KR200436840Y1 - An air conditioning device using an underground airspace - Google Patents
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Abstract
본 고안은 지하공기층을 이용한 폐열혼합식 냉난방장치에 관한 것으로, 지하공기층(101)의 공기를 흡입하는 공기흡입관(10), 상기 공기흡입관(10)으로 지하공기층(101)의 공기가 강제로 유입될 수 있도록 지하공기층(101)으로 압축공기를 배출시키는 압축공기주입관(20), 상기 압축공기주입관(20)으로 압축공기를 공급하는 가압펌프(30), 상기 압축공기주입관(20)의 공기를 공조공간(102)으로 강제 이송시키는 흡기펌프(40), 지하공기층(101)으로부터 공조공간(102)으로 이동하는 공기를 가열하는 보조가열수단(50), 및 지하공기층(101)으로부터 공조공간(102)으로 이동하는 공기를 냉각시키는 보조냉각수단(60)를 포함하는 구성에 의해, 지하공기층에 압축공기를 가하여 지하공기층으로부터 공기흡입관으로 유입되는 공기의 유입속도를 증가시킬 수 있고 그로 인해 지열의 이용률을 높일 수 있고, 공조공간의 공기를 압축공기로 사용하여 지하공기층으로부터 공조공간으로 공급되는 공기의 열교환효율을 극대화할 수 있게 된다.The present invention relates to a waste heat mixed air-conditioning apparatus using an underground air layer, the air intake pipe 10 to suck the air of the underground air layer 101, the air of the underground air layer 101 to the air intake pipe 10 forcibly introduced Compressed air injection pipe 20 for discharging compressed air to the underground air layer 101 so that it can be, a pressurized pump 30 for supplying compressed air to the compressed air injection pipe 20, the compressed air injection pipe 20 From the intake pump 40 for forcibly transferring the air to the air conditioning space 102, the auxiliary heating means 50 for heating the air moving from the underground air layer 101 to the air conditioning space 102, and the underground air layer 101. By including the auxiliary cooling means 60 for cooling the air moving to the air conditioning space 102, by applying compressed air to the underground air layer it is possible to increase the inflow rate of the air flowing into the air suction pipe from the underground air layer Due to geothermal It is possible to increase the utilization rate of, and to maximize the heat exchange efficiency of the air supplied to the air conditioning space from the underground air layer by using the air in the air conditioning space as compressed air.
지열, 지하공기층, 압축공기, 흡입, 펌프 Geothermal, underground air layer, compressed air, suction, pump
Description
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 지하공기층을 이용한 폐열혼합식 냉난방장치를 나타낸 구성도,1 is a block diagram showing a waste heat mixing type heating and cooling device using an underground air layer according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 "A"부분 확대도,2 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 1;
도 3은 도 1의 "B"부분 확대도,3 is an enlarged view of a portion “B” of FIG. 1;
도 4는 도 3의 C-C선을 따라 절개한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 3.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
10 : 공기흡입관 11 : 흡기공 10 air intake pipe 11: intake hole
12 : 흡입라인 13 : 바이패스라인 12: suction line 13: bypass line
13a : 개폐밸브 15 : 지지체 13a: on-off valve 15: support
16 : 커플러 16a : 수나사부 16: coupler 16a: male thread
16b : 암나사부 17 : 결합피스 16b: female thread 17: coupling piece
20 : 압축공기주입관 21 : 배기공 20: compressed air injection pipe 21: exhaust hole
22 : 커버 30 : 가압펌프 22
35 : 배출라인 35a,35b : 개폐밸브 35
40 : 흡기펌프 50 : 보조가열수단 40: intake pump 50: auxiliary heating means
60 : 보조냉각수단 70 : 필터 60: auxiliary cooling means 70: filter
본 고안은 지열을 이용한 냉난방장치에 관한 것으로, 특히 지하공기층의 공기를 이용한 냉난방장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling and heating device using geothermal heat, in particular to a cooling and heating device using the air of the underground air layer.
일반적으로, 지열을 이용하여 냉난방하는 기술은 히트펌프(Heat Pump)를 비롯하여 에너지원의 개발차원에서 폭넓게 이루어지고 있다. In general, technology for heating and cooling by using geothermal heat is widely used in the development of energy sources, including heat pumps.
한편, 우리나라에서 발견되는 화산회토의 지질구성은 현무암(Basalt)으로 된 흑색 내지 암회색의 지밀한 염기성 화산암으로 다공상이 많으며, 백두산, 제주도 및 경기도 연천, 울릉도 부분에 분포한다. On the other hand, the geological composition of volcanic ash found in Korea is black to dark gray dense basic volcanic rocks made of basalt, with many porosities, and is distributed in Baekdusan, Jeju-do, Yeoncheon and Ulleungdo.
이와 같은 지질의 특성은 신생대 제4기의 화산활동에 의해 대부분의 지표지질을 형성한 젊은 화산토로서, 주요 암석은 현무암류가 주종을 이루며 화산 쇄설물인 붉은색의 송이(Scoria)로 분포하고 있다. These geological characteristics are young volcanic soils that formed most of the surface lipids by the volcanic activity of the 4th Neo-episode period. The main rocks are basal rocks and are distributed in red cluster (Scoria), a volcanic debris.
또한, 투수성 지질구조로 강수의 지하유입이 매우 높은 지질구조 및 지질매체가 분포되고 용암 동굴(Lava Cave), 숨골(지표면에 공통 또는 열극이 노출되어 강수가 무한이 유입되는 곳), 곳자갈, 오름, 하천, 스코리아류 퇴적층이 형성되며, 지하공간상에 대략 15℃ 내외의 공기층이 존재한다.In addition, the permeable geological structure has a very high geological structure and geological media with high inflow of precipitation, lava caves, hides (where the common or hot poles are exposed to the surface, and precipitation is infinite) , Uphill, river, and seaweed deposits are formed, and there is an air layer of about 15 ° C in the underground space.
종래 이러한 지질특성을 이용한 냉난방설비로서, 등록특허 제628466호(공고일 2006.09.27)에 개시된 「지하 공기층을 이용한 냉난방설비」를 보면, 지하공기층으로 흡입관을 매설하고 송풍기를 구비하여 지하의 공기를 흡입하도록 구성되어 있다. Conventionally, as a cooling and heating facility using such geological characteristics, in the "cooling and heating facility using the underground air layer" disclosed in Korean Patent No. 628466 (Announcement Date 2006.09.27), the underground air layer is provided with a suction pipe and a blower is used to suck underground air. It is configured to.
이와 같이 송풍기를 통해 흡입관 내에 음(-)압을 발생시킴으로써 공기를 흡입하는 방식은 흡입력이 크지 않아 열에너지의 이동이 크지 않았다.As such, the method of sucking air by generating a negative (-) pressure in the suction pipe through the blower does not have a large suction force and thus does not move the heat energy.
한편, 하절기에 공조공간의 온도가 지하 공기층의 온도 보다 더 높게 올라가면 공기층의 열을 냉각에너지로 이용할 수 있게 되는데, 공조공간과 지하 공기층의 온도차가 클 경우 지하 공기층의 열에너지만으로는 냉각효과를 크게 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.On the other hand, when the temperature of the air conditioning space rises higher than the temperature of the underground air layer in the summer, the heat of the air layer can be used as cooling energy. When the temperature difference between the air conditioning space and the underground air layer is large, only the thermal energy of the underground air layer can exert a cooling effect. There was no problem.
따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래 지하공기층을 이용한 폐열혼합식 냉난방장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로, 지하공기층으로부터 공기흡입관으로 유입되는 공기의 유입속도를 증가시켜 지열의 이용률을 높일 수 있는 지하공기층을 이용한 폐열혼합식 냉난방장치를 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was devised to improve the problems of the conventional waste heat-mixed air-conditioning apparatus using the conventional underground air layer as described above. The purpose is to provide a waste heat mixed air-conditioning system using the underground air layer.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 지하공기층을 이 용한 폐열혼합식 냉난방장치는, 흡기공을 구비하고, 지하공기층의 공기를 흡입할 수 있도록 지하공기층에 관입되는 공기흡입관; 배기공을 구비하고, 상기 공기흡입관의 흡기공으로 지하공기층의 공기가 강제로 유입될 수 있도록 배기공을 통해 지하공기층으로 압축공기를 배출시키는 압축공기주입관; 및 상기 압축공기주입관으로 압축공기를 공급하는 가압펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the object as described above, the waste heat mixed air-conditioning apparatus using the underground air layer according to the present invention includes an air intake pipe having an intake hole and introduced into the underground air layer so as to suck the air from the underground air layer; A compressed air injection pipe having an exhaust hole and discharging the compressed air to the underground air layer through the exhaust hole so that the air of the underground air layer is forced into the intake hole of the air suction pipe; And a pressurized pump for supplying compressed air to the compressed air injection pipe.
바람직하게는, 상기 압축공기주입관은 공기흡입관의 내부를 관통하여 구비된다. Preferably, the compressed air injection pipe is provided through the inside of the air suction pipe.
더욱 바람직하게는, 상기 가압펌프는 공조공간으로부터 배출되는 공기를 상기 압축공기주입관으로 공급한다. More preferably, the pressure pump supplies the air discharged from the air conditioning space to the compressed air injection pipe.
또한, 본 고안은, 지하공기층으로부터 공조공간으로 이동하는 공기를 가열하는 보조가열수단; 및 지하공기층으로부터 공조공간으로 이동하는 공기를 냉각시키는 보조냉각수단;을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention, the auxiliary heating means for heating the air moving from the underground air layer to the air conditioning space; And auxiliary cooling means for cooling the air moving from the underground air layer to the air conditioning space.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 지하공기층을 이용한 폐열혼합식 냉난방장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the waste heat mixed air-conditioning apparatus using the underground air layer according to the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 고안의 일실시예에 따른 지하공기층을 이용한 폐열혼합식 냉난방장치는, 지하공기층(101)의 공기를 흡입하는 공기흡입관(10), 상기 공기흡입관(10)으로 지하공기층(101)의 공기가 강제로 유입될 수 있도록 지하공기층(101)으로 압축공기를 배출시키는 압축공기주입관(20), 상기 압축공기주입관(20)으로 압축공기를 공급하는 가압펌프(30), 상기 압축공기주입관(20)의 공기를 공조공간(102)으로 강제 이송시키는 흡기펌프(40), 지하공기층(101)으로부터 공조공간(102)으로 이동하는 공기를 가열하는 보조가열수단(50), 및 지하공기층(101)으로부터 공조공간(102)으로 이동하는 공기를 냉각시키는 보조냉각수단(60)를 포함한다. 1 to 4, the waste heat mixed air-conditioning apparatus using the underground air layer according to an embodiment of the present invention, the
상기 공기흡입관(10)은 지하공기층(101)에 관입되어 설치되고, 하단에 지하공기층(101)의 공기가 유입되는 흡기공(11)이 형성되어 있다. The
상기 공기흡입관(10)은 지면에 지지체(15)로 견고하게 지지된다. 상기 지지체(15)는 콘크리트 구조물로 공기흡입관(10)의 외주면을 지지하게 된다.The
여기서, 상기 공기흡입관(10)은 다수개로 분절된 관들이 연결되어 이루어질 수 있는데, 분절된 관들은 커플러(16)로 연결된다. 상기 커플러(16)는 수나사부(16a)와 암나사부(16b)로 구성된다. Here, the
도 2에 도시된 바와 같이, 수나사부(16a)와 암나사부(16b)는 서로 다른 관의 선단 외주면에 각각 끼워지고 수나사부(16a)의 외측에 암나사부(16b)가 나사결합된다. 나사결합이 이루어진 후 수나사부(16a)와 암나사부(16b)를 각각 관의 외주면에 고정수단에 의해 고정시키게 된다. 고정수단은 용접이나 결합피스(17)이다. 즉, 수나사부(16a)와 암나사부(16b)의 일단이 관의 외주면에 용접되어 결합될 수 있고, 결합피스(17)로 수나사부(16a)와 암나사부(16b)를 관통하여 관의 외주면에 결합시킬 수 있게 된다. As shown in FIG. 2, the
상기 공기흡입관(10)은 흡입라인(12)을 통해 공조공간(102)으로 지하공기층(101)의 공기를 이송시킨다. The
상기 흡입라인(12)에는 흡기펌프(40)가 구비되어 공기흡입관(10)의 내부에 음압을 발생시킴으로써 지하공기층(101)의 공기의 이동을 가속화시키게 된다. The
상기 흡입라인(12)에는 흡기펌프(40)를 통과하지 않고 우회하는 바이패스라인(13)이 연결되어 있다. 따라서, 상기 바이패스라인(13)은 양단이 흡기펌프(40)의 전후에 연결되어 흡기펌프(40)를 우회하여 공기를 이동시키게 된다. 상기 바이패스라인(13)의 일측에는 개폐밸브(13a)가 구비되어 개방시에만 공기를 우회시키게 된다.The
상기 개폐밸브(13a)가 흡기펌프(40)의 정지시 개방되면 대기압에 의해 공기를 이동시키게 된다. 이는 흡기펌프(40)의 고장시에도 지하공기층(101)의 공기를 공조공간(102)으로 공급할 수 있도록 한다. When the on-off
또한, 상기 개폐밸브(13a)는 흡기펌프(40)의 동작시에도 개방되어 공기가 흡기펌프(40)쪽과 바이패스라인(13) 쪽으로 분기되어 이동할 수 있도록 하는 것도 가능하다. In addition, the open /
상기 공조공간(102)에 위치하는 흡입라인(12)에는 이송된 공기가 배출되는 배출공이 형성되어 있다. 흡입라인(12)의 배출공을 통해 공조공간으로 배출된 공기는 공조공간의 공기와 열교환이 이루어지게 된다. In the
상기 압축공기주입관(20)은 지상에서 상기 공기흡입관(10)을 관통하여 지하공기층(101)까지 연장되어 구비된다. 즉, 상기 압축공기주입관(20)은 공기흡입관(10)의 내부에 삽입되어 구비되고 공기흡입관(10)의 길이방향을 따라 관통하여 구비된다. The compressed
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 압축공기주입관(20)은 공기흡입관(10)의 하단 외측으로 노출되어 구비되고, 노출선단에 배기공(21)이 형성되어 있다. 상기 배기공(21)을 통해 압축공기주입관(20) 내부의 압축공기가 지하공기층(101)으로 분사된다. 상기 배기공(21)을 통해 강제배출된 압축공기는 인접지역의 압력을 상승시키게 되고 이로 인해 지하공기층(101)의 공기가 공기흡입관(10)의 흡기공(11)으로 강제 유입된다. As shown in FIG. 3, the compressed
즉, 상기 공기흡입관(10)의 흡기공(11)은 압축공기주입관(20)의 배기공(21)과 인접하게 구비되어 압축공기가 배기공(21)으로 배출되면 흡기공(11)에 인접하는 지역의 토압이 상승하게 되므로 흡기공(11)으로 공기가 가압되어 유입되는 것이다.That is, the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 압축공기주입관(20)의 하단에는 지하공기층(101)으로부터 이물질의 침입을 방지하는 원추형상의 커버(22)가 구비되어 있다. As shown in Figure 3, the lower end of the compressed
상기 압축공기주입관(20)으로 유입되는 압축공기는 가압펌프(30)에 의해 공급된다. The compressed air flowing into the compressed
상기 가압펌프(30)는 공조공간(102)으로부터 배출되는 공기를 상기 압축공기주입관(20)으로 공급한다. 따라서, 압축공기와 지하공기층(101)의 공기와의 온도차를 줄일 수 있게 되어, 압축공기로 인한 지하공기층(101) 공기의 온도변화를 최소화할 수 있게 된다. 그로 인해, 지하공기층(101)의 공기와 공조공간(102)의 온도차가 극대화되어 열교환효율을 높일 수 있게 된다. The
한편, 상기 가압펌프(30)는 대기중의 공기를 압축하는 것도 가능하다. 이 경우 대기중의 공기와 지하공기층(101)의 공기와의 온도차가 크므로 압축공기로 인한 지하공기층(101)의 온도변화가 커지고, 그로 인해 공조공간으로 유입된 지하공기층(101) 공기의 열교환효율이 저하된다. On the other hand, the
다시말하면, 상기 가압펌프(30)는 대기중의 공기를 압축하여 공급하는 것보다 공조공간(102)으로부터 배출되는 공기를 압축하여 공급하는 것이 공조공간(102)에서 지하공기층(101) 공기의 열교환효율을 증가시키게 된다. 따라서, 상기 가압펌프(30)는 공조공간(102)으로부터 배출되는 공기를 압축하여 압축공기주입관(20)으로 공급하는 것이 바람직하다. In other words, the
예를 들어, 우리나라에서 발견되는 화산회토 지질의 지하공기층(101) 온도는 소정의 평균치(대략 15도)를 유지하므로, 동절기에는 지하공기층(101)의 공기 온도가 공조공간(102)의 온도 보다 더 높아 지하공기층(101)의 공기가 난방으로 사용될 수 있다. 반대로 하절기에는 지하공기층(101)의 공기 온도가 공조공간(102) 보다 더 낮아 지하공기층(101)의 공기가 냉방으로 사용될 수 있게 된다. For example, the
또한, 동절기에는 대기의 온도가 공조공간(102)의 온도 보다 낮으므로 지하공기층(101)의 공기와 상대적으로 온도차가 적은 공조공간(102)의 공기를 압축공기로 만드는 것이 바람직하다. 동일한 원리로, 하절기에는 대기의 온도가 공조공간(102)의 온도 보다 높으므로 이때에도 공조공간(102)의 공기를 압축공기로 만드는 것이 바람직하다.In addition, in winter, since the temperature of the atmosphere is lower than the temperature of the
상기 가압펌프(30)는 배출라인(35)을 통해 공조공간(102)으로부터 공기를 공급받아 압축공기주입관(20)으로 공급하게 된다. The
상기 배출라인(35)에는 보조가열수단(50)과 보조냉각수단(60)이 연결되어 있 다.The auxiliary heating means 50 and the auxiliary cooling means 60 are connected to the
상기 보조가열수단(50)은 히터, 또는 히터와 연결된 열교환기로, 배출라인(35)을 통해 공조공간(102)의 공기를 유입하여 가열한 후 압축공기주입관(20)으로 공급함으로써 압축공기의 온도를 상승시키게 된다. The auxiliary heating means 50 is a heater or a heat exchanger connected to the heater, the air in the
상기 보조냉각수단(60)은 냉동싸이클로, 배출라인(35)을 통해 공조공간(102)의 공기를 유입하여 냉각시킨 후 압축공기주입관(20)으로 공급함으로써 압축공기의 온도를 하강시키게 된다. The auxiliary cooling means 60 is a refrigeration cycle, by cooling the air in the
상기 보조가열수단(50)과 보조냉각수단(60)은 어느 하나를 선택적으로 작동시켜 사용할 수 있도록 보조가열수단(50)과 보조냉각수단(60)으로 유입되는 배출라인(35)에는 각각 개폐밸브(35a)(35b)가 구비되어 있다. The auxiliary heating means 50 and the auxiliary cooling means 60 are open and closed valves in the
동절기에는 상기 보조가열수단(50)을 작동시키고 보조냉각수단(60)은 정지시키며 보조냉각수단(60)으로 연결된 개폐밸브(35a)를 폐쇄시킨다.In winter, the auxiliary heating means 50 is operated, the auxiliary cooling means 60 is stopped, and the on / off
하절기에는 상기 보조냉각수단(60)을 작동시키고 보조가열수단(50)은 정지시키며 보조가열수단(50)으로 연결된 개폐밸브(35b)를 폐쇄시킨다.In the summer, the auxiliary cooling means 60 is operated, the auxiliary heating means 50 is stopped, and the on / off
상기 공조공간(102)과 가압펌프(30)의 사이에는 필터(70)가 구비되어 공조공간(102)으로부터 배출되는 공기 중에 포함된 이물질을 필터링하여 가압펌프(30)로 공급하게 된다.A
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 지하공기층을 이용한 폐열혼합식 냉난방장치에 의하면, 지하공기층에 압축공기를 가하여 지하공기층으로부터 공기흡입관으로 유입되는 공기의 유입속도를 증가시킬 수 있고 그로 인해 지열의 이용률을 높일 수 있고, 공조공간으로부터 배출되는 공기를 압축공기로 사용하여 지하공기층으로부터 공조공간으로 공급되는 공기의 열교환효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the waste heat mixed air-conditioning apparatus using the underground air layer according to the present invention, by applying compressed air to the underground air layer, it is possible to increase the inflow rate of the air flowing into the air intake pipe from the underground air layer, and thus the utilization rate of geothermal heat. And it is possible to increase the heat exchange efficiency of the air supplied from the underground air layer to the air conditioning space by using the air discharged from the air conditioning space as compressed air.
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Cited By (5)
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KR100839218B1 (en) | 2007-05-10 | 2008-06-17 | 오평원 | Heating and cooling system utilizing the underground air |
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2007
- 2007-02-06 KR KR2020070002197U patent/KR200436840Y1/en not_active IP Right Cessation
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