KR20010045679A - 축열식 냉난방 겸용 시스템 - Google Patents

Abstract

축열 보일러 및 축열 온풍기와 같은 축열식 난방용 전기 기기와 빙축열 시스템과 같은 축열식 냉방용 전기 기기 등을 하나의 기기에 장착하여 시스템화함으로써 기존의 기기에 비하여 다양한 용도와 작은 크기와 그리고 적은 비용이 드는 다목적의 잠열 축열재를 이용한 냉난방 겸용 시스템에 관한 것이다.

Description

축열식 냉난방 겸용 시스템 {HEAT ACCUMULATION TYPE COOLING AND HEATING COMBINED SYSTEM}

본 발명은 심야 전기를 이용하여 소규모 공장, 주택, 사무실, 음식점 등에서, 여름철에는 냉방기기로 사용할 수 있으며, 겨울철에는 난방용 팬히터로 쓸 수 있는 잠열 축열재를 이용한 축열식 냉난방 겸용 시스템에 관한 것이다.

전기는 아직 전력 저장 시설이 실용화되어 있지 않아서 생산과 동시에 소비해야만 하기 때문에 전력 공급 시설은 항상 연중 최대 용량에 대응하는 용량을 확보하고 있어야 한다. 그런데, 실제 전력 사용량은 시간대 및 계절별로 극심한 차이를 보이고, 예를 들어, 심야 시간대에는 낮 시간대에 비해 전기 사용량이 상대적으로 적어서 그 만큼 전력 생산량을 감소시켜 전력을 공급하고 있는 실정이다. 따라서 심야 시간대의 잉여 전력을 적절한 방법으로 저장한 다음, 많은 전기가 필요한 낮 시간대에 사용하면, 전력 설비의 이용률이 높아지고 발전소의 운전 비용이 절감되어 발전소 추가 건설에 대응하는 효과를 거두게 되어, 결국 전기를 적은 비용으로 공급할 수 있다.

전기 에너지를 저장하는 방법에는 기계적 저장, 열적 저장, 전자기적 저장 등 여러 가지 방법이 있을 수 있으나 저장 효율이나 기술적인 면을 고려할 때 열적 저장 방법이 가장 실용화될 가능성이 크다. 열 형태로 에너지를 저장하는 방법에는 에너지의 사용 용도에 따라 주거 냉난방용 등에 사용되는 100 ℃ 이하의 저온 축열 방법과, 산업용 및 발전용 등에 사용되는 300 내지 900 ℃ 영역의 고온 축열 방법으로 대별될 수 있다. 저온 축열 방법에는 상 전이가 상온 이상에서 일어나게 하는 난방용 축열 방법과 상 전이가 상온 이하에서 일어나게 하는 냉방용 축열(축냉 또는 빙축열) 방법이 있다. 이때 사용되는 축열재는 축열 방법에 따라 현열 축열재와 잠열 축열재로 나눌 수 있다.

축열재의 현열을 이용하는 현열 축열법은 기술이 비교적 간단하여 용이하게 이용할 수 있으므로 현재 많이 이용되고 있으며 그 역사 또한 매우 깊다. 그러나, 이 방법은 축열 밀도가 작아 축열과 방열이 상당히 넓은 범위에서 일어나기 때문에 대규모의 에너지를 저장하기 위해서는 많은 양의 축열재가 필요하거나 열의 저장 온도가 높아야만 하는 단점이 있다.

잠열을 이용한 축열 시스템은 현열을 이용한 축열 시스템보다 축열 용량이 커서 장치의 크기 및 설치비를 줄일 수 있으며, 거의 일정한 온도에서 축열과 방열을 할 수 있는 장점이 있다. 잠열을 이용한 축열 시스템은 1940년대부터 활발한 연구가 시작되었으며, 1970년대에는 두 차례의 에너지 위기를 거치면서 많은 연구가 이루어졌다.

전기 수요가 적은 시간대인 심야에 전기를 잠열 축열재에 열 형태로 저장하였다가 이를 전기 수요가 많은 낮 시간대에 난방용 열원으로 이용하기 위한 연구는 서구 선진국을 중심으로 수행되어 왔다. 이는, 전기와 같은 고급 에너지를 난방용으로 사용하는 데에 높은 생활 수준을 요구하기 때문이다. 따라서, 초기의 심야 전기를 이용한 축열 기기는 주로 팬히터의 형태로 개발되었다. 그러나, 팬히터에 의한 난방은 국내 실정에 적합하지 않아, 국내에서는 주로 축열식 보일러에 대한 개발 연구가 많이 진행되었으며 유사한 개념으로 축열식 온수기, 현열을 이용한 축열식 구들형 난방 장치 등이 개발되었다.

심야 전기를 이용하여 잠열 축열재에 냉열을 저장하였다가 이를 이용하여 낮 시간대에 냉방을 실시하려는 시도 역시 서구 선진국에서 연구가 시작되어, 물을 축열재로 하는 빙축열 시스템이 이미 실용화되었다. 국내에서도 외국에서 기술을 도입하여 빙축열 시스템을 생산하여 판매하고 있다. 그러나 빙축열 시스템은 앞서 언급한 바와 같이 물의 과냉각에 의하여 냉동기의 성능 계수가 낮아져 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 최근 들어 캡슐 속에 물과 조핵제를 넣고 밀봉하는 방법으로 과냉각 문제를 해결하는 방법도 도입되었다. 그러나, 빙축열 시스템은 장치가 크고 복잡하여 초기 투자 비용이 높기 때문에 대형 빌딩 등 대규모 시설에만 적합한 것으로 아직 국내 보급은 미미한 실정이다.

현재 국내에 보급된 심야 전기용 축열 기기는 크게 두 가지 형태로 구분된다. 첫째, 축열식 난방기, 축열식 보일러, 축열식 온풍기, 축열식 온수기 등은 30 내지 100 ℃ 사이의 열을 저장하여 이를 난방 혹은 급수로 이용하는 기기로서, 주로 소규모 주택용 등으로 개발되어 있다. 그러나, 이상과 같은 축열식 보일러 및 축열식 온풍기들은 아직 신뢰성이 낮고 가격이 높은 문제점 때문에 보급률이 낮다. 둘째, 0℃ 이하의 냉열을 저장하였다가 이를 여름철 냉방에 응용하도록 고안된 기기는, 대표적인 예로 빙축열 시스템을 들 수 있다. 빙축열 시스템은 대형 건물등 대규모 시설용으로 개발되어 현재 초기 보급 단계에 있다. 그러나, 빙축열 시스템은 장치가 크고 값이 비싸서 주택 등의 소규모 건물로는 부적합한 문제점이 있다.

생활 수준 향상과 더불어 가정 및 소규모 공장, 사무실, 음식점 등에서 냉방 수요가 급격히 증가하고 있어, 낮 시간대의 전력 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그러나 발전소의 증설은 긴 시간과 많은 비용을 요구하므로 여름철 냉방 전력의 수요 관리가 어느 때 보다도 중요하다.

본 발명의 목적은 심야 전기를 이용하여 소규모 공장, 주택, 사무실, 음식점 등에서 사용하기에 적합한 소형 저가의 잠열 축열재를 이용한 축열식 냉난방 겸용 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 냉방용 잠열 축열재가 충전 밀봉된 냉방용 축열 용기 및 난방용 잠열 축열재가 충전 밀봉된 난방용 축열 용기와 브라인이 내부에 충전되고 브라인 출구 포트 및 브라인 복귀 포트와 냉매코일이 구비된 축열조와, 상기 냉매 코일과 연결되어 냉매 코일을 통해서 순환되는 냉매를 냉각시키는 냉각 수단과, 브라인 순환 펌프와, 브라인 가열 히터와, 브라인 순환 도관과, 바이패스 도관과, 열교환기와, 하나 이상의 제어 밸브와, 제어 수단으로써 구성되고, 상기 브라인 순환 도관은 축열조의 브라인 출구 포트와 순환 펌프의 입력측을 연결하는 제1 순환 도관과 축열조의 복귀 포트와 순환 펌프의 출력측을 연결하는 제2 순환 도관으로 구성되고, 상기 히터는 제2 순환 도관 상을 유동하는 브라인을 가열하도록 설치되고, 상기 바이패스 도관은 상기 제2 순환 도관 상의 브라인을 바이패스 유동 시키도록 제2 순환 도관 상에 양단부가 접속되고, 상기 열교환기는 상기 바이패스 도관 상에 설치되며, 상기 제어 밸브들 중의 하나는 바이패스 도관 상에 설치되고, 상기 제어 수단은 전기 수요가 적은 시간대에 상기 순환 펌프와 히터와 냉각 수단을 선택적으로 가동시켜 축열조에 열 또는 냉열을 저장한 뒤 전기 수요가 많은 시간대에 축열조에 저장된 열 또는 냉열을 사용하여 난방 또는 냉방을 수행하도록 상기 냉각 수단, 히터, 순환 펌프, 열교환기 및 제어 밸브를 제어하는 냉난방 시스템을 제공함으로써 달성된다.

도1은 본 발명에 의한 잠열 축열재를 이용한 축열식 냉난방 겸용 시스템의 전체 구성도.

도2는 내부에 온수 코일 및 냉매 코일이 설치된 축열조의 단면도.

도3은 잠열재의 축열 용기의 형상을 도시한 도면.

도4는 잠열 축열재를 이용한 축열식 냉난방 겸용 시스템의 자동 제어 장치의 회로도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 냉각 수단

2 : 축열조

3 : 브라인 순환 펌프

4 : 브라인 가열 히터

5 : 열교환기

6, 7, 8 : 제어 밸브

9 : 제어 수단

11 : 냉매 코일

12 : 온수 코일

본 발명에 의한 장치는 냉방 및 난방용 잠열 축열재를 이용하여, 여름철에는 심야 시간대에 0℃ 이하의 냉열을 저장하였다가 낮 시간대에 이를 이용하여 냉방을 실시하고, 겨울철에는 심야 시간대에 50 내지 100 ℃의 열을 저장하였다가 낮 시간대에 이를 이용하여 난방을 수행하는 시스템으로써, 본 발명의 요지는 첨부 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다.

도1은 본 발명의 전체 구성도이다. 도면 부호 2는 냉방용 잠열 축열재와 난방용 잠열 축열재가 각각 충전 밀봉된 (도시되지 않은) 축열 용기가 적층되어 있는 축열조(2)이다. 이 축열조(2) 내에는 (도2에 도시된 바와 같이) 냉매 코일(11)이 장착되어 있고, 브라인이 또한 충전되어 있다. 축열조(2)는 브라인을 통하여 열을 공급하거나 또는 공급받을 수 있도록 브라인을 외부로 순환시키기 위해 브라인 복귀 포트(12) 및 브라인 출구 포트(13)를 구비한다. 축열조의 브라인 출구 포트(13)에는 제1 순환 도관(14)을 통하여 브라인 순환 펌프(3)의 입력측이 연결되고, 브라인 순환 펌프(3)의 출력측은 제2 순환 도관(15)을 통하여 브라인 복귀 포트(12)와 연결된다. 제2 순환 도관(15) 상에는 브라인 가열 히터(4)가 장착되어 펌프에 의해 순환되는 브라인이 가열되어 열을 축열조 내의 축열 용기 내의 축열재에 공급한다. 제2 순환 도관(15) 상의 브라인이 바이패스 유동되도록 제2 순환 도관(15) 상에 양단부가 접속된 바이패스 도관(16)에는 열교환기(5)가 장착되어 축열조 내에 축적된 열을 방냉하는 기능을 한다. 본 실시예에서, 제어 밸브(6, 7, 8)는 바이패스 도관(16) 상에, 제1 순환 도관(14) 상에, 그리고 브라인 복귀 포트(12) 바로 전에 각각 장착되어 있다. 또한, 도면의 좌측에 도시된 바와 같이, 축열조(2) 내의 냉매 코일과 연결되어 냉매 코일을 통하여 순환되는 냉매를 냉각시킴으로써 축열조 내의 축열재에 냉열을 공급하는 냉각 수단(1)이 설치되어 있다. 이러한 냉각 수단은 통상의 압축기, 응축기 및 팽창 밸브로 구성되고, 이때 냉매 코일은 증발기로서 역할을 하게 된다. 또한, 냉각 수단(1), 순환 펌프(3), 히터(4), 열교환기(5) 및 제어 밸브(6, 7, 8)를 제어하기 위한 제어 수단(9)이 더 장착되어 있다.

하절기에 축냉 시스템은 심야 전기 시간대(예를 들어, 오후 10시부터 오전 8시까지)에 냉각 수단(1)를 가동시켜 냉매를 통하여 축열조(2) 내의 온도를 떨어뜨린다. 이때, 브라인 순환 펌프(3) 및 전자 밸브(7, 8)는 온(ON)시키고, 전자 밸브(6)는 오프(OFF)시켜서 브라인이 열교환기(5)를 거치지 않고 순환됨으로써 축열조 내의 잠열재의 온도를 원하는 온도(예를 들어, -5℃)까지 보다 효율적으로 떨어뜨린다. 반대로, 낮 시간대(예를 들어, 오전 8시부터 오후 10시까지)에는 냉각 수단(1)의 작동이 중지되고, 브라인 순환 펌프(3)와 전자 밸브(6, 7, 8)는 실내 온도에 따라서 온/오프를 반복하면서 열교환기(5)에 의해서 냉방을 실시한다.

기존의 빙축열 시스템은 심야 전기 시간대에, 타이머에 의해서 냉각 수단(1)을 작동시키는데, 이로 인해서 얼음이 완전히 결빙되어도 냉각 수단이 계속 작동되는 단점이 있다. 본 발명에 의한 냉난방 겸용 시스템에서는 (도시되지 않은) 온도 센서를 축열조(2) 내에 장착하여 축열조(2) 내의 온도를 감지하고 축열조(2)가 원하는 온도로 되도록 냉동기 및 브라인 순환 펌프(3)를 제어하기 때문에 원하는 온도 이하에서는 냉각 수단이 작동을 하지 않으므로 전기의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

동절기에 사용하는 심야 전기용 축열 보일러, 축열 온풍기, 축열 온수기는 냉난방 겸용 시스템의 구성 중의 하나인 브라인 가열 히터(4)를 사용하면 하나의 시스템으로 동시에 해결할 수 있다. 축열조(2)에 축열을 위하여 브라인 가열 히터(4)를 심야 전기 시간대(예를 들어, 오후 10시부터 오전 8시까지)에 가동시키는 동시에 브라인 순환 펌프(3) 및 전자 밸브(7, 8)는 온시키고, 전자 밸브(6)는 오프시켜서 브라인 가열 히터(4)에 의해 가열된 브라인은 제2 순환 도관(15)을 통하여 축열조(2) 내의 잠열재 온도를 원하는 온도(예를 들어, 약 90 ℃)까지 올린다. 낮 시간대(예를 들어, 오전 8시부터 오후 10시까지)에는 히터(4)의 작동은 중지되고 브라인 순환 펌프(3)와 전자 밸브(6, 7, 8)는 실내 온도에 따라서 온/오프를 반복하면서 열교환기(5)를 통하여 축열조(2)에 저장된 열을 열교환기(5)을 통하여 방출시킴으로써 난방을 수행한다.

도2는 내부에 온수 코일(10) 및 냉매 코일(11)이 설치된 축열조(2)의 단면도이다. 축열조(2) 내부에 도2와 같이 냉매 코일(11)을 직접 장착하여 축냉시 냉매 코일(11)과 축열조(2) 내의 브라인이 직접 접촉하게 함으로써 열교환이 쉽게 일어나게 되어 냉열의 손실을 저감시켜 축냉 효율을 증가시키도록 하였다. 이와 같은 냉매 코일(11)은 축열조(2)의 하단부에 설치하였다. 난방용 축열을 위한 온수 코일(10)은 도2에 도시된 바와 같이, 축열조(2)의 상단, 즉 냉매 코일(11)보다 상부에 설치하였다. 이는 축열조(2) 내의 대류에 의해 브라인의 온도가 축열조(2) 하부에서는 낮고 축열조(2) 상부에서는 높다는 사실을 이용한 것이다. 이 온수 코일(10)의 일단은 상수도와 같은 외부 급수원에 연결되고 타단은 외부의 온수 공급원에 연결된다. 따라서, 외부 급수원에서 공급된 물은 온수 코일(10)을 거치면서 가열되어 온수 공급원으로 온수를 공급함으로써, 손쉽게 온수를 사용할 수 있다. 기존의 축열식 보일러의 경우, 축열 보일러를 설치할 때 온수를 사용할 수 없어 온수기를 따로 설치해야 하는 문제점이 있었으나, 본 발명에 의한 축열 시스템에서는 축열식 난방기와 축열식 온수기를 동시에 사용하도록 함으로써 축열 온수기의 설치 비용 및 설치 공간을 줄일 수 있다.

도3은 잠열재의 축열 용기 모양을 나타내는 단면도이다. 용기 내부에 냉방용 혹은 난방용 잠열재를 채우고 밀봉하여 잠열재가 용기 밖으로 흘러나오지 못하도록 하였다. 잠열재와 브라인 사이의 열교환을 원활하게 하기 위하여 용기를 도면과 같이 주름지게 함으로써 열전달 면적을 넓혔다. 또한, 축열조(2)에 장착이 용이하도록 하기 위하여 도3에 도시된 바와 같이, 축열 용기의 하부 바닥에는 홈을 형성하고 축열 용기의 상부에는 상기 홈에 대응하는 돌출부를 갖도록 제작하여 적층이 용이하게 하였다. 이와 같이 축열 용기를 제작할 경우, 축열조(2) 용적 중 약70% 정도를 축열 용기로 채울 수 있기 때문에 단위 용적당의 축열 용량이 매우 큰 장점이 있다.

또한, 축열 용기의 재질은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등과 같은 폴리에틸렌류, 폴리프로필렌, PVC, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물로 제작되어 부식이 발생하지 않으며, 큰 온도 변화에도 그 특성 변화가 없어, 이로 인한 열전달 효율의 변화가 없어 장기간 높은 효율을 유지하고, 교체 혹은 축열 용기의 파손 위험이 없다.

도4는 냉난방 겸용 시스템의 자동 제어 장치의 회로도이다. 이 제어 장치는 난방 축열시 히터(4)를 가동시키는 한편, 축열조(2)에 있는 난방용 잠열재의 온도를 측정하고 측정된 온도를 바탕으로 실내 온도 조절기(17)를 이용하여 히터(4), 펌프(3), 전자 밸브(6, 7, 8)를 제어하여 잠열재의 온도를 조절함으로써 축열량을 조절할 수 있도록 제작된다. 축열된 열을 이용하여 난방을 수행할 때 히터(4)는 가동이 중지되고 실내 온도 조절기(17)에 의해서 펌프(3)와 전자 밸브(6, 7, 8)를 제어함으로써 실내 온도를 원하는 온도로 유지할 수 있도록 제작된다.

다음은 본 발명의 잠열재를 이용한 축열식 냉난방 겸용 시스템에 의한 일 실시예를 설명한다.

주거 및 사무실용으로 구성된 42평 규모의 건물을 냉난방하기 위하여 난방용 및 냉방용 잠열 축열재를 각각 축열 용기에 충전한 후 밀봉하였다. 난방용 및 냉방용 잠열 축열재가 충전된 축열 용기들을 축열조(2) 내에 적층하였다. 이때 축열 재는 다수개의 축열 용기에 충전되며, 축열재가 충전된 한 개 축열 용기의 무게는 약 1.2 내지 1.5 ㎏이다. 이때 충전된 난방용 축열재는 약 308 ㎏, 냉방용 축열재는 약 330 ㎏이다.

난방용 잠열 축열재로는 염화칼슘(CaCl₂·6H₂O), 망초(Na₂SO₄·10H₂O), 초산나트륨(CH₃COONa·3H₂0), 수화 제2 인산나트륨(Na₂HPO₄·12H₂O) 등과 같은 무기 수화물에 과냉각을 방지하기 위한 조핵제와 무수염의 침강을 방지하는 증점제 등을 첨가하여 사용된다. 예를 들어, 이러한 난방용 잠열 축열재는 한국과학기술연구원의 대한민국 특허 제150063호 "난방 및 냉방용 잠열 축열재"에 개시된 바와 같이, 이미 가교 반응이 완료되어 다량의 수분을 흡수할 수 있는 고흡수성 고분자를 조핵제와 함께 망초에 직접 혼합시킨다. 이러한 난방용 잠열 축열재에 냉열이 가해지면 이는 냉방용 현열 축열재로서 작용하게 된다.

냉방용 잠열 축열재로는 상기와 같은 무기 수화물 대신에 열용량이 크고 저가이며 안정성이 높은 물을 많이 사용한다. 그러나, 물을 냉방용 잠열 축열재로 사용할 경우 무기 수화물에서 발생하는 상 분리 현상은 없으나, 대신 과냉각 문제가 역시 발생된다. 물을 냉방용 잠열 축열재로 사용할 경우, 이와 같은 과냉각 현상을 억제하지 않으면 냉동기의 성능 계수(coefficient of performance, COP)가 낮아져서 보다 많은 전력 소모가 요구되는 단점을 가지게 된다. 물 역시 무기 수화물과 동일한 방법으로 과냉각을 억제하는데, 한국과학기술연구원의 대한민국 특허 제70181호 "냉축열용 잠열 축열재"에서는 물에 고흡수성 고분자 물질을 일정량 첨가시켜 과냉각을 억제시키는 기술을 개시하고 있다. 이러한 냉방용 잠열 축열재가 난방용으로 사용되면, 즉 냉방용 잠열 축열재에 열이 축적되면 이는 난방용 현열 축열재로서 작용하게 된다.

상기와 같은 구성에 의해 제작된 냉난방 시스템으로부터 얻은 시험결과는 하기와 같다.

동절기에, 심야 전기 사용 가능 시간대에, 예를 들어 오후 10시부터 오전 8시까지 10시간 동안 전기를 흘려 축열조(2)의 온도를 80℃까지 상승시킴으로써 축열조(2)에 난방용 열을 축열시켰다. 다음날 오전 8시부터 실내에 장치된 팬코일 유닛(열교환기; 5)을 작동시켜 실내 온도를 25℃로 유지시키도록 하였다. 그 결과, 오전 8시에 시작하여 저녁 10시까지 실내 온도는 23 내지 25 ℃를 유지하였다. 이때, 실외 온도는 오전 시간대에 -5 ℃에서 낮 시간대에는 최고 10 ℃까지 상승한 후 다시 영하로 하강하였다. 한편 실내에 설치된 온수관에서 낮 시간대에 평균 50 ℃ 이상의 온수가 사용 가능하였다.

하절기에, 심야 전기 사용 가능 시간대에, 예로써 오후 10시부터 냉동기를 작동시켜 다음날 오전 8시까지 축열조(2)의 온도를 -5 ℃까지 하강시켜 축냉하였다. 다음날 오전 8시부터 팬코일 유닛(5)을 작동시켜 실내 온도를 평균 25 ℃로 유지시키도록 조절하였다. 그 결과, 온도계를 사용하여 측정한 실내 온도는 평균 25 내지 26 ℃를 유지하였다. 이때, 실외 온도는 아침에 약 27 ℃에서 낮에는 최고 33 ℃까지 상승하였다.

본 발명에 의하여 제작된 잠열재를 이용한 축열식 냉난방 겸용 시스템을 사용할 경우, 기기 하나에서 필요에 따라 냉방 또는 난방을 실시할 수 있다. 또한, 기존의 난방 및 냉방 두 가지 기기를 합한 것에 비하여 부피 및 무게가 작고 값이 저렴하여, 장치의 크기가 소형화되며, 설치 비용 또한 대폭 절감될 수 있다. 고도화된 온도 조절기를 사용하여 축열량 및 축냉량을 조절할 수 있어 사용자가 원하는 만큼 축열 및 축냉을 함으로써 전기 소비 또한 최소화할 수 있다. 또한, 실내에서 원터치에 의하여 실내 온도를 조절할 수 있는 편의성이 있다.

더욱이, 본 발명에 의하여 제작된 냉난방용 축열기는 그 크기를 소형에서부터 대형까지 다양하게 제작할 수 있기 때문에 소규모 공장 등 기존의 심야 전기용 축열 기기를 사용할 수 없었던 수요자 층에게도 축열 기기를 제공할 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 값싸고 성능이 우수한 심야 전기용 기기를 공급함으로써 심야 전기 사용을 증가시켜 에너지 절약을 촉진할 수 있는 계기를 제공할 수 있다. 더불어 운전비용이 저렴하고 사용하기 편리한 냉난방 기기를 공급할 수 있다.

Claims (7)

1. 냉방용 잠열 축열재가 충전 밀봉된 냉방용 축열 용기 및 난방용 잠열 축열재가 충전 밀봉된 난방용 축열 용기와 브라인이 내부에 충전되고 브라인 출구 포트 및 브라인 복귀 포트와 냉매코일이 구비된 축열조와,

   상기 냉매 코일과 연결되어 냉매 코일을 통해서 순환되는 냉매를 냉각시키는 냉각 수단과,

   브라인 순환 펌프와,

   브라인 가열 히터와,

   브라인 순환 도관과,

   바이패스 도관과,

   열교환기와,

   하나 이상의 제어 밸브와,

   제어 수단으로써 구성되고,

   상기 브라인 순환 도관은 축열조의 출구 포트와 순환 펌프의 입력측을 연결하는 제1 순환 도관과 축열조의 복귀 포트와 순환 펌프의 출력측을 연결하는 제2 순환 도관으로 구성되고,

   상기 히터는 제2 순환 도관 상을 유동하는 브라인을 가열하도록 설치되고,

   상기 바이패스 도관은 상기 제2 순환 도관 상의 브라인을 바이패스 유동시키도록 제2 순환 도관 상에 양단부가 접속되고,

   상기 열교환기는 상기 바이패스 도관 상에 설치되며,

   상기 제어 밸브들 중의 하나는 바이패스 도관 상에 설치되고,

   상기 제어 수단은 전기 수요가 적은 시간대에 상기 순환 펌프와 히터와 냉각 수단을 선택적으로 가동시켜 축열조에 열 또는 냉열을 저장한 뒤 전기 수요가 많은 시간대에 축열조에 저장된 열 또는 냉열을 사용하여 난방 또는 냉방을 수행하도록 상기 냉각 수단, 히터, 순환 펌프, 열교환기 및 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 축열조는 그 내부에 장착된 온도 센서를 더 포함하며, 상기 제어수단은 상기 온도 센서로부터의 온도 신호에 따라 냉각 수단 또는 히터를 제어하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 축열조 내에는 일단이 외부 급수원에 연결되고 타단이 외부의 온수 공급원에 연결된 온수 코일이 설치된 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 온수 코일은 축열조 내의 상부에 위치된 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 축열 용기들이 상호 적층 가능하도록 그 하부 바닥에는 홈이 구비되고 상부에는 상기 홈에 대응하는 돌출부가 구비된 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 축열 용기는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물로 제조된 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 축열 용기의 외부 표면에 다수의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.