를 위하여 상기 축사(10)로부터 배출되는 내부 공기인 내기 중의 배기열을 회수하여, 상기 온열 축열조(110)에 축열할 수 있다.
도면 번호 133은 상기 지중 제 1 열교환기(130)로부터 상기 지하수가 유출되는 제 1 지하수 유출관이고, 도면 번호 132는 상기 제 1 지하수 유출관(133)을 통한 상기 지하수의 유출이 이루어지도록 하는 제 1 심정 펌프이고, 도면 번호 131은 상기 지중 제 1 열교환기(130)로 상기 지하수가 환수되도록 하는 제 1 지하수 환수관이다.
도면 번호 138은 상기 지중 제 2 열교환기(135)로부터 상기 지하수가 유출되는 제 2 지하수 유출관이고, 도면 번호 137은 상기 제 2 지하수 유출관(138)을 통한 상기 지하수의 유출이 이루어지도록 하는 제 2 심정 펌프(137)이고, 도면 번호 136은 상기 지중 제 2 열교환기(135)로 상기 지하수가 환수되도록 하는 제 2 지하수 환수관이다.
도면 번호 192는 상기 제 1 지하수 유출관(133)과 상기 제 2 지하수 유출관(138)이 합지되는 지하수 합지관이고, 도면 번호 193은 상기 제 1 지하수 환수관(131)과 상기 제 2 지하수 환수관(136)으로 분지되는 지하수 분지관이다.
도면 번호 187은 상기 히트 펌프(120)로부터 상기 냉열 축열조(115)로 상기 지하수가 유동되도록 하는 히트발 냉열향 유동관이고, 도면 번호 185는 상기 냉열 축열조(115)로부터 상기 히트 펌프(120)로 상기 지하수가 유동되도록 하는 냉열발 히트향 유동관이고, 도면 번호 163은 상기 냉열발 히트향 유동관(185) 상에 설치되어 상기 히트 펌프(120)와 상기 냉열 축열조(115) 사이에서 상기 지하수가 유동되도록 하는 히트 냉열 순환 펌프이다.
도면 번호 161은 상기 냉열발 히트향 유동관(185) 상에 설치되는 히트 냉열 삼방 밸브이고, 도면 번호 186은 상기 히트 냉열 삼방 밸브(161)와 상기 히트발 냉열향 유동관(187)을 연결시키는 히트 냉열 삼방관으로, 상기 냉열발 히트향 유동관(185)을 따라 유동되던 상기 지하수 중 일부가 상기 히트 냉열 삼방 밸브(161)의 작동에 따라 상기 히트 냉열 삼방관(186)을 통해 유동된 다음 상기 히트 펌프(120)를 경유하지 아니하고 상기 히트발 냉열향 유동관(187)을 통해 상기 냉열 축열조(115)로 곧바로 유입될 수 있다.
도면 번호 183은 상기 히트 펌프(120)로부터 상기 온열 축열조(110)로 상기 순환 매체가 유동되도록 하는 히트발 온열향 유동관이고, 도면 번호 182는 상기 온열 축열조(110)로부터 상기 히트 펌프(120)로 상기 순환 매체가 유동되도록 하는 온열발 히트향 유동관이고, 도면 번호 162는 상기 온열발 히트향 유동관(182) 상에 설치되어 상기 히트 펌프(120)와 상기 온열 축열조(110) 사이에서 상기 순환 매체가 유동되도록 하는 히트 온열 순환 펌프이다.
도면 번호 160은 상기 히트발 온열향 유동관(183) 상에 설치되는 히트 온열 삼방 밸브이고, 도면 번호 184는 상기 히트 온열 삼방 밸브(160)와 상기 온열발 히트향 유동관(182)을 연결시키는 히트 온열 삼방관으로, 상기 히트발 온열향 유동관(183)을 따라 유동되던 상기 순환 매체 중 일부가 상기 히트 온열 삼방 밸브(160)의 작동에 따라 상기 히트 온열 삼방관(184)을 통해 유동된 다음 상기 온열 축열조(110)를 경유하지 아니하고 상기 온열발 히트향 유동관(182)을 통해 상기 히트 펌프(120)로 곧바로 유입될 수 있다.
도면 번호 188은 상기 냉열 축열조(115)로부터 상기 냉수 코일(140)로 상기 지하수가 유동되도록 하는 냉열발 코일향 유동관이고, 도면 번호 189는 상기 냉수 코일(140)로부터 상기 냉열 축열조(115)로 상기 지하수가 유동되도록 하는 코일발 냉열향 유동관이고, 도면 번호 165는 상기 냉열발 코일향 유동관(188) 상에 설치되어 상기 냉열 축열조(115)와 상기 냉수 코일(140) 사이에서 상기 지하수가 유동되도록 하는 냉열 코일 순환 펌프이다.
도면 번호 180은 상기 온열 축열조(110)로부터 상기 온수 코일(145)로 상기 순환 매체가 유동되도록 하는 온열발 코일향 유동관이고, 도면 번호 181은 상기 온수 코일(145)로부터 상기 온열 축열조(110)로 상기 순환 매체가 유동되도록 하는 코일발 온열향 유동관이고, 도면 번호 164는 상기 온열발 코일향 유동관(180) 상에 설치되어 상기 온열 축열조(110)와 상기 온수 코일(145) 사이에서 상기 순환 매체가 유동되도록 하는 온열 코일 순환 펌프이다.
도면 번호 194는 상기 제 1 지하수 유출관(133)과 상기 제 2 지하수 환수관(136)을 연결하는 유출 환수 연결관이고, 도면 번호 191은 상기 제 2 지하수 유출관(138)과 상기 밀폐형 쿨링 패드(150)를 연결하는 유출 밀폐 연결관이고, 도면 번호 190은 상기 밀폐형 쿨링 패드(150)와 상기 제 1 지하수 환수관(131)을 연결하는 밀폐 환수 연결관이다.
도면 번호 166은 상기 제 1 지하수 유출관(133)을 개폐시키는 제 1 지하수 유출 개폐 밸브이고, 도면 번호 167은 상기 제 2 지하수 유출관(138)을 개폐시키는 제 2 지하수 유출 개폐 밸브이고, 도면 번호 168은 상기 유출 환수 연결관(194)을 개폐시키는 유출 환수 연결 개폐 밸브이고, 도면 번호 171은 상기 유출 밀폐 연결관(191)을 개폐시키는 유출 밀폐 연결 개폐 밸브이고, 도면 번호 172는 상기 밀폐 환수 연결관(190)을 개폐시키는 밀폐 환수 연결 개폐 밸브이고, 도면 번호 169는 상기 제 1 지하수 환수관(131)을 개폐시키는 제 1 지하수 환수 개폐 밸브이고, 도면 번호 170은 상기 제 2 지하수 환수관(136)을 개폐시키는 제 2 지하수 환수 개폐 밸브이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 축사용 배기열 회수 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.
(1) 여름철 등 상대적으로 고온의 환경에서의 일반 냉방 운전
여름철 등 상대적으로 고온의 환경에서는, 상기 유출 환수 연결 개폐 밸브(168), 상기 유출 밀폐 연결 개폐 밸브(171) 및 상기 밀폐 환수 연결 개폐 밸브(172)가 열리고, 상기 제 1 지하수 환수 개폐 밸브(169), 상기 제 2 지하수 환수 개폐 밸브(170), 상기 제 1 지하수 유출 개폐 밸브(166) 및 상기 제 2 지하수 유출 개폐 밸브(167)는 닫히고, 상기 제 1 심정 펌프(132) 및 상기 제 2 심정 펌프(137)가 작동된다. 그러면, 상기 지중 제 1 열교환기(130)의 상기 지하수가 상기 제 1 지하수 유출관(133), 상기 유출 환수 연결관(194) 및 상기 제 2 지하수 환수관(136)을 통해 상기 지중 제 2 열교환기(135)로 함양되고, 상기와 같이 함양이 이루어지는 상기 지중 제 2 열교환기(135)의 상기 지하수가 상기 제 2 지하수 유출관(138), 상기 유출 밀폐 연결관(191), 상기 밀폐 환수 연결관(190) 및 상기 제 1 지하수 환수관(131)을 통해 유동되는데, 이 유동 과정에서, 상기 지하수가 상기 밀폐형 쿨링 패드(150)를 경유하면서 상기 축사(10)의 내부 습도의 증가없이 상기 축사(10)의 내부 습도가 요구되는 습도 범위 내에서 유지될 수 있으면서도 상기 축사(10)의 내부에 냉방을 제공할 수 있게 됨과 함께, 상기 축사(10)의 내부에서 수득된 열이 상기 지하수를 통해 상기 지중에 저장될 수 있게 된다.
(2) 폭염 등 이상 고온의 환경에서의 추가 냉방 운전
폭염 등 이상 고온의 환경에서는, 상기 일반 냉방 운전은 그대로 운전됨과 함께, 아래의 추가 냉방 운전이 추가된다.
상기 추가 냉방 운전 중에는, 상기 제 1 지하수 환수 개폐 밸브(169), 상기 제 2 지하수 환수 개폐 밸브(170), 상기 제 1 지하수 유출 개폐 밸브(166) 및 상기 제 2 지하수 유출 개폐 밸브(167)는 여전히 닫힌 상태를 유지하고, 상기 히트 온열 삼방 밸브(160) 및 상기 히트 냉열 삼방 밸브(161)에서 상기 히트 온열 삼방관(184) 및 상기 히트 냉열 삼방관(186) 쪽은 각각 닫힌 상태를 유지한 상태에서, 상기 냉열 코일 순환 펌프(165), 상기 히트 냉열 순환 펌프(163) 및 상기 히트 온열 순환 펌프(162)가 작동되면, 상기 냉열 축열조(115)에 저장된 냉열을 함유하여 냉각된 상태인 상기 지하수가 상기 냉열발 코일향 유동관(188) 및 상기 코일발 냉열향 유동관(189)을 통해 유동되고, 이 유동 과정에서, 상기 냉수 코일(140)을 통해 상기 지하수가 상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)로 유동되는 상기 외기로 냉열을 공급한다. 그러면, 상기 환기 시설(20)과 연결된 상기 축사(10)의 내부가 추가적으로 냉각될 수 있게 된다.
상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)로 유동되는 상기 외기로 냉열을 공급하고 승온된 상태인 상기 지하수는 상기 냉열 축열조(115)를 거친 다음, 상기 냉열발 히트향 유동관(185)을 통해 유동되어 상기 히트 펌프(120)를 경유하면서 냉각되면서 온열을 버린 다음, 상기 히트발 냉열향 유동관(187)을 통해 상기 냉열 축열조(115)로 유입되어 저장된다.
한편, 상기 온열발 히트향 유동관(182) 및 상기 히트발 온열향 유동관(183)을 통해 상기 히트 펌프(120)와 상기 온열 축열조(110) 사이를 순환하는 상기 순환 매체가 상기 히트 펌프(120)를 경유하는 상기 지하수에서 버려진 온열을 흡수하여 상기 온열 축열조(110)에 저장하게 된다.
(3) 환절기 등 하루 중 기온 차이가 소정 온도차 이상 발생되는 환경에서의 온도 유지 운전
환절기 등 아침 저녁으로는 상대적으로 저온이고, 오후에는 상대적으로 고온이 되는 하루 중 기온 차이가 소정 온도차 이상 발생되는 환경에서는, 상기 유출 환수 연결 개폐 밸브(168), 상기 유출 밀폐 연결 개폐 밸브(171), 상기 밀폐 환수 연결 개폐 밸브(172), 상기 제 1 지하수 환수 개폐 밸브(169), 상기 제 2 지하수 환수 개폐 밸브(170), 상기 제 1 지하수 유출 개폐 밸브(166) 및 상기 제 2 지하수 유출 개폐 밸브(167)는 닫히고, 상기 히트 온열 삼방 밸브(160) 및 상기 히트 냉열 삼방 밸브(161)에서 상기 히트 온열 삼방관(184) 및 상기 히트 냉열 삼방관(186) 쪽은 각각 닫힌 상태를 유지한다.
이러한 상태에서, 아침 저녁 등 상대적으로 저온이어서 상기 축사(10)의 내부로 난방을 제공하여야 하는 경우, 상기 온열 코일 순환 펌프(164)가 작동되면서, 상기 온열 축열조(110)에 저장된 온열을 함유하여 승온된 상태인 상기 순환 매체가 상기 온열발 코일향 유동관(180) 및 상기 코일발 온열향 유동관(181)을 통해 유동되고, 이 유동 과정에서, 상기 온수 코일(145)을 통해 상기 순환 매체가 상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)로 유동되는 상기 외기로 온열을 공급한 다음 상기 온열 축열조(110)로 환수된다.
이러한 상태에서, 상기 히트 온열 순환 펌프(162)가 작동되어, 상기 온수 코일(145)을 통해 온열을 잃고 상기 온열 축열조(110)로 환수된 상기 순환 매체가 상기 온열발 히트향 유동관(182) 및 상기 히트발 온열향 유동관(183)을 통해 상기 온열 축열조(110)와 상기 히트 펌프(120) 사이를 순환하게 되고, 이 유동 과정에서, 상기 순환 매체에 함유된 냉열이 상기 히트 펌프(120)로 버려지게 된다
상기 히트 냉열 순환 펌프(163)가 작동되어 상기 히트발 냉열향 유동관(187) 및 상기 냉열발 히트향 유동관(185)을 통해 상기 히트 펌프(120)와 상기 냉열 축열조(115) 사이를 순환하는 상기 지하수가 상기 히트 펌프(120)에 버려진 냉열을 흡수한 다음 상기 냉열 축열조(115)로 유입됨으로써, 상기 히트 펌프(120)에 버려진 냉열이 상기 냉열 축열조(115)에 저장될 수 있게 된다.
한편, 오후 등 상대적으로 고온이어서 상기 축사(10)의 내부로 냉방을 제공하여야 하는 경우, 상기 냉열 코일 순환 펌프(165)가 작동되면서, 상기 냉열 축열조(115)에 저장된 냉열을 함유하여 냉각된 상태인 상기 지하수가 상기 냉열발 코일향 유동관(188) 및 상기 코일발 냉열향 유동관(189)을 통해 유동되고, 이 유동 과정에서, 상기 냉수 코일(140)을 통해 상기 지하수가 상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)로 유동되는 상기 외기로 냉열을 공급함과 함께 상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)로부터 외부로 유동되는 상기 내기 중의 온열을 흡수한 다음 상기 냉열 축열조(115)로 환수된다.
이러한 상태에서, 상기 히트 냉열 순환 펌프(163)가 작동되어, 상기 냉수 코일(140)을 통해 온열을 수득하여 상기 냉열 축열조(115)로 환수된 상기 지하수가 상기 냉열발 히트향 유동관(185) 및 상기 히트발 냉열향 유동관(187)을 통해 상기 냉열 축열조(115)와 상기 히트 펌프(120) 사이를 순환하게 되고, 이 유동 과정에서, 상기 지하수에 함유된 온열이 상기 히트 펌프(120)로 전달된다.
상기 히트 온열 순환 펌프(162)가 작동되어 상기 히트발 온열향 유동관(183) 및 상기 온열발 히트향 유동관(182)을 통해 상기 히트 펌프(120)와 상기 온열 축열조(110) 사이를 순환하는 상기 순환 매체가 상기 히트 펌프(120)로 전달된 온열을 흡수한 다음 상기 온열 축열조(110)로 유입됨으로써, 상기 히트 펌프(120)로 전달된 온열이 상기 온열 축열조(110)에 저장될 수 있게 된다.
(4) 겨울철 등 상대적으로 저온의 환경에서의 난방 운전
겨울철 등 상대적으로 저온의 환경에서는, 상기 유출 환수 연결 개폐 밸브(168), 상기 제 2 지하수 유출 개폐 밸브(167) 및 상기 제 1 지하수 환수 개폐 밸브(169)는 열리고, 상기 제 1 지하수 유출 개폐 밸브(166), 상기 유출 밀폐 연결 개폐 밸브(171), 상기 밀폐 환수 연결 개폐 밸브(172) 및 상기 제 2 지하수 환수 개폐 밸브(170)는 닫히고, 상기 제 1 심정 펌프(132), 상기 제 2 심정 펌프(137), 상기 히트 온열 순환 펌프(162) 및 상기 온열 코일 순환 펌프(164)는 작동되고, 상기 히트 냉열 순환 펌프(163) 및 상기 냉열 코일 순환 펌프(165)는 작동 중지된다. 그러면, 상기 지중 제 1 열교환기(130)의 상기 지하수가 상기 제 1 지하수 유출관(133), 상기 유출 환수 연결관(194) 및 상기 제 2 지하수 환수관(136)을 통해 상기 지중 제 2 열교환기(135)로 함양되고, 상기와 같이 함양이 이루어지는 상기 지중 제 2 열교환기(135)의 상기 지하수가 상기 제 2 지하수 유출관(138) 및 상기 지하수 합지관(192)을 통해 유동된 다음 상기 히트 펌프(120)를 경유하면서 상기 히트 펌프(120)로 상기 지중 제 1 열교환기(130) 및 상기 지중 제 2 열교환기(135)에서 수득된 온열을 전달한 다음 상기 지하수 분지관(193) 및 상기 제 1 지하수 환수관(131)을 통해 상기 지중 제 1 열교환기(130)로 환수된다.
상기 지중 제 1 열교환기(130)로 환수된 상기 지하수는 상기 지중 제 1 열교환기(130) 및 상기 지중 제 2 열교환기(135)에서 지중과 열교환되는데, 상기 지중 제 1 열교환기(130) 및 상기 지중 제 2 열교환기(135)에서 상기 지중으로부터 수득되는 온열은 여름철 등 상대적으로 고온의 환경에서의 상기 일반 냉방 운전 중 상기 지중에 저장되었던 열기일 수 있다.
상기 온열발 히트향 유동관(182)과 상기 히트발 온열향 유동관(183)을 통해 상기 온열 축열조(110)와 상기 히트 펌프(120) 사이를 순환하는 상기 순환 매체가 상기 히트 펌프(120)에서 상기 지하수로부터 전달된 온열을 흡수한 다음 상기 온열 축열조(110)에 저장하게 된다.
한편, 상기 온열 축열조(110)에 저장된 온열을 함유한 승온된 상태의 상기 순환 매체가 상기 온열발 코일향 유동관(180) 및 상기 코일발 온열향 유동관(181)을 통해 상기 온열 축열조(110)와 상기 온수 코일(145) 사이를 순환하는 과정 중 상기 온수 코일(145)에서 상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)의 내부로 유동되는 상기 외기에 온열을 전달한 다음 상기 온열 축열조(110)로 환수된다. 이 때, 상기 온수 코일(145)에서 상기 환기 시설(20)을 통해 상기 축사(10)의 내부로 유동되는 상기 외기에 온열을 전달한 상기 순환 매체는 상기 축사(10)의 내부의 환기를 위하여 상기 축사(10)로부터 배출되는 상기 내기 중의 배기열을 회수하여, 상기 온열 축열조(110)에 축열할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 축사용 배기열 회수 장치(100)의 작동 효율이 향상될 수 있게 된다.
상기와 같이, 상기 축사용 배기열 회수 장치(100)가 상기 지중 열교환기(130, 135)와, 상기 밀폐형 쿨링 패드(150)를 포함함에 따라, 상기 축사(10)의 내부 습도의 증가없이도 상기 축사(10)의 내부에 냉방을 제공할 수 있게 된다.
또한, 상기 축사용 배기열 회수 장치(100)는 상기 히트 펌프(120)와, 상기 온열 축열조(110)와, 상기 냉열 축열조(115)와, 상기 냉수 코일(140)과, 상기 온수 코일(145)을 포함함에 따라, 상기 축사(10)의 환기를 위하여 상기 축사(10)로부터 배출되는 상기 내기 중의 배기열이 원활하게 회수될 수 있게 되어, 상기 축사용 배기열 회수 장치(100)의 작동 효율이 향상될 수 있게 된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 축사용 배기열 회수 장치에 의하면, 축사의 내부 습도의 증가없이도, 상기 축사의 내부에 냉방을 제공할 수 있고, 상기 축사의 환기를 위하여 상기 축사로부터 배출되는 공기 중의 배기열이 원활하게 회수될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 축사용 배기열 회수 장치
110 : 온열 축열조
115 : 냉열 축열조
120 : 히트 펌프
130, 135 : 지중 열교환기
140 : 냉수 코일
145 : 온수 코일
150 : 밀폐형 쿨링 패드
110 : 온열 축열조
115 : 냉열 축열조
120 : 히트 펌프
130, 135 : 지중 열교환기
140 : 냉수 코일
145 : 온수 코일
150 : 밀폐형 쿨링 패드
Claims (4)
- 가축을 기르는 축사에 적용되는 것으로서,
지중에 형성되는 지중 열교환기;
상기 축사의 내부에 대해 밀폐형으로 상기 축사의 내부에 설치되고, 상기 지중 열교환기에서 공급되는 지하수가 유동되면서 상기 축사의 내부를 냉각시키는 밀폐형 쿨링 패드;
상기 지중 열교환기와의 사이에서 상기 지하수가 유동되어 열교환되면서 온열과 냉열 중 적어도 하나를 형성할 수 있는 히트 펌프;
상기 히트 펌프에 의해 형성되는 온열을 저장하는 온열 축열조;
상기 히트 펌프에 의해 형성되는 냉열을 저장하는 냉열 축열조;
상기 냉열 축열조에 저장된 냉열을 상기 축사의 내부로 공급해줄 수 있는 냉수 코일; 및
상기 온열 축열조에 저장된 온열을 상기 축사의 내부로 공급해줄 수 있는 온수 코일;을 포함하고,
상기 축사의 내외부 사이에서 환기가 이루어지도록 하는 환기 시설이 상기 축사와 별도로 독립된 공간을 이루되 상기 축사와 연통되도록 설치되고, 상기 냉수 코일과 상기 온수 코일이 상기 환기 시설의 내부에 설치됨으로써, 상기 축사의 외부 공기인 외기가 상기 환기 시설을 통해 상기 축사의 내부로 유동될 때 상기 냉수 코일의 냉열과 상기 온수 코일의 온열 중 어느 하나가 상기 외기에 실려 상기 축사의 내부로 공급될 수 있고, 상기 온수 코일은 상기 축사의 내부의 환기를 위하여 상기 축사로부터 배출되는 내부 공기인 내기 중의 배기열을 회수하여, 상기 온열 축열조에 축열할 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 축사용 배기열 회수 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 지중 열교환기는 서로 이격되도록 상기 지중에 형성되는 지중 제 1 열교환기와 지중 제 2 열교환기로 구성되고,
상기 지중 제 1 열교환기로부터 상기 지하수가 제 1 지하수 유출관을 통해 유출되고, 제 1 심정 펌프가 상기 제 1 지하수 유출관을 통한 상기 지하수의 유출이 이루어지고, 상기 지중 제 1 열교환기로 상기 지하수가 제 1 지하수 환수관을 통해 환수되고,
상기 지중 제 2 열교환기로부터 상기 지하수가 제 2 지하수 유출관을 통해 유출되고, 제 2 심정 펌프가 상기 제 2 지하수 유출관을 통한 상기 지하수의 유출이 이루어지고, 상기 지중 제 2 열교환기로 상기 지하수가 제 2 지하수 환수관을 통해 환수되고,
상기 제 1 지하수 유출관과 상기 제 2 지하수 유출관은 지하수 합지관에 의해 합지되고, 상기 제 1 지하수 환수관과 상기 제 2 지하수 환수관으로 지하수 분지관에 의해 분지되고,
상기 히트 펌프로부터 상기 냉열 축열조로 상기 지하수가 히트발 냉열향 유동관을 통해 유동되고, 상기 냉열 축열조로부터 상기 히트 펌프로 상기 지하수가 냉열발 히트향 유동관을 통해 유동되고, 상기 냉열발 히트향 유동관 상에 설치된 히트 냉열 순환 펌프에 의해 상기 히트 펌프와 상기 냉열 축열조 사이에서 상기 지하수가 유동되고,
상기 냉열발 히트향 유동관 상에 히트 냉열 삼방 밸브가 설치되고, 상기 히트 냉열 삼방 밸브와 상기 히트발 냉열향 유동관이 히트 냉열 삼방관에 의해 연결되고, 상기 냉열발 히트향 유동관을 따라 유동되던 상기 지하수 중 일부가 상기 히트 냉열 삼방 밸브의 작동에 따라 상기 히트 냉열 삼방관을 통해 유동된 다음 상기 히트 펌프를 경유하지 아니하고 상기 히트발 냉열향 유동관을 통해 상기 냉열 축열조로 곧바로 유입될 수 있고,
상기 히트 펌프로부터 상기 온열 축열조로 순환 매체가 히트발 온열향 유동관을 통해 유동되고, 상기 온열 축열조로부터 상기 히트 펌프로 상기 순환 매체가 온열발 히트향 유동관을 통해 유동되고, 상기 온열발 히트향 유동관 상에 설치된 히트 온열 순환 펌프에 의해 상기 히트 펌프와 상기 온열 축열조 사이에서 상기 순환 매체가 유동되고,
상기 히트발 온열향 유동관 상에 히트 온열 삼방 밸브가 설치되고, 상기 히트 온열 삼방 밸브와 상기 온열발 히트향 유동관이 히트 온열 삼방관에 의해 연결되고, 상기 히트발 온열향 유동관을 따라 유동되던 상기 순환 매체 중 일부가 상기 히트 온열 삼방 밸브의 작동에 따라 상기 히트 온열 삼방관을 통해 유동된 다음 상기 온열 축열조를 경유하지 아니하고 상기 온열발 히트향 유동관을 통해 상기 히트 펌프로 곧바로 유입될 수 있고,
상기 냉열 축열조로부터 상기 냉수 코일로 상기 지하수가 냉열발 코일향 유동관을 통해 유동되고, 상기 냉수 코일로부터 상기 냉열 축열조로 상기 지하수가 코일발 냉열향 유동관을 통해 유동되고, 상기 냉열발 코일향 유동관 상에 설치된 냉열 코일 순환 펌프에 의해 상기 냉열 축열조와 상기 냉수 코일 사이에서 상기 지하수가 유동되고,
상기 온열 축열조로부터 상기 온수 코일로 상기 순환 매체가 온열발 코일향 유동관을 통해 유동되고, 상기 온수 코일로부터 상기 온열 축열조로 상기 순환 매체가 코일발 온열향 유동관을 통해 유동되고, 상기 온열발 코일향 유동관 상에 설치된 온열 코일 순환 펌프에 의해 상기 온열 축열조와 상기 온수 코일 사이에서 상기 순환 매체가 유동되고,
상기 제 1 지하수 유출관과 상기 제 2 지하수 환수관이 유출 환수 연결관에 의해 연결되고, 상기 제 2 지하수 유출관과 상기 밀폐형 쿨링 패드가 유출 밀폐 연결관에 의해 연결되고, 상기 밀폐형 쿨링 패드와 상기 제 1 지하수 환수관이 밀폐 환수 연결관에 의해 연결되고,
상기 제 1 지하수 유출관이 제 1 지하수 유출 개폐 밸브에 의해 개폐되고, 상기 제 2 지하수 유출관이 제 2 지하수 유출 개폐 밸브에 의해 개폐되고, 상기 유출 환수 연결관이 유출 환수 연결 개폐 밸브에 의해 개폐되고, 상기 유출 밀폐 연결관이 유출 밀폐 연결 개폐 밸브에 의해 개폐되고, 상기 밀폐 환수 연결관이 밀폐 환수 연결 개폐 밸브에 의해 개폐되고, 상기 제 1 지하수 환수관이 제 1 지하수 환수 개폐 밸브에 의해 개폐되고, 상기 제 2 지하수 환수관이 제 2 지하수 환수 개폐 밸브에 의해 개폐되고,
상기 축사에 대한 냉방 운전 시에는,
상기 유출 환수 연결 개폐 밸브, 상기 유출 밀폐 연결 개폐 밸브 및 상기 밀폐 환수 연결 개폐 밸브가 열리고, 상기 제 1 지하수 환수 개폐 밸브, 상기 제 2 지하수 환수 개폐 밸브, 상기 제 1 지하수 유출 개폐 밸브 및 상기 제 2 지하수 유출 개폐 밸브는 닫히고, 상기 제 1 심정 펌프 및 상기 제 2 심정 펌프가 작동됨으로써, 상기 지중 제 1 열교환기의 상기 지하수가 상기 제 1 지하수 유출관, 상기 유출 환수 연결관 및 상기 제 2 지하수 환수관을 통해 상기 지중 제 2 열교환기로 함양되고, 상기와 같이 함양이 이루어지는 상기 지중 제 2 열교환기의 상기 지하수가 상기 제 2 지하수 유출관, 상기 유출 밀폐 연결관, 상기 밀폐 환수 연결관 및 상기 제 1 지하수 환수관을 통해 유동되는 유동 과정에서, 상기 지하수가 상기 밀폐형 쿨링 패드를 경유하면서 상기 축사의 내부 습도의 증가없이 상기 축사의 내부 습도가 요구되는 습도 범위 내에서 유지될 수 있으면서도 상기 축사의 내부에 냉방을 제공할 수 있게 됨과 함께, 상기 축사의 내부에서 수득된 열이 상기 지하수를 통해 상기 지중에 저장될 수 있게 되고,
상기 축사에 대한 상기 냉방 운전에 더해 추가 냉방 운전이 요구되는 경우,
상기 제 1 지하수 환수 개폐 밸브, 상기 제 2 지하수 환수 개폐 밸브, 상기 제 1 지하수 유출 개폐 밸브 및 상기 제 2 지하수 유출 개폐 밸브는 여전히 닫힌 상태를 유지하고, 상기 히트 온열 삼방 밸브 및 상기 히트 냉열 삼방 밸브에서 상기 히트 온열 삼방관 및 상기 히트 냉열 삼방관 쪽은 각각 닫힌 상태를 유지한 상태에서, 상기 냉열 코일 순환 펌프, 상기 히트 냉열 순환 펌프 및 상기 히트 온열 순환 펌프가 작동되면, 상기 냉열 축열조에 저장된 냉열을 함유하여 냉각된 상태인 상기 지하수가 상기 냉열발 코일향 유동관 및 상기 코일발 냉열향 유동관을 통해 유동되는 유동 과정에서, 상기 냉수 코일을 통해 상기 지하수가 상기 환기 시설을 통해 상기 축사로 유동되는 상기 외기로 냉열을 공급하고, 그에 따라 상기 환기 시설과 연결된 상기 축사의 내부가 추가적으로 냉각될 수 있게 되고,
상기 환기 시설을 통해 상기 축사로 유동되는 상기 외기로 냉열을 공급하고 승온된 상태인 상기 지하수는 상기 냉열 축열조를 거친 다음, 상기 냉열발 히트향 유동관을 통해 유동되어 상기 히트 펌프를 경유하면서 냉각되면서 온열을 버린 다음, 상기 히트발 냉열향 유동관을 통해 상기 냉열 축열조로 유입되어 저장되는 것을 특징으로 하는 축사용 배기열 회수 장치.
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