KR200177043Y1

KR200177043Y1 - 기화식 냉난방장치

Info

Publication number: KR200177043Y1
Application number: KR2019990023619U
Authority: KR
Inventors: 김효용
Original assignee: 주식회사유한프랜트
Priority date: 1999-10-30
Filing date: 1999-10-30
Publication date: 2000-04-15

Abstract

목적 : 본 고안은 효율 좋고 에너지 소모가 낮은 기화식 냉동장치를 제공함으로써 단열이 허술한 공간의 냉동에 적합하게 이용할 수 있게 하려는 것이다.

구성 : 펌프로 압송되는 지하수가 내부를 타고 순환하여 외부 공기와 접촉하게 되어 있는 열교환코일(4)과, 상기 공급되는 지하수가 표면을 타고 흐르도록 하여 틈새를 통과하는 공기의 기화 잠열을 촉진하는 냉난방 쉘(6)과, 이 냉방 쉘(6)의 후단부에 배치되어서 외부 공기를 흡인하여 일정 공간으로 송풍시키는 급기 휀(8)과, 물을 가온시키기 위한 히터(14)가 내장된 리저버(10)를 포함하고, 상기 리저버(10)로부터 연장된 급기관로(FP)를 상기 열교환코일(4) 및 냉난방 쉘(6)로 물을 공급하기 위한 도관(P₁)에 접속 연통 시킨 구성으로 되거나 또는 상기 열교환코일(4)을 경유한 물이 별도의 냉각탑(18)을 거쳐 재 공급되는 구성으로 되어 있다.

효과 : 급기 휀에 의해 외부로부터 흡인되는 공기는 열교환코일을 통과하면서 1차로 강온 또는 승온되고, 연속하여 냉난방 쉘을 통과하면서 기화 잠열현상에 의해 더욱 강온 또는 승온되므로 높은 효율을 가진 냉난방을 구현한다.

Description

기화식 냉난방장치{Gasify type air conditioner}

본 고안은 발전설비의 가스 터빈 흡기의 냉각용 설비로, 또는 양계장, 양돈장 등의 축산설비 냉난방이나, 꽃, 버섯 등의 농산물 재배장의 냉난방 또는 가습 냉난방을 행함에 있어서 지하수를 이용하여 효율적으로 행할 수 있는 기화식 냉난방장치에 관한 것이다.

외부로부터 격리된 공간을 냉방 또는 난방 시켜 주는 장치로는 냉난방 에어컨디셔너나 기화식 냉난방장치가 알려져 있다. 에어컨디셔너는 냉매를 응축-증발 사이클로 순환시켜서 증발 시에 발생하는 잠열로 냉방 효과가 나타나게 하거나 또는 순환 사이클을 반대로 하여 난방되게 하는 장치이고, 기화식 냉난방장치는 기화기 내부를 순환하는 물의 온도에 따라 냉방 또는 난방 되게 하는 구성으로 되어 있다.

상술한 에어컨디셔너는 압축성 열교환매체를 이용하는 것이므로 냉난방 효율이 우수한 이점을 가지는 반면에 전력 소비가 높으므로 단열이 제대로 되지 않은 공간의 지속적인 공조에는 손색이 있다.

반면에 기화식 냉난방장치는 전력 소비가 작고 효율이 낮은 특징을 가지고 있다.

일반적으로 양계장, 양돈장, 꽃 재배장, 공장 등과 같이 외부와의 단열이 허술하게 되어 있는 공간의 냉방에는 물을 냉매로 이용한 기화식 냉난방장치가 공해 발생 요인도 적고 안정적으로 가동될 수 있어서 더 선호되고 있으나 효율이 낮은 문제는 지속적으로 개선되어야 할 목표로 되고 있다.

이와 같은 종래 기술에 대한 문제점을 해소하기 위하여, 본 고안은 효율 좋고 에너지 소모가 낮은 기화식 냉동장치를 제공함으로써 단열이 허술한 공간의 냉동에 적합하게 이용할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 구현하는 본 고안은 펌프로 압송되는 지하수가 내부를 타고 순환하여 외부 공기와 접촉하게 되어 있는 열교환코일과, 상기 공급되는 지하수가 표면을 타고 흐르도록 하여 틈새를 통과하는 공기의 기화 잠열을 촉진하는 냉난방 쉘과, 이 냉방 쉘의 후단부에 배치되어서 외부 공기를 흡인하여 일정 공간으로 송풍시키는 급기 휀과, 물을 가온시키기 위한 히터가 내장된 리저버를 포함하고, 상기 리저버로부터 연장된 급기관로를 상기 열교환코일 및 냉난방 쉘로 물을 공급하기 위한 도관에 접속 연통 시킨 구성으로 된다.

상기 열교환코일의 전단부에는 필요하다면 공기 중에 함유된 미세분진을 제거할 수 있는 필터가 추가 배치될 수 있다.

또, 하절기의 냉방에서 지하수가 부족한 경우에는 옥외에 냉각탑을 병설하여 순환된 물을 냉각시켜 공급함에 따라 냉각 효율이 저하되지 않게 할 수도 있다.

상술한 냉난방 쉘은 상부에 분산패드가 설치되고 그 위로 분산노즐을 갖춘 헤더 및 분산노즐을 통해 분사되는 물을 가이드하기 위한 분산커버를 보유하고 있고, 그 하측은 45∼75° 각도로 주름이 무수히 잡혀 있는 판상의 엘리먼트를 교차 연결하여 조합된 허니컴으로 되어 있어서, 상부에서 분산 공급되는 물이 판상의 엘리먼트 표면을 타고 흐를 때에 그 틈새를 통과하는 공기가 물과 접촉하여 기화 잠열을 얻을 수 있게 되어 있다.

상기 판상의 엘리먼트는 항균성이 좋은 세라믹 무기질재 또는 그라스화이버로 만들어진다.

상술한 구성의 본 고안 장치에서 리저버와 열교환코일 그리고 냉난방 쉘 사이는 작당한 배관계통을 통해 상호 연결되어야 한다.

이렇게 배관을 통해 연결됨으로써 급기 휀에 의해 외부로부터 흡인되는 공기는 열교환코일을 통과하면서 1차로 강온 또는 승온되고, 연속하여 냉난방 쉘을 통과하면서 기화 잠열현상에 의해 더욱 강온 또는 승온되므로 종래의 기화식 냉난방장치에 비해서 현저하게 향상된 효율을 얻게 된다.

도 1은 본 고안 장치의 전체 구성을 나타내는 개략 사시도.

도 2는 냉각탑의 효율을 향상시키기 위한 다른 실시 예를 도시하는 사시도.

도 3은 본 고안에 의한 하절기의 냉방에 있어서 측정된 공기선도.

도 4는 본 고안에 의한 동절기 난방 및 기화 가습에 있어서 측정된 공기선도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 : 필터 4 : 열교환코일

6 : 냉난방 쉘 8 : 급기 휀

10 : 리저버 12 : 레벨센서

14 : 히터 18 : 냉각탑

이하 본 고안에 관련된 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 관련된 냉난방 장치의 구성 예를 도시하고 있으며, 도면에서 부호 2는 외부 공기에 함유된 미세 먼지를 걸러내는 필터이다.

이 필터(2)는 반드시 필요한 것은 아니므로 생략될 수도 있다. 필터(2)의 후단측에는 열교환코일(4)과 냉난방 쉘(6)이 차례로 배치되어 있다. 상기열교환코일(4)은 다수의 튜브를 조합한 구성으로 되어 있고, 또 냉난방 쉘(6)은 분산패드(60)가 상부에 설치되고 그 위로 분산노즐을 갖춘 헤더(62) 및 분산노즐을 통해 상방으로 분사되는 물을 가이드 하여 하측방으로 낙류되게 하는 분산커버(64)가 차례로 배치되는 한편, 상기 분산패드(60)의 하부에는 주름이 있는 판을 45∼75° 각도로 주름이 무수히 잡혀 있는 판상의 엘리먼트가 교차 연결되어 하나로 조합된 하니컴(66)이 위치하고 있다. 이와 같이 배치된 냉난방 쉘(6)의 후단측에는 급기 휀(8)이 설치되어서 외부로부터 공기를 흡인하게 되어 있다.

상술한 열교환코일(4)과 냉난방 쉘(6)에는 물이 공급된다. 물은 냉방 시에 지하수가 활용되고, 동절기에는 적당한 위치에 배치되는 리저버(10)로부터 통상의 펌프를 통해 압송된다. 상기 리저버(10)의 내부에는 수위를 감지하기 위한 레벨센서(12)와, 수용된 물을 가온시키기 위한 히터(14)가 적당한 위치에 수납되어 있다.

상기 열교환코일(4)과 냉난방 쉘(6)로 지하수 또는 온수를 공급하기 위하여 배관계통이 마련되어 있다.

배관계통은 지하수를 끌어들이는 밸브(V₁)에서 도관(P₁)을 따라 이어지고 이 도관(P₁)에는 제1 전자밸브(EV₁)와 정수필터(F₁), 압송펌프(P)가 차례로 개재된 다음 제1 T자 접속관(T₁)로 연통 된다. 제1 T자 접속관(T₁)에서 분지된 제1 지관(P₂)은 밸브(V₂)를 경유하여 상기 열교환코일(4)로 연통 되고, 다른 제2 지관(P₃)은 밸브(V₃)와 제2 전자밸브(EV₂) 및 유량조절밸브(FV)를 경유하여 상기 냉난방 쉘(6)의 헤더(62)로 이어지는 제3 지관(P₄)으로 연통 되는 한편, 그 도중에서 분지 되어 바이패스관로(BP)를 형성하고 있다. 이 바이패스관로(BP)는 열교환코일(4)을 순환하고 복귀되는 리턴관로(RP)와 합쳐지고 연장되어 상기 리저버(10)의 일측으로 연통 된다. 또 리저버(10)로 복귀된 물은 오버플로우밸브 등을 거쳐 드레인(16)으로 배수되면서 일정 수위를 유지하게 되지만, 상기 리저버(10)의 일측에 급수관로(FP)를 개설하여 제2 지관(P₃)의 도중과 제2 T자 접속관(T₂)를 거쳐 연통되게 해 놓고, 제3 전자밸브(EV₃)를 개재시켜 원격으로 개폐 제어하면, 리저버(10)에 저류된 물을 열교환코일(4)과 냉난방 쉘(6)로 공급할 수 있는 사이클을 마련할 수 있다.

상술한 바와 같은 배관계통에 의해 지하수는 열교환코일(4)과 냉난방 쉘(6)로 계속 공급될 수 있다. 일반적으로 지하수의 온도는 일정하므로 하절기에는 대기의 온도보다 낮아 냉방 작용을 하게 되고, 동절기에는 대기의 온도보다 높아 난방 작용을 하게 된다.

하절기에 냉방을 행하는 경우, 공급되는 지하수는 열교환코일(4)을 순환하면서 1차로 공기와 접촉하여 열 교환 작용을 하게 되고, 냉난방 쉘(6)로 공급되는 지하수는 판상의 엘리먼트(66)를 타고 흘러내리면서 그 틈새를 통과하는 공기와 접촉하게 되며, 이에 따라 2차로 공기의 기화 잠열에 의한 냉각이 이루어지게 되어 높은 냉방 효율을 얻을 수 있다.

또, 동절기의 난방 가동 시에는 리저버(10)에 저류된 물을 히터(14)로 가열시키면서 순환되게 하여 외부에서 흡인되는 공기가 승온되게 하는 사이클로 행해진다.

특히 하절기의 냉방 가동에서 옥외에 냉각탑(18)을 병설하면 냉방 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

즉, 열교환코일(4)과 냉난방 쉘(6)을 경유한 지하수를 상기 냉각탑(18)으로순환시켜서 물의 온도를 냉각시킨 다음에 다시 공급하는 하는 사이클로 형성할 수 있다. 이 경우 리턴관로(RP)의 도중에는 제3 T자 접속관(T₃)와 밸브(V₄)가 접속 개재되고, 또 냉각탑(18)의 출수측도 밸브(V₅)를 개재한 채로 제4 T자 접속관(T₄)를 통해 상기 지하수를 끌어 들이는 도관(P₁)으로 연통 접속된다.

본 고안에 적용되는 냉각탑(18)은 상기 냉난방 쉘(66)과 동일한 구조의 냉각 쉘(20)에 복귀수를 흘리면서 휀(22)에 의해 환류되는 공기와 접촉되게 하여 기화잠열되게 하는 방식으로 복귀수의 온도를 공기의 습구온도까지 강하시킨 다음 재 순환되게 함으로써 상기 열교환코일(4)에서의 1차 냉각 효율을 1.2배 향상시켜 주는 작용을 한다. 또한 냉각탑(18)을 통과한 복귀수는 배관계통의 밸브 조작을 통해 그대로 혹은 지하수와 혼합시켜 냉각계통으로 순환되게 할 수도 있다.

도 2는 상술한 냉각탑(18)의 냉각 효율을 향상시키기 위하여 개선된 예를 도시하고 있다. 이 구조에 있어서 냉각 쉘(20)의 측방에는 냉각코일(24)이 부가적으로 설치된다. 냉각코일(24)은 냉각탑(18)의 수조에 저류되는 물을 공급받아 순환시키면서 외부로부터 흡인되는 공기를 예비 냉각시켜 주고, 또 냉각코일(24)을 순환한 물은 냉각 쉘(20)로 분산 공급되어서 기화 잠열되게 함으로써 냉각탑으로 복귀되는 물을 더욱 낮은 온도로 강하시키는 사이클로 구성된다.

상술한 구성의 본 고안 장치는 하절기의 냉방 가동에서 도 3의 그래프로 나타낸 바와 같이 실온 32℃를 1차 냉방에서 24℃로 강하시키고 다시 기화잠열을 이용한 2차 냉각에서 19.5℃ 수준으로 강하시키는 성능을 나타냈다.

또한 난방 가동 시에 리저버(10)에서 가온된 물이 냉난방 쉘(6)로 공급되어 기화 잠열함에 따라 여기를 통과한 공기의 습도도 역시 높아지게 되어 자연적인 가습작용도 병행된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 냉난방 장치는 단열이 허술한 양돈장, 양계장, 꽃 재배장, 버섯 재배장 등과 같은 공간의 지속적인 냉방 혹은 난방을 행함에 있어서 전력 소비를 최소로 하면서도 높은 효율로 행할 수 있게 한 것이므로 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 압축성 매체를 사용하지 않는 것이므로 공해 발생의 염려가 없고 전력의 소비도 낮은 수준이며, 열교환매체는 물을 적용하면서도 기화 잠열을 이용하는 것이기 때문에 효율이 극히 높아 실용적 수준으로의 냉난방을 구현하는 효과를 가지고 있다. 또한 발전설비의 가스터빈 흡기측에 배치하여 흡기의 온도를 냉각시켜 주는 용도로 이용하면 발전 효율의 향상과 에너지 절감 효과도 얻을 수 있다.

Claims

펌프로 압송되는 지하수가 내부를 타고 순환하여 외부 공기와 접촉하게 되어 있는 열교환코일(4)과, 상기 공급되는 지하수가 표면을 타고 흐르도록 하여 틈새를 통과하는 공기의 기화 잠열을 촉진하는 냉난방 쉘(6)과, 이 냉방 쉘(6)의 후단부에 배치되어서 외부 공기를 흡인하여 일정 공간으로 송풍시키는 급기 휀(8)과, 물을 가온시키기 위한 히터(14)가 내장된 리저버(10)를 포함하고, 상기 리저버(10)로부터 연장된 급기관로(FP)를 상기 열교환코일(4) 및 냉난방 쉘(6)로 물을 공급하기 위한 도관(P₁)에 접속 연통시킨 구성으로 됨을 특징으로 하는 기화식 냉난방 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 열교환코일(4)을 경유한 물이 별도의 냉각탑(18)을 거쳐 재 공급되는 구성으로 됨을 특징으로 하는 기화식 냉난방 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 냉난방 쉘(6)은 상부에 분산패드(60)가 설치되고 그 위로 분산노즐을 갖춘 헤더(62) 및 분산노즐을 통해 분사되는 물을 가이드하기 위한 분산커버(64)를 보유하고 있으며, 그 하측은 45∼75° 각도로 주름이 무수히 잡혀 있는 판상의 엘리먼트를 교차 연결하여 조합시킨 허니컴(66)으로 구성된 것을 특징으로 하는 기화식 냉난방 장치.