KR20070017679A - 냉난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부의 공기를 흡입하여 땅속에 매설된 열교환용 배관에서 열교환하고, 상기 열교환된 공기를 건물의 내부에 제공하여 쾌적한 환경 및 냉난방 환경을 제공하는 냉난방 시스템에 관한 것이다. 이를 위하여 땅속 열을 이용하여 열교환하는 냉난방 시스템으로서, 외부의 공기를 흡입하는 흡입부; 지표면으로부터 땅속으로 일정 깊이에 매설되어 상기 흡입부로부터 흡입된 상기 외부 공기가 이동하며 상기 땅속의 열과 열교환 되도록 하는 열교환 배관부; 및 상기 열교환 배관부에서 열교환 된 상기 외부 공기를 흡입하여 건물의 내부로 공급되도록 배출하는 배기부를 포함한다. 따라서 땅속의 열을 이용하여 냉난방을 제공하므로 에너지 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

냉난방, 열교환

Description

냉난방 시스템{air cooling and heating system}

도 1 은 본 발명에 따른 냉난방 시스템의 일실시예를 나타낸 구성도.

도 2 는 도 1의 냉난방 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도.

도 3 은 도 1의 냉난방 시스템의 다른 사용상태를 나타낸 예시도.

도 4 는 본 발명에 따른 냉난방 시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100: 흡입부 110: 흡입팬

200: 대지 300: 열교환 배관

400: 배기부 410: 송풍팬

420: 송풍관 500: 비닐 하우스

600: 빌딩 700: 흡입부

710: 여과부 720: 수조

800: 급수모터 810: 급수관

820: 제어밸브

본 발명은 지열을 이용한 냉난방 시스템으로서, 더욱 상세하게는 외부의 공기를 흡입하여 땅속에 매설된 열교환용 배관에서 열교환하고, 상기 열교환된 공기를 건물의 내부에 제공하여 쾌적한 환경 및 냉난방 환경을 제공하는 냉난방 시스템에 관한 것이다.

최근 들어 인구의 증가에 따라 급속한 산업화로 주거공간이 급진적으로 늘어나고 있다. 또한, 이러한 주거공간의 증가는 급격한 냉난방의 증가를 가져와 에너지 사용이 급격하게 늘어나고 있는 추세에 있다.

이러한 에너지의 급격한 증가는 국가적으로 볼 때 전기 에너지를 생산하기 위하여 막대한 비용이 소비되고, 불필요한 전력사용 또는 과도한 냉난방으로 인하여 에너지가 낭비되어 심각한 경제적 손실이 발생되고 있다.

또한, 전기 에너지를 생산하기 위하여 화석연료를 연소하는 과정에서 발생되는 공해물질로 인해 사람들의 생활 환경과 자연 환경이 파괴되는 등의 심각한 사회문제가 발생되고 있다.

최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 산업현장 또는 주거공간에서 사용할 수 있고 공해의 발생과 환경에 대한 영향이 최소화될 수 있는 에너지 개발에 많은 연구와 투자가 이루어지고 있다.

일반적으로 땅속에 매장된 열은 태양열의 약 47%가 지표를 통해 땅속에 저장된 것을 말하며 이는 우리가 사용하는 에너지량의 500%에 해당하는 막대한 양의 에너지이다.

이와 같은 땅속 열은 공해가 없고 태양열을 이용한 지속적인 충전이 가능하 며 더운 여름동안 축적된 에너지를 겨울동안 사용할 수 있으며, 현재 사용중인 대부분의 에너지가 발전전력에 의존하고 있는 상태에서 상술한 땅속 열과 대비하였을 경우 약 48%의 에너지 효과를 낼 수 있으며, 가스 또는 기름 등과 비교한 경우 가스 또는 기름은 약 43% 정도의 열을 발생할 수 있으나 땅속 열은 약 75% 정도의 열을 발생할 수 있다.

그러나 이러한 막대한 양의 에너지를 저장하고 있는 땅속 열을 효과적으로 이용하는 구성이 미흡하여 실용화되지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 이러한 땅속 열을 효과적으로 사용하여 실내의 쾌적한 환경과 냉난방 환경을 제공할 수 있도록 냉난방 시스템을 제안하고자 한다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 외부의 공기를 여과하여 일정 온도의 땅속 열을 통해 여과된 외부 공기가 일정 온도를 유지하도록 열교환 하고, 열교환 된 외부 공기를 건물의 내부에 공급하여 냉난방에 사용할 수 있도록 하는 냉난방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 땅속 열을 이용하여 열교환하는 냉난방 시스템으로서, 외부의 공기를 흡입하는 흡입부; 지표면으로부터 땅속으로 일정 깊이에 매설되어 상기 흡입부로부터 흡입된 상기 외부 공기가 이동하며 상기 땅속의 열과 열교환 되도록 하는 열교환 배관부; 및 상기 열교환 배관부에서 열교환 된 상기 외부 공기를 흡입하여 건물의 내부로 공급되도록 배출하는 배기부를 포 함한다.

또한, 상기 흡입부는 바람직하게 외부 공기를 흡입하는 흡입팬; 및 상기 흡입팬으로부터 흡입된 상기 외부 공기에 포함된 오염물질을 여과하는 여과부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 여과부는 바람직하게 청정필터, 멤브레인 필터 또는 중공사막 필터 중 적어도 어느 하나로 구성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중공사막 필터는 바람직하게 여과용 물을 저장하는 수조; 상기 수조 또는 외부로부터 물이 선택적으로 유입되도록 하는 제어밸브; 및 상기 여과용 물이 상기 중공사막 필터로 공급되도록 하는 급수 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉난방 시스템은 더욱 바람직하게 상기 외부 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 분리된 산소가 상기 흡입부에 공급되도록 하는 산소 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명에 따른 냉난방 시스템의 일실시예를 나타낸 구성도이다. 도 1에서, 본 발명에 따른 냉난방 시스템은 외부의 공기를 흡입하는 흡입부(100)와, 외부 공기를 열교환하는 열교환 배관부(300)와, 열교환 된 공기를 건물로 공급하는 배기부(400)를 포함한다.

흡입부(100)는 외부 공기를 흡입하는 구성으로 배기부(400)로부터 소정 거리 이격되어 설치되거나, 배기부(400)와 동일한 위치에 설치되는 것이 가능하고 바람직하게 배기부(400)로부터 소정 거리 이격되어 설치된다.

또한, 흡입부(100)의 내부에는 외부 공기를 흡입하기 위하여 모터를 구비한 흡입팬(110)이 설치된다. 흡입팬(110)은 외부 공기가 흡입부(100)에 흡입되도록 하고, 상기 흡입된 공기가 열교환 배관부(300)로 강제 송풍 되도록 한다.

열교환 배관부(300)는 외부 공기와 땅(200)속의 열이 열교환 되도록 하는 구성으로, 일측 단부가 흡입부(100)와 연결되고 타측 단부가 배기부(400)에 연결되어 흡입부(100)에서 흡입된 외부 공기가 열교환 배관부(300)를 따라 이동하면서 땅속의 온도와 열교환 되도록 한다.

또한, 열교환 배관부(300)는 흡입부(100) 및 배기부(400)가 설치된 지표면으로부터 적어도 3m 이상 이격된 땅(200)속에 매설되도록 하고, 바람직하게 지표면으로부터 3m ∼ 5m 깊이에 매설되도록 한다.

또한, 열교환 배관부(300)는 냉난방이 필요한 면적에 따라 열교환 배관부(300)의 직경(예를 들면, 30cm ∼150cm) 및 열교환 배관부(300)의 길이를 가변시켜 설치할 수 있다. 즉 100평의 면적을 냉난방하는 경우 교환 배관부(300)의 직경이 50cm인 열교환용 배관을 3m 땅속 깊이에 일정한 길이(예를 들면, 50m)로 매설하면 여름철 외부의 더운 공기 온도(예를 들면, 30℃)가 땅속 온도와 근접한 일정 온도(예를 들면, 17℃)가 되도록 한다.

또한, 열교환 배관부(300)는 강철 재질의 배관, 시멘트 재질의 배관 또는 합 성수지 재질의 배관 중 적어도 어느 하나의 재질로 구성된 배관을 사용하는 것이 가능하고, 바람직하게 외부에서 흡입된 공기와 땅속의 열이 용이하게 열교환 되도록 강철 재질의 배관을 사용한다.

배기부(400)는 열교환 배관부(300)에서 열교환 된 외부 공기가 건물의 실내에 공급될 수 있도록 하는 구성으로 열교환 배관부(300)를 따라 이동하며 일정한 온도가 되도록 땅(200)속 열과 열교환 된 외부 공기를 송풍팬(410)으로 열교환 배관부(300)로부터 강제 흡입되도록 한다.

배기부(400)에서 흡입된 외부 공기는 건물에 설치된 공조장치(미도시)를 통해 건물의 내부로 유입되어 건물의 내부를 냉난방 하게 된다.

도 2는 도 1의 냉난방 시스템의 사용상태를 나타낸 예시도이다. 도 2에서, 비닐 하우스(500)에 냉난방 시스템을 설치하는 경우 냉난방이 필요한 비닐 하우스(500)의 일측에 열교환 된 공기가 비닐 하우스(500)의 내부에 송풍 되도록 하는 배기부(400)가 설치되고, 비닐 하우스(500)의 내부에 공급될 외부 공기를 흡입하는 흡입부(100)가 열교환 배관부(300)를 통해 배기부(400)로부터 소정 거리 이격되어 설치된다.

이 경우 열교환 배관부(300)의 길이는 비닐 하우스(500)에서 필요한 냉난방 면적 및 온도에 따라 적절하게 열교환 배관부(300)의 길이를 가변시켜 설치하는 것이 가능하고, 지표면으로부터 적어도 3m이상의 깊이에 매설된다.

또한, 열교환 배관부(300)를 지하수가 흐르는 위치에 설치함으로써 냉난방 시템의 열교환 효율이 증가 될 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

도 3은 도 1의 냉난방 시스템의 다른 사용상태를 나타낸 예시도이다. 도 3에서, 빌딩(600)에 본 발명에 따른 냉난방 시스템을 설치하는 경우 빌딩의 일측에 외부 공기를 흡입하는 흡입부(100)를 설치하고, 흡입부(100)에서 흡입된 공기가 충분히 열교환 될 수 있도록 빌딩(600)의 지하 구조물 외부 면을 따라 열교환 배관부(300)를 설치한다.

열교환 배관부(300)를 따라 이동하며 열교환된 외부 공기는 빌딩(600)의 내부 또는 외부에 설치된 배기부(400)를 통해 빌딩(600)의 내부에 설치된 공조장치(미도시)에 공급되어 빌딩을 냉난방 하게 된다.

(제 2 실시예)

도 4는 본 발명에 따른 냉난방 시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다. 제 1 실시예와 제 2 실시예의 차이점은 흡입부(700)의 구성에 외부에서 흡입되는 공기로부터 오염물질을 제거하기 위한 여과부(710)를 더 포함하는 것이다.

제 2 실시예에서의 흡입부(700)는 외부 공기를 흡입하기 위한 흡입팬과 상기 흡입팬으로부터 흡입된 상기 외부 공기에 포함된 오염물질을 여과하기 위하여 청정필터, 멤브레인 필터 또는 중공사막 필터 중 적어도 어느 하나의 필터로 구성된 여과부(710)가 설치된다.

여과부(710)에 설치된 청정필터 또는 멤브레인 필터는 외부 공기에 포함된 오염물질을 여과하여 흡입부(700)에 쾌적한 공기가 유입되도록 하고, 흡입부(700)로 유입된 쾌적한 공기는 열교환 배관부(300)로 송풍 되도록 한다.

본 실시예에서는 중공사막 필터를 이용하여 설명하기로 한다. 중공사막 필터 는 흡입부(700)의 상부에서 하부로 설치된 중공사막을 물이 통과되도록 하여 흡입부 (700)로 유입되는 공기의 오염물질을 여과한다.

또한, 하부로 이동된 물은 수조(720)에 집수되어 급수관(810)과 급수모터(800)를 통해 다시 흡입부(700)의 상부로 공급되어 중공사막 필터를 통해 순환하며 외부 공기에 포함된 오염 물질이 여과되도록 한다.

또한, 중공사막 필터로 공급되는 물의 경로를 선택할 수 있도록 제어밸브(820)를 설치하여 외부로부터 공급되는 물과 수조(720)에 집수된 물 중에서 선택적으로 공급될 수 있도록 한다.

또한, 중공사막 필터를 통과하는 물로 인하여 흡입부(700)로 흡입되는 외부 공기의 온도를 냉각시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방 시스템은 흡입부(700)의 일측에 산소 발생부(미도시)를 설치하여 외부 공기로부터 산소를 분리하여 흡입부(700)에 제공함으로써 산소 공급을 통한 쾌적한 공기를 제공할 수 있도록 구성된다.

따라서 본 발명에 따른 냉난방 시스템은 쾌적한 공기를 이용하여 냉난방을 제공할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 땅속의 열을 이용하여 냉난방을 제공하므로 에너지 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 외부의 신선한 공기를 이용하여 냉난방을 제공함으로써, 쾌적한 실내환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방 시스템은 에너지 발생을 위한 공해 물질의 발생을 방지하는 장점이 있다.

또한, 자연상태에서 열교환을 수행하여 자연환경을 보호할 수 있는 친환경적인 냉난방 시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 땅속 열을 이용하여 열교환하는 냉난방 시스템으로서,

   외부의 공기를 흡입하는 흡입부;

   지표면으로부터 땅속으로 일정 깊이에 매설되어 상기 흡입부로부터 흡입된 상기 외부 공기가 이동하며 상기 땅속의 열과 열교환 되도록 하는 열교환 배관부; 및

   상기 열교환 배관부에서 열교환 된 상기 외부 공기를 흡입하여 건물의 내부로 공급되도록 배출하는 배기부를 포함하는 냉난방 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입부는 외부 공기를 흡입하는 흡입팬; 및

   상기 흡입팬으로부터 흡입된 상기 외부 공기에 포함된 오염물질을 여과하는 여과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 여과부는 청정필터, 멤브레인 필터 또는 중공사막 필터 중 적어도 어느 하나로 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 중공사막 필터는 여과용 물을 저장하는 수조;

   상기 수조 또는 외부로부터 물이 선택적으로 유입되도록 하는 제어밸브; 및

   상기 여과용 물이 상기 중공사막 필터로 공급되도록 하는 급수 모터를 포함 하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 공기로부터 산소를 분리하고, 상기 분리된 산소가 상기 흡입부에 공급되도록 하는 산소 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템.

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