KR20080048607A - 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템 - Google Patents

냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉방시스템에 관한 것으로서, 냉각수가 유동하는 증발부와, 온수가 유동하는 응축부가 인접하게 설치되어 열교환되는 냉동기와; 상기 증발부와 연결되어 냉각수가 순환되는 공조기 및 팬코일과; 상기 응축기와 연결되어 온수가 순환되는 온수탱크와; 상기 온수탱크와 연결되어 온수를 공급받고 폐수를 방류시키는 물 사용공간과; 상기 물 사용공간에서 방류되는 온수의 열과, 온수탱크에서 배출되어 순환되는 온수의 열을 회수하는 폐수열회수기와; 상기 물 사용공간 및 폐수열회수기로 냉수를 공급하고 상기 증발부와 공조기 및 팬코일을 연결하는 폐회로의 냉각수라인상에 각각 연결된 저수조탱크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하여, 기존의 실외기에 설치되던 응축부를 실내기에 설치하여 증발부와 열교환되게 구성함으로써 별도로 설치되던 실외기나 냉각탑을 없애 실외기로 인한 환경공해를 해소하고, 설치공간의 제약을 해소하는 장점이 있다.
실외기, 냉각탑, 냉방시스템, 증발부, 응축부, 온수, 폐수열

Description

냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템{Cooling system without cooling tower and outdoor equipment}
도 1은 본 발명에 따른 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템을 도시한 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 냉방시스템 200 : 공조기 및 팬코일
300 : 냉동기 310 : 증발부
311 : 냉각수라인 312,313 : 냉방시 사용밸브
314 : 순환펌프 320 : 응축부
321 : 온수순환라인 322 : 순환펌프
400 : 온수탱크 410 : 온수공급라인
420 : 열방출라인 421 : 열방출순환펌프
500 : 폐수열회수기 510 : 방류라인
600 : 물 사용공간 700 : 저수조탱크
710 : 공급라인 711,721 : 냉방시 중지밸브
720 : 회수라인 730 : 냉수공급라인
731 : 부스터펌프 732 : 온수측 공급라인
본 발명은 냉방시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각탑 및 실외기 없이 냉방기능을 수행할 수 있도록 한 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 냉방시스템(에어컨)은 압축기와 응축기가 있는 실외기와, 팽창밸브와 증발기가 있는 실내기로 분리되어 구성된다.
그리고, 건물 등과 같은 공조장치에는 실외기를 대신하는 냉각탑이 옥상 등과 같은 실외에 설치되어 구성된다.
그러나, 이와 같은 종래의 냉방시스템에는 실내기 이외에 실외에 별도로 설치되어 연결되는 실외기나 냉각탑 등이 구성되는데, 이러한 실외기는 그 내부에 설치된 응축기가 외기와 열교환되므로 인해 대기온도를 상승시키는 등의 환경공해의 유발케 되는 문제점이 있었고, 냉각탑은 그 크기와 부피가 크므로 인해 이를 설치하기 위한 실외의 넓은 공간이 요구되는 단점이 있다.
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 실외기에 설치되어 있던 응축부를 실내기에 구성함과 아울러 증발부를 지나는 냉각수와 열교환되게 구성함으로써 별도로 설치되던 실외기나 냉각탑을 없애 실외기로 인한 환경공해를 해소하고, 설치공간의 제약을 해소하는 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템은, 냉각수가 유동하는 증발부와, 온수가 유동하는 응축부가 인접하게 설치되어 열교환되는 냉동기와; 상기 증발부와 연결되어 냉각수가 순환되는 공조기 및 팬코일과; 상기 응축기와 연결되어 온수가 순환되는 온수탱크와; 상기 온수탱크와 연결되어 온수를 공급받고 폐수를 방류시키는 물 사용공간과; 상기 물 사용공간에서 방류되는 온수의 열과, 온수탱크에서 배출되어 순환되는 온수의 열을 회수하는 폐수열회수기와; 상기 물 사용공간 및 폐수열회수기로 냉수를 공급하고 상기 증발부와 공조기 및 팬코일을 연결하는 폐회로의 냉각수라인상에 각각 연결된 저수조탱크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 냉방시스템의 각 구성을 연결하는 라인상에는 순환펌프가 설치되고, 상기 냉각수라인과 저수조탱크 사이의 라인에는 개폐밸브가 각각 설 치된다.
그리고, 상기 온수탱크와 폐수열회수기 사이에는 열방출라인이 설치되고, 상기 열방출라인에는 냉방시스템의 냉방시 온수탱크내의 온수를 폐수열회수기로 강제 순환시켜 열에너지를 폐수에 공급하도록 한 열방출순환펌프가 설치된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 발명에 따른 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템을 도시한 구성도이다.
본 발명의 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 냉동기(300), 공조기 및 팬코일(200), 온수탱크(400), 물 사용공간(600), 폐수열회수기(500), 저수조탱크(700) 등으로 대별되어 구성된다.
상기 냉동기(300)에는 서로 다른 폐회로의 라인을 갖는 증발부(310)와 응축부(320)가 인접하게 구성되어 열교환된다.
상기 증발부(310)와 응축부(320)는 냉각수가 유동하는 폐회로의 냉각수라인(311)과 온수가 유동하는 폐회로의 온수순환라인(321)상에 각각 형성되고, 상기 냉각수라인(311)과 온수순환라인(321)에는 각각 순환펌프(314)(322)가 설치된다.
상기 증발부(310)는 냉각수라인(311)을 통해 실내에 찬공기를 제공하는 공조기 및 팬코일(에어컨)(200)과 연결되어, 응축부(320)와 열교환된 저온의 냉각수를 공조기 및 팬코일(200)로 공급한다.
여기서, 미설명부호 "312","313"은 폐회로의 냉각수라인(311)에 각각 설치된 냉방시 사용밸브 즉 개방되는 밸브를 도시한 것이다.
상기 응축부(320)는 온수순환라인(321)을 통해 증발부(310)와 열교환되어 형성된 온수를 저장할 수 있는 온수탱크(400)와 연결된다.
그리고, 상기 온수탱크(400)는 온수공급라인(410)과 열방출라인(420)으로서 각각 물 사용공간(600)과 폐수열회수기(500)에 연결되어, 온수를 물 사용공간(600)과 폐수열회수기(500)에 각각 공급한다.
이때, 상기 폐수열회수기(500)와 연결된 열방출라인(420)상에는 냉방시 온수를 폐수열회수기(500)측으로 강제 순환시켜 폐수에 열에너지를 공급하는 열방출순환펌프(421)가 설치되지만, 상기 물 사용공간(600)과 연결된 온수공급라인(410)에는 별도의 펌프 없이 물 사용공간(600)의 개방에 따른 온수탱크(400)의 탱크압으로 온수가 공급되게 설계된다. 하지만, 상기 온수공급라인(410)에도 별도의 펌프를 설치할 수 있다.
한편, 상기 물 사용공간(600)에는 사용된 물을 배수시켜 방류시키는 방류라인(510)이 설치되되, 이 방류라인(510)은 폐수열회수기(500)를 지나도록 설치되어 방류되는 폐수의 열을 회수한다.
그리고, 상기 물 사용공간(600)에는 저수조탱크(700)와 냉수공급라인(730)으로 연결되어 저수조탱크(700)의 냉수가 공급되고, 상기 냉수공급라인(730)의 일측에는 냉수공급라인(730)으로부터 분기되어 온수탱크(400)의 열방출라인(420)에 연결되어 온수순환라인(321)에 냉수를 공급하는 온수측 공급라인(732)이 설치된다.
상기 냉수공급라인(730)에는 저수조탱크(700)내의 냉수를 물 사용공간(600)과 열방출라인(420)으로 강제 공급하는 부스터펌프(731)가 설치된다.
또한, 상기 저수조탱크(700)는 폐회로의 냉각수라인(311)에 각각 공급라인(710)과 회수라인(720)으로 연결되고, 상기 공급라인(710)과 회수라인(720)에는 각각 냉방시 중지밸브(711)(721) 즉 냉방시 폐쇄되는 밸브가 설치된다.
이때, 상기 공급라인(710)은 냉각수가 공조기 및 팬코일(200)에서 증발부(310)측으로 회수되는 냉각수라인(311)에 연결되고, 상기 회수라인(720)은 냉각수가 증발부(310)에서 공조기 및 팬코일(200)측으로 공급되는 냉각수라인(311)에 연결됨이 바람직하다.
이는, 상기 공급라인(710)에 의해 상기 공조기 및 팬코일(200)을 지나면서 고온화된 냉각수에 저수조탱크(700)의 냉수를 공급하여 냉각수의 저온화를 가속화시키고, 상기 회수라인(720)에 의해 냉동기(300)에서 열교환된 냉각수가 충분히 저온화되지 못한 경우 즉 저수조탱크(700)의 냉수보다 높은 온도일 경우 냉각수를 저수조탱크(700)로 바이패스시킴으로써 냉방시스템(100)의 냉방효율을 향상시키게 된다.
여기서, 상기 냉방시스템(100)에는 냉각수나 온수 및 냉수의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서 등이 각 라인상에 설치될 수 있다.
이와 같이 구성된 냉방시스템(100)은, 냉방시 공급라인(710)과 회수라인(720)상의 냉방시 중지밸브(711)(721)는 잠기고, 냉각수라인(311)상의 냉방시 사용밸브(312)(313)가 개방시킨 상태로서, 공조기 및 팬코일(200)에 냉각수라인(311) 의 냉각수가 순환하여 냉방이 이루어진다. 그리고, 냉동기(300)에서 열교환된 열에너지는 온수순환라인(321)을 통해 응축부(320)를 지나는 온수로 전달되며, 또한 온수를 사용하지 않을 시에는 냉동기(300)가 중지되므로 인해 냉방도 중지된다. 따라서, 냉방을 중지하지 않으려면, 열방출라인(420)상의 열방출순환펌프(421)를 가동시켜 온수를 온수측 공급라인(732)으로 공급하여 폐수열회수기(500)에서 폐수에 열에너지를 공급하여 저온의 온수로서 응축부(320)로 순환됨으로써 냉방이 원활히 이루어지게 되는 특징이 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 냉방시스템(100)은 가정용으로도 적용될 수도 있으나, 호텔이나 콘도, 중앙제어식 냉난방시스템이 적용되는 아파트 등과 같은 건물에 적용됨이 바람직하다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템의 작동을 설명한다.
먼저, 냉방시스템(100)이 작동되면 각 라인상에 설치된 펌프가 작동되되, 냉각수라인(311)과 온수순환라인(321)상의 순환펌프(314)(322)는 항시 작동되고, 냉수공급라인(730)과 열방출라인(420)상의 부스터펌프(731)와 열방출순환펌프(421)는 선택적으로 작동되며, 이의 작동은 냉방시스템(100)에 구성된 콘트롤러에 의해 제어된다.
따라서, 폐회로의 냉각수라인(311)을 유동하는 냉각수가 냉동기(300)의 증발부(310)를 지나면서 응축부(320)를 지나는 저온의 온수와 열교환되어 열을 빼앗김 으로써 저온화되고, 이 저온의 냉각수는 공조기 및 팬코일(200)로 공급되어 실내공기와 열교환되면서 실내의 온도를 낮추게 된다.
그리고, 실내공기와 열교환되어 다시 고온화된 냉각수는 증발부(310)로 유입되어 전술한 바와 같이 열교환되고, 증발부(310)를 지나는 고온의 냉각수로부터 열을 빼앗은 응축부(320)의 냉수는 고온화된 온수로서 온수탱크(400)로 유입되어 저장된다.
이와 같은 상태에서 물 사용공간(600)의 온수를 개방시키면, 온수탱크(400)의 탱크압으로 인해 온수탱크(400)에 저장된 온수가 물 사용공간(600)을 통해 토출되어 사용되고, 사용된 온수의 폐수는 물 사용공간(600)에 연결된 방류라인(510)으로 방류된다.
그리고, 물 사용공간(600)을 통한 온수의 토출이 중지된 경우는, 순환하는 온수에 의해 온수탱크(400)의 온도가 계속해서 상승됨으로써 이의 온도를 감지하여 온수탱크(400)에 설정된 온도(대략 50℃ 정도) 이상으로 상승되면, 콘트롤러에 의해 열방출라인(420)상의 열방출순환펌프(421)가 작동하여 저장된 온수를 열방출라인(420)을 통해 폐수열회수기(500)측으로 강제 순환시킨다.
이와 같이 폐수열회수기(500)로 공급된 온수는 폐수열회수기(500)에서 열을 빼앗겨 저온화된 상태로 응축부(320)로 공급되는 일측의 온수순환라인(321)으로 공급된다.
응축부(320)를 통해 일측의 온수순환라인(321)으로 공급된 온수는 응축부(320)를 지나면서 증발부(310)를 지나는 고온의 냉각수로부터 열을 빼앗아 고온 화된 다음 온수탱크(400)로 재차 유입되어 저장된다.
그리고, 방류라인(510)을 통해 방류되는 온수는 폐수열회수기(500)를 지나면서 열을 빼앗겨 저온상태로 방류되고, 이와 같이 방류된 물은 종말처리장 또는 다른 에너지원으로 사용될 수 있고, 폐수열회수기(500)에서 회수된 열은 난방장치 등에 사용될 수도 있다.
또한, 물 사용공간(600)에는 온수 이외에도 저수조탱크(700)에 저장된 냉수가 부스터펌프(731)와 냉수공급라인(730)을 통해 공급된다. 그리고, 상기와 같이 냉수공급라인(730)을 유동하는 냉수는 온수의 사용으로 인해 온수가 부족할 시, 냉수공급라인(730)에서 분기된 온수측 공급라인(732)과 열방출라인(420)을 통해 온수순환라인(321)으로 공급되어 보충된다.
이때, 부스터펌프(731)의 작동시는 열방출라인(420)상의 열방출순환펌프(421)가 작동 정지된 상태가 되고, 열방출라인(420)상의 열방출순환펌프(421)가 작동될 시는 부스터펌프(731)의 작동이 정지된 상태가 된다.
그리고, 저수조탱크(700)는 냉방시 중지밸브(711)(721)가 개방된 공급라인(710)과 회수라인(720)을 통해 냉각수라인(311)에 냉수를 보충할 수 있다.
한편, 상기와 같이 작동되는 냉방시스템(100)은 냉방시, 공급라인(710)과 회수라인(720)상의 냉방시 중지밸브(711)(721)는 잠그고, 냉각수라인(311)상의 냉방시 사용밸브(312)(313)를 개방시킨 상태로서, 공조기 및 팬코일(200)에 냉각수라인(311)의 냉각수가 순환하여 냉방이 이루어진다. 이때, 냉동기(300)에서 열교환된 열에너지는 온수순환라인(321)을 통해 응축부(320)를 지나는 온수로 전달되며, 또 한 온수를 사용하지 않을 시에는 냉동기(300)가 중지되므로 인해 냉방도 중지된다. 따라서, 냉방을 중지하지 않으려면, 열방출라인(420)상의 열방출순환펌프(421)를 가동시켜 온수를 온수측 공급라인(732)으로 공급하여 폐수열회수기(500)에서 폐수에 열에너지를 공급하여 저온의 온수로서 응축부(320)로 순환되므로 냉방은 원활히 이루어지게 된다.
따라서, 기존의 실외기에 설치되어 외기와 열교환되던 응축부(320)를 실내기에 구성함과 아울러 증발부(310)를 지나는 냉각수와 열교환되게 함으로써 실외기나 냉각탑을 없앨 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템에 따르면, 기존의 실외기에 설치되던 응축부를 실내기에 설치하여 증발부와 열교환되게 구성함으로써 별도로 설치되던 실외기나 냉각탑을 없애 실외기로 인한 환경공해를 해소하고, 설치공간의 제약을 해소하는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 냉각수가 유동하는 증발부와, 온수가 유동하는 응축부가 인접하게 설치되어 열교환되는 냉동기와;
    상기 증발부와 연결되어 냉각수가 순환되는 공조기 및 팬코일과;
    상기 응축기와 연결되어 온수가 순환되는 온수탱크와;
    상기 온수탱크와 연결되어 온수를 공급받고 폐수를 방류시키는 물 사용공간과;
    상기 물 사용공간에서 방류되는 온수의 열과, 온수탱크에서 배출되어 순환되는 온수의 열을 회수하는 폐수열회수기와;
    상기 물 사용공간 및 폐수열회수기로 냉수를 공급하고 상기 증발부와 공조기 및 팬코일을 연결하는 폐회로의 냉각수라인상에 각각 연결된 저수조탱크;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉방시스템의 각 구성을 연결하는 라인상에는 순환펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 냉각수라인과 저수조탱크 사이의 라인에는 개폐밸브가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 온수탱크와 폐수열회수기 사이에는 열방출라인이 설치되고, 상기 열방출라인에는 냉방시스템의 냉방시 온수탱크내의 온수를 폐수열회수기로 강제 순환시켜 열에너지를 폐수에 공급하도록 한 열방출순환펌프가 설치된 것을 특징으로 하는 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템.
KR1020060118774A 2006-11-29 2006-11-29 냉각탑 및 실외기가 없는 냉방시스템 KR100843779B1 (ko)

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