KR20010096533A - 복사 및 대류 냉난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복사 및 대류 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 실외에 설치되어 냉수 또는 온수를 발생시키는 열원기기(10)와, 상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수를 실내의 바닥으로 순환시키도록 안내하는 제1안내관(12)(14)과, 상기 제1안내관에 연결되어 실내바닥에 매설된 제1열교환유니트(16)(18)와, 상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수를 실내로 순환시키도록 안내하는 제2안내관(20)(22)과, 상기 제2안내관에 연결되어 실내에 설치된 제2열교환유니트(24)(26)와, 실내 공간의 온도를 감지하는 감지센서(32)(34)과, 상기 감지센서에서 감지된 신호를 입력받아 상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수의 흐름을 제어하는 제어기로 이루어져 있으므로, 실내의 천정 또는 바닥에서 급기되는 기류를 이용하여 냉 난방함과 동시에 바닥으로부터 열의 전도 및 복사를 통하여 냉 난방하여 사용자가 쾌적한 실내환경을 느끼게 하고 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

Description

복사 및 대류 냉난방 시스템{cooling and heating system using jointly the radient with convection}

본 발명은 복사 및 대류 냉난방 시스템에 관한 것이다.

종래 냉난방 시스템은 냉수 또는 냉매가 열교환기를 통해 공기와 열교환되고, 이 공기를 팬에 의해 송풍하는 강제대류방식에 의해 주로 이루어 졌다.

또한, 종래 주로 주거용 건물에만 적용되는 온돌식 바닥난방은 열원기기에서 나온 온수가 바닥을 통해 순환하면서 바닥을 데우는 방식으로만 적용되어 왔다.

그런데, 종래 온수식 바닥난방은 단독으로 난방할 시에는 난방예열시간이 길고 창면에서의 차거운 기류의 영향을 받아 난방상태가 좋지 못하였다.

또한, 종래 기류중심의 대류식 냉난방은 실내온도 및 기류분포가 불균일하고 운전소음 등으로 사용자에게 불쾌감을 유발하였으며, 냉방시에는 냉방병을 유발하는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 실내의 천정 또는 바닥에서 급기되는 기류를 이용하여 냉난방함과 동시에 바닥으로부터 열의 전도 및 복사를 통하여 실온 및 실온분포를 최적상태로 제어하면서 냉 난방하는 복사 및 대류 냉난방시스템을 제공하는데 있다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템을 나타내는 구성도,

도2는 본 발명의 제2실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템을 나타내는 회로구성도,

도3은 본 발명의 제3실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템을 나타내는 회로구성도,

도4는 본 발명의 제4실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템을 나타내는 회로구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 열원기기 12, 14 : 제1안내관

16, 18 : 제1열교환유니트 20, 22 : 제2안내관

24, 26 : 제2열교환유니트 32, 34 : 감지센서

36 : 제어기 38 : 관형헤더

본 발명에 의한 냉난방 시스템은, 실외에 설치되어 냉수 또는 온수를 발생시키는 열원기기와, 상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수를 실내의 바닥으로 순환시키도록 안내하는 제1안내관과, 상기 제1안내관에 연결되어 실내바닥에 매설된제1열교환유니트와, 상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수를 실내로 순환시키도록 안내하는 제2안내관과, 상기 제2안내관에 연결되어 실내에 설치된 제2열교환유니트와, 실내 공간의 온도를 감지하는 감지수단과, 상기 감지수단에서 감지된 신호를 입력받아 상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수의 흐름을 제어함과 동시에 제2열교환유니트 내의 팬의 속도를 제어하는 제어수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 실내에는 실내공간의 습도를 감지하는 감지수단이 추가로 구비되어 있을 수도 있다.

또한, 실내공간의 바닥에는 실내바닥의 온도를 감지하는 감지수단이 구비되어 있을 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 두개의 방에 냉난방하는 시스템에 대해 예를 들어 설명한다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 실외에는 냉수 및 온수를 발생시키는 열원기기(10)가 설치되어 있고, 상기 열원기기(10)에서 나온 냉수 또는 온수는 제1안내관(12)(14)을 통해 실내의 바닥으로 안내됨과 동시에 리턴된다. 상기 제1안내관(12)(14)에는 각 실내바닥에 매설된 제1열교환유니트(16)(18)가 연결되어 있다. 즉, 상기 제1열교환유니트(16)(18)는 각각 독립된 안내관에 연결되어 각 방(R1)(R2)의 바닥에 매설되어 있다.

또한, 상기 열원기기(10)에서 나온 냉수 또는 온수는 제2안내관(20)(22)을통해 실내의 천정으로 안내됨과 동시에 리턴된다. 상기 제2안내관(20)(22)에는 각 실내 천정에 설치된 제2열교환유니트(24)(26)가 연결되어 있다.

그리고, 각 방(R1)(R2)의 벽에는 실내공간의 온도를 감지하는 감지센서(32)(34)가 설치되어 있다. 또한 각 방(R1)(R2)에는 실내공간의 습도를 감지하는 센서가 추가로 설치되어 있을 수도 있고, 상기 감지센서(32)(34)가 온, 습도를 동시에 감지하는 센서로 이루어 질 수 있으며, 이때, 후술하는 제어기는 온도 및 습도에 따라 제어를 하게 되므로, 실내환경을 더욱 최적의 상태로 제어할 수 있다.

또한, 상기 각 방(R1)(R2)의 바닥에는 실내바닥의 온도를 감지하는 감지센서가 설치되어 있을 수도 있다. 이 경우에 후술하는 제어기는 바닥의 온도를 동시에 감지하여 제어하므로 실내환경과 바닥표면 결로방지를 더욱 바람직하게 제어할 수 있다.

그리고, 실외측에는 상기 감지센서(32)(34)에서 감지된 신호를 입력받아 상기 열원기기(10)에서 나온 냉수 또는 온수의 흐름을 제어하는 제어기(36)가 설치되어 있다. 한편 상기 열원기기(10)에서 나온 냉수 또는 온수는 관형헤더(38)를 통해 각 안내관(12)(14)(20)(22)에 통하게 되어 있다. 또한, 관로에는 도시하지 않은 개폐밸브 및 펌프가 설치되어 있다.

상기 열원기기(10)는 보일러를 포함하여 구성할 수 있다. 에너지원으로는 가스, 전기, 경유등을 사용하고, 우물물이나 수돗물을 차갑게 하거나 데우는 기기이다. 상기 열원기기(10)는 아파트등과 같이 중앙난방방식일 경우 다른 장소에서 냉,온수를 공급받는 탱크로 대치될 수 있다.

상기 안내관(12)(14)(20)(22)은 도시하지 않은 연결조인트를 통해 상기 제1, 제2열교환유니트(16)(18)(24)(26)에 연결되며, 그 외주면에는 열손실을 방지하도록 도시하지 않은 단열재가 덮여 있다.

상기 제1열교환유니트(16)(18)은 전열관이 다수회 구부려져 방바닥으로 배치/매설된 형상으로 되어 있고, 그 외주면에는 열전달효율을 높이도록 전열핀이 부착되어 있을 수도 있다.

상기 제2열교환유니트(24)(26)은 천정에 설치되어 있으나, 벽에 설치되어 있을 수도 있으며, 실내의 바닥에 안치되어 있을 수도 있다. 유니트의 내부에는 도시하지 않은 열교환기가 설치되고, 이 열교환기를 통하여 지나가는 냉수 또는 온수에 대하여 열교환되는 공기를 불어주는 도시하지 않은 팬이 설치되어 있다. 상기 열교환기에는 응축된 응축수를 배출시키는 도시하지 않은 배출관로가 연결되어 있는데, 이로서 실내의 제습을 행하게 된댜.

상기 감지센서(32)(34)는 천정에 설치되어 있을 수도 있다. 상기 감지센서(32)(34)는 전선을 통해 상기 제어기(36)에 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 의한 냉난방시스템에서, 난방운전시에는 열원기기(10)에서 발생한 온수는 각 안내관(20)(22)을 통해 각 제2열교환유니트(24)(26)를 거친후, 관형헤더(38)에 리턴하여 각 안내관(12)(14)를 통해 각 제1열교환유니트(16)(18)를 거쳐 관형헤더(38)에 리턴하여 열원기기(10)로 복귀하는 순환을 계속한다.

이때, 제2열교환유니트(24)(26)의 팬이 작동하여 실내 예열시간을 단축하게 제어하게 되는데, 감지센서(32)(34)를 통해 실내공간의 온도를 감지하여 미리 설정된 온도가 되면 도시하지 않은 제2열교환유니트(24)(26) 내의 팬을 정지 또는 감속하도록 제어시킨다.

따라서, 팬의 가동에 의해 실내예열시간을 단축시키고 쾌적한 실내 온열환경을 조성한다.

그리고, 냉방운전시에는 열원기기(10)에서 발생한 냉수는 각 안내관(20)(22)을 통해 각 제2열교환유니트(24)(26)를 거친후, 관형헤더(30)에 리턴하여 각 안내관(12)(14)를 통해 각 제1열교환유니트(16)(18)를 거쳐 관형헤더(38)에 리턴하여 열원기기(10)로 복귀하는 순환을 계속한다.

이때, 제2열교환유니트(24)(26)의 팬이 작동하여 실내 예냉시간을 단축하게 제어하게 되는데, 감지센서(32)(34)를 통해 실내공간의 온도를 감지하여 미리 설정된 온도가 되면 제2열교환유니트(24)(26) 내의 도시하지 않은 팬을 정지 또는 감속시키거나 열원기기 및 도시하지 않은 펌프의 작동을 중단시킨다.

냉방시에는 제2열교환유니트(24)(26)에 내장된 열교환기에서 제습 기능도 하게 된다. 이때 생긴 응축수는 도시하지 않은 배관을 통해 배출된다.

그리고, 제어시에는 실내공간의 온도가 노점온도에 가까워지면 자동으로 제2열교환유니트(24)(26)의 팬이 작동하게 하고, 노점 온도를 벗어나면 팬이 멈추게 한다.

이와 같은 냉난방 시스템에 의하면, 방바닥을 통한 전도 및 복사를 통하여냉 난방함과 동시에 천정 또는 바닥에서 대류를 통하여 냉난방하므로, 공급풍량 및 취출온도차를 줄이고 또한 운전소음과 실내의 기류감을 경감하게 된다.

도2는 본 발명의 제2실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템의 회로구성도이다. 본 실시예에서는 열원기기(110)에 연결된 관형헤더가 두개로 나누어져 있다. 즉, 관형헤더는, 열원기기(110)에서 제1, 제2열교환유니트(116)(118)(124)(126)로 냉수 또는 온수를 분배하는 분배관형헤더(138)와, 상기 제1, 제2열교환유니트(116)(118)(124)(126)에서 나온 냉수 또는 온수를 집수하여 상기 열원기기(110)으로 되돌아오게 하는 집수관형헤더(139)로 나누어져 있다.

그리고, 제1안내관은 상기 분배관형헤더(138)에서 상기 제1열교환유니트(116)(118)로 냉수 또는 온수가 유동하는 부분(112)(114)과, 상기 제1열교환유니트(116)(118)에서 상기 집수관형헤더(139)로 냉수 또는 온수가 유동하는 부분(112')(114')로 나누어져 있으며, 제2안내관은 상기 분배관형헤더(138)에서 상기 제2열교환유니트(124)(126)으로 냉수 또는 온수가 유동하는 부분(120)(122)과, 상기 제2열교환유니트(124)(126)에서 상기 집수관형헤더(139)로 냉수 또는 온수가 유동하는 부분(120')(122')로 나누어져 있다.

그리고, 상기 열원기기(110)과 집수관형헤더(139) 사이에는 냉수 또는 온수를 유동시키는 유동력을 부여하는 순환펌프(140)가 설치되어 있다. 상기 순환펌프(140)는 상기 열원기기(110)와 분배관형헤더(138)사이에 설치되어 있을 수도 있다.

또한, 실내의 바닥에는 바닥의 온도를 감지하는 감지센서(128)(130)이 설치되어 있으며, 제어기(136)는 실내공간의 온도를 감지하는 감지센서(132)(134) 및 실내바닥의 온도를 감지하는 상기 감지센서(128)(130)에 연결되어 이들 감지센서의 신호를 받아 시스템을 제어한다. 본 실시예는 실내바닥의 온도를 동시에 감지하여 제어하므로 실내환경을 더욱 바람직하게 제어할 수 있다.

본 실시예에서는 열원기기(110)에서 나온 냉수 또는 온수는 분배관형헤더(138)에서 분배되어 각각 제1, 제2열교환유니트(116)(118)(124)(126)을 거친 후, 집수관형헤더(139)에 리턴하여 열원기기(110)로 리턴하는 순환을 하게 된다.

도3은 본 발명의 제3실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템의 회로구성도이다. 본 실시예에서는 실내의 벽에는 실내공간의 온도를 감지하는 감지센서외에 실내공간의 습도를 감지하는 감지센서(142)(144)가 추가로 설치되어 있다. 본 실시예는 실내공간의 온도 뿐만 아니라 습도에 따라 제어를 하게 되므로, 실내환경을 더욱 최적의 상태로 제어할 수 있다.

그리고, 분배관형헤더(138)는 제1, 제2분배관형헤더(138a)(138b)로 나누어져 있고, 집수관형헤더(139)에서 나온 냉수 또는 온수가 열원기기(110)을 거치지 않고 비이패스되는 바이패스관(146)이 설치되어 있다. 상기 바이패스관(146)은 상기 열원기기(110)와 순화펌프(140)의 사이에서 분기된 후, 3방향 밸브(148)에 의해 제1분배관형헤더(138a)의 입구측에 연결되어 있다.

본 실시예에서 상기 제1분배관형헤더(138a)를 통해제1열교환유니트(116)(118)로 유입하는 냉수 또는 온수는 상기 3방향 밸브(148)의 조작에 따라 상기 열원기기(110)를 통과하거나 통과하지 않고 유동한다.

도4는 본 고안의 제4실시예에 의한 복사 및 대류 냉난방 시스템을 나타내는 회로구성도이다. 본 실시예는 도3의 제1분배관형헤더(138a)의 하측에 보조분배관형헤더(138c)가 3방향밸브(150)를 매개로 연결되어 있고, 상기 3방향 밸브(150)에는 집수관형헤더(139)에서 나온 냉수 또는 온수가 열원기기(110)을 거치지 않고 비이패스되는 바이패스관(152)이 설치되어 있다.

본 실시예에서는 열원기기(110)에서 나온 냉수 또는 온수는 제2분배관형헤더(138b)에서 분배되어 제2열교환유니트(124)(126)을 거친 후, 제1분배관형헤더(138a)를 거친 다음, 3방향 밸브(150)를 통해 보조분배관형헤더(138c)을 거쳐서 제1열교환유니트(116)(118)을 통과한 후, 집수관형헤더(139)를 거쳐서 열원기기(110)로 리턴하는 순환을 하게 된다. 한편, 집수관형헤더(139)를 통과한 일부의 냉수 또는 온수는 바이패스관(152)를 통해 3방향밸브(150)를 통해서 보조분배관형헤더(138c)을 거친 후, 제1열교환유니트(116)(118)로 순환하게 할 수도 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 냉수 또는 온수를 다양한 방향으로 흐르게 하여 제1, 제2열교환유니트에서 열교환이 일어나게 운전할 수 있다.

본 발명은 실내의 천정 또는 벽에서 기류를 이용하여 냉난방함과 동시에 바닥으로부터 열의 전도 및 복사를 통하여 냉난방하여 쾌적한 실내환경을 형성하고, 공급풍량 및 취출온도차를 감소시키고 운전소음을 경감하며, 바닥 냉축열을 이용하여 전력수요가 많은 시간대에 전력을 사용하지 않아도 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 실외에 설치되어 냉수 또는 온수를 발생시키는 열원기기와,

   상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수를 실내의 바닥으로 순환시키도록 안내하는 제1안내관과,

   상기 제1안내관에 연결되어 실내바닥에 매설 제1열교환유니트와,

   상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수를 실내의 벽 또는 천정으로 순환시키도록 안내하는 제2안내관과,

   상기 제2안내관에 연결되어 실내에 설치된 제2열교환유니트와,

   실내 공간의 온도를 감지하는 감지수단과,

   상기 감지수단에서 감지된 신호를 입력받아 상기 열원기기에서 나온 냉수 또는 온수의 흐름을 제어함과 동시에 상기 제2열교환유니트 내의 팬의 속도를 제어하는 제어수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복사 및 대류 냉난방 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   실내공간의 습도를 감지하는 감지수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 복사 및 대류 냉난방 시스템
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   실내공간의 바닥에는 실내바닥의 온도를 감지하는 감지수단이 추가로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 복사 및 대류 냉난방 시스템