KR20130105016A - Air circulation type heating and cooling system - Google Patents

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KR20130105016A KR1020120027080A KR20120027080A KR20130105016A KR 20130105016 A KR20130105016 A KR 20130105016A KR 1020120027080 A KR1020120027080 A KR 1020120027080A KR 20120027080 A KR20120027080 A KR 20120027080A KR 20130105016 A KR20130105016 A KR 20130105016A
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Abstract

PURPOSE: An air circulation type cooling and heating system is provided to cool and heat an indoor space using air. CONSTITUTION: An air circulation type cooling and heating system comprises a solar collecting unit (10), an air circulation tube part (20), and an air circulation pump (30). The solar collecting unit is installed on a roof. The air circulation tube part is arranged on a floor and is connected to the solar collecting unit so that the hot or cold air of the solar collecting unit can be supplied to the floor. The air circulation pump is installed in one side of the air circulation tube part.

Description

공기순환식 냉,난방 시스템{AIR CIRCULATION TYPE HEATING AND COOLING SYSTEM}Air Circulation Cooling and Heating System {AIR CIRCULATION TYPE HEATING AND COOLING SYSTEM}

본 발명은 공기순환식 냉,난방 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 공기순환식 냉,난방 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 동절기에는 낮 시간 동안 태양열에 의해 가열된 공기를 이용해 밤 시간까지 주택 난방을 하고, 하절기에는 새벽 시간 동안 차가워진 공기를 이용해 낮 시간까지 주택 냉방을 할 수 있어 경제적이고, 주택 바닥면에 배치되는 공기순환관부를 복층 이상인 다수의 층으로 형성함으로써 온돌과 같은 냉, 난방 효과의 지속성을 기대할 수 있으며, 공기만 가열 또는 냉각하면 되는 구조이기 때문에 열효율이 뛰어나고 태양열만으로 냉,난방이 가능해 화석연료를 사용할 필요가 없도록 한 공기순환식 냉,난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air-circulating cooling and heating system. More particularly, the present invention relates to an air-circulating cooling and heating system. More specifically, in winter, the house is heated by night using solar heated air during the day. In summer, it is economical to cool down the house by day using the air cooled during the dawn time, and it is economical. Persistence is expected, and because it is a structure that requires only heating or cooling air, the present invention relates to an air-circulating cooling and heating system that is excellent in thermal efficiency and capable of cooling and heating using only solar heat, thereby eliminating the need for fossil fuels.

종래에는 실내의 냉난방을 위한 수단으로서 전기식 히트펌프유닛(EHP)이 주로 사용되었다. 그러나, 이러한 종래의 전기식 히트펌프유닛은, 단독으로 냉난방을 수행하는 경우에 온도부하에 따라 부분부하운전을 수행하기 위한 인버터(Inverter)와, 동절기 낮은 외기온도로 인하여 열교환수 순환관의 외측에 결빙현상이 심하게 나타나 난방능력을 저하시키는 문제점을 해결하기 위한 성에 제거용 보조열원으로서의 전기히터가 반드시 설치되어야 한다. 따라서 장치 자체가 복잡하고 대형화될 뿐만 아니라 인버터 및 전기히터의 사용으로 인하여 유지비용이 과다하게 소요되는 단점이 있었다.Conventionally, an electric heat pump unit (EHP) has been mainly used as a means for heating and cooling indoors. However, such a conventional electric heat pump unit has an inverter (Inverter) for performing a partial load operation according to the temperature load when the heating and cooling alone, and the outside of the heat exchange water circulation pipe due to the low outside air temperature in winter In order to solve the problem of severely deteriorating heating ability, an electric heater as an auxiliary heat source for defrosting must be installed. Therefore, the device itself is not only complicated and large, but also has a disadvantage of excessive maintenance costs due to the use of inverters and electric heaters.

이와 같은 전기식 히트펌프유닛(EHP)의 단점을 해결하기 위한 새로운 대체 수단으로 최근에는 가정 또는 사무실 등 소규모 주거공간에서 냉난방 겸용의 축열식 히트펌프유닛이 사용되고 있다. 축열식 히트펌프유닛은 심야의 값싼 잉여전력을 사용하여 여름철에는 냉수 또는 얼음(빙축열)을, 겨울철에는 고온수를 축열조에 저장하여 주간의 냉ㆍ난방에 이용하는 공조시스템으로서, 심야의 싼 전력을 이용하므로 주간에 집중되는 소비성향으로 인한 전력수급에 대한 불균형을 분산 또는 해소하고, 에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 이점을 갖는다.As a new alternative means for solving the shortcomings of the electric heat pump unit (EHP), a heat storage heat pump unit for both heating and cooling has recently been used in a small residential space such as a home or an office. The heat storage heat pump unit uses cold electricity or ice (ice heat storage) in summer and cold water in winter in the heat storage tank using cheap surplus power in the middle of the night. It has the advantage of distributing or eliminating the imbalance for the power supply and demand due to the tendency to consume energy during the day, and to use energy efficiently.

그러나, 이러한 종래의 축열식 히트펌프유닛은, 축열조의 성능이 불량하여 작은 온도차에 의한 성층도로 운전됨으로써 그 효율성이 저조하게 나타나는 문제점이 있었다. 또한, 냉난방을 병행하는 종래의 축열식 히트펌프유닛은, 냉방 또는 난방모드로 전환되는 경우에 있어서, 냉방시에는 부하측에서 회수되는 물이 축열조의 상부로 유입되고 난방시에는 부하측에서 회수되는 물이 축열조의 하부로 유입되는 유체의 교체흐름을 유지하여야 하므로 배관설계상의 많은 어려움이 있었다.However, such a conventional heat storage type heat pump unit has a problem in that its efficiency is low due to poor performance of the heat storage tank and being operated in a stratified road due to a small temperature difference. In addition, in the conventional heat storage type heat pump unit which simultaneously cools and heats, in the case of switching to the cooling or heating mode, water recovered from the load side flows into the upper portion of the heat storage tank during cooling and water recovered from the load side during heating is stored. There was a lot of difficulties in the piping design because it has to maintain the replacement flow of the fluid flowing into the bottom of the.

한편, 최근에는 고온의 지열, 지표수, 지하수나 온천수 등의 열원을 에너지로 활용하고자 하는 연구가 매우 활발히 이루어지고 있다. 그 중에서도 특히 지표나 지중에 저장된 열에너지를 이용하여 냉방과 난방을 수행하는 지열식 히트펌프유닛이 있으며, 그 구체적인 예로 2003년 12월 31일자에 본 발명의 출원인에 의해 대한민국 특허출원 제 10-2003-0102110호로 출원된 “축열식 지열히트펌프유닛”이 있다. 그러나, 상술한 종래 지열식 히트펌프유닛은 모두 지중에 관정 또는 트렌치를 판 후에 파이프를 수직 또는 수평으로 배치하여야 하므로, 파이프 매설에 따른 일정부분의 토지 확보가 필수적으로 요구되며 또한 별도의 공사 비용이 소요된다는 문제점이 있었다.On the other hand, in recent years, research is being actively conducted to utilize heat sources such as high-temperature geothermal heat, surface water, groundwater and hot spring water as energy. Among them, in particular, there is a geothermal heat pump unit that performs cooling and heating by using thermal energy stored in the surface or the ground. As a specific example, the Korean Patent Application No. 10-2003- by the applicant of the present invention on December 31, 2003 There is a "regenerative geothermal heat pump unit" filed as 0102110. However, in the above-described conventional geothermal heat pump unit, pipes should be arranged vertically or horizontally after digging wells or trenches in the ground, and therefore, it is necessary to secure a certain portion of land by laying the pipes, and additional construction cost is required. There was a problem.

따라서 본 발명의 목적은 동절기에는 낮 시간 동안 태양열에 의해 가열된 공기를 이용해 밤 시간까지 주택 난방을 하고, 하절기에는 새벽 시간 동안 차가워진 공기를 이용해 낮 시간까지 주택 냉방을 할 수 있어 경제적인 공기순환식 냉,난방 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the object of the present invention is to heat the house until night time by using the air heated by solar heat during the daytime in winter, and to cool the house until the daytime by using the air cooled during the dawn time in summer economical air circulation It is to provide a cooling and heating system.

또한 본 발명의 다른 목적은 주택 바닥면에 배치되는 공기순환관부를 복층 이상인 다수의 층으로 형성함으로써 온돌과 같은 냉, 난방 효과의 지속성을 기대할 수 있도록 한 공기순환식 냉,난방 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide an air-circulating cooling and heating system that can be expected to maintain the cooling and heating effect such as ondol by forming a plurality of layers of more than two layers of the air circulation pipe disposed on the floor of the house. .

전술한 본 발명의 목적들은 주택 지붕에 설치되는 태양열 집열수단과, 상기 태양열 집열수단 내부와 상기 주택의 바닥면에 순환 가능하게 배열되어 상기 집열수단 내부의 온기 또는 냉기를 상기 바닥면에 공급하는 공기순환관부와, 상기 공기순환관부의 일측에 설치되며 상기 공기순환관부 내에서의 공기순환을 가능하게 하는 공기순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기순환식 냉,난방 시스템을 제공함에 의해 달성된다.The above-described objects of the present invention are arranged to circulate on the solar heat collecting means installed on the roof of the house, the solar heat collecting means and the bottom of the house, and supply air or cold air inside the heat collecting means to the bottom surface. It is achieved by providing an air circulation cooling and heating system, characterized in that it comprises a circulation pipe portion, and an air circulation pump installed on one side of the air circulation pipe portion to enable the air circulation in the air circulation pipe portion.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면 전술한 공기순환식 낸,난방 시스템이 설치된 주택의 일측에는 상기 공기순환펌프를 제어하는 컨트롤러가 구비되는 것으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, a controller for controlling the air circulation pump is provided at one side of a house in which the above-described air circulation type heating and heating system is installed.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면 전술한 주택의 바닥면에 배열되는 공기순환관부는 복층 이상의 다수의 층으로 시공되는 것으로 한다.According to a more preferred feature of the invention the air circulation pipe portion arranged on the floor of the above-described housing is to be constructed of a plurality of floors or more.

이상에서와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기순환식 냉,난방 시스템은 동절기에는 낮 시간 동안 태양열에 의해 가열된 공기를 이용해 밤 시간까지 주택 난방을 하고, 하절기에는 새벽 시간 동안 차가워진 공기를 이용해 낮 시간까지 주택 냉방을 할 수 있을 뿐만 아니라 설치 및 유지비용이 종래의 냉,난방 장치에 비해 적게 소요되는바 경제적인 효과가 있다.Air circulation cooling and heating system according to an embodiment of the present invention as described above to heat the house until night time using air heated by solar heat during the daytime in winter, the air cooled during the dawn time in summer It can be used to cool the house until daytime, as well as the installation and maintenance costs are less than the conventional air conditioning, heating bar has an economic effect.

또한 둘째, 주택 바닥면에 배치되는 공기순환관부를 복층 이상인 다수의 층으로 형성함으로써 온돌과 같은 30시간 이상의 냉, 난방 효과의 지속성을 기대할 수 있는 장점이 있다.In addition, by forming the air circulation pipe portion disposed on the floor of the house in a plurality of layers of more than two floors, there is an advantage that can be expected to sustain the cooling and heating effect for more than 30 hours, such as ondol.

또한 셋째, 공기만 가열 또는 냉각하면 되는 구조이기 때문에 열효율이 뛰어나고 태양열만으로 냉,난방이 가능해 화석연료를 사용할 필요가 없는 장점이 있다.In addition, since the air only needs to be heated or cooled, the thermal efficiency is excellent, and cooling and heating are possible only by solar heat, and thus there is no need to use fossil fuel.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기순환식 냉,난방 시스템이 주택에 설치된 모습을 보인 사용상태도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기순환식 냉,난방 시스템 내에서 공기가 순환되는 모습을 보인 작동도.1 is a state diagram showing the appearance of the air circulation cooling, heating system installed in a house according to an embodiment of the present invention.
2 is an operation view showing a state in which air is circulated in the air circulation cooling, heating system according to an embodiment of the present invention.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기순환식 냉,난방 시스템이 주택에 설치된 모습을 보인 사용상태도가 도시되고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기순환식 냉,난방 시스템 내에서 공기가 순환되는 모습을 보인 작동도가 도시된다.
1 is a state diagram showing the air circulation cooling, heating system according to an embodiment of the present invention installed in a house, Figure 2 is shown in the air circulation cooling, heating system according to an embodiment of the present invention An operation diagram is shown in which air is circulated.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기순환식 냉,난방 시스템은 주택 지붕에 설치되는 태양열 집열수단(10)과, 상기 태양열 집열수단(10) 내부와 상기 주택의 바닥면에 순환 가능하게 배열되어 상기 집열수단 내부의 온기 또는 냉기를 상기 바닥면에 공급하는 공기순환관부(20)와, 상기 공기순환관부(20)의 일측에 설치되며 상기 공기순환관부(20) 내에서의 공기순환을 가능하게 하는 공기순환펌프(30)를 포함한다.
Air circulating cooling and heating system according to an embodiment of the present invention is arranged to circulate on the solar heat collecting means 10 installed on the roof of the house, the solar heat collecting means 10 and the bottom surface of the house An air circulation pipe part 20 for supplying warm or cold air in the heat collecting means to the bottom surface, and is installed on one side of the air circulation pipe part 20 to enable air circulation in the air circulation pipe part 20. It includes an air circulation pump (30).

여기서 태양열 집열수단(10)은 태양광이 잘 드는 지붕 일측에 설치되며 가시광선을 흡수해 그 내측의 공기를 가열하는 역할을 하는 것으로 내측에 밀폐된 가열공간(13)이 형성되는 본체(11)와, 상기 본체(11)의 상부면에 구비되는 집열판(15)으로 구성된다. 이때 전술한 집열판(15)은 종래기술에 따른 태양열 집열판(15)과 동일한 것으로 하는바 더 이상의 구체적인 설명은 명세서의 간략화를 위해 생략하기로 한다.
Here, the solar heat collecting means 10 is installed on one side of the roof where sunlight is well received and serves to absorb visible light to heat the air inside the body 11 in which the heating space 13 sealed inside is formed. And a heat collecting plate 15 provided on the upper surface of the main body 11. At this time, the above-mentioned heat collecting plate 15 is the same as the solar heat collecting plate 15 according to the prior art, and further detailed description thereof will be omitted for simplicity of the specification.

한편, 전술한 태양열 집열수단(10)이 설치된 주택에는 공기순환관부(20)가 설치되는데, 이 공기순환관부(20)는 전술한 태양열 집열수단(10)의 본체(11) 내측과 주택 바닥면에 공기순환 가능하게 배열 설치되어 태양열 집열수단(10)의 본체(11) 내측에서 가열 또는 냉각된 공기를 주택 바닥면에 공급함으로써 주택의 냉,난방이 가능하게 하는 역할을 하는 것이다.On the other hand, the air circulation pipe unit 20 is installed in the house in which the above-described solar heat collecting means 10 is installed. The air circulation pipe part 20 is the main body 11 of the above-described solar heat collecting means 10 and the bottom of the house. It is arranged to be circulated in the air to serve to enable cooling and heating of the house by supplying air heated or cooled inside the main body 11 of the solar heat collecting means 10 to the bottom of the house.

이와 같은 공기순환관부(20)는 주택의 바닥면에 복층 이상의 다수의 층으로 시공되는데, 이는 동절기에는 온기가 그리고 하절기에는 냉기가 30시간 이상 지속되는 온돌의 효과와 동일한 효과가 나타나게 하기 위함이다. 또한 이 공기순환관부(20)가 배열된 주택 바닥의 최하층에는 별도의 보온층(50)이 시공되는 것으로 하여 지층으로의 에너지 손실을 최소화하는 것이 바람직하다.
The air circulation pipe unit 20 is constructed of a plurality of floors or more on the floor of the house, which is intended to have the same effect as the effect of ondol in which warm air lasts for more than 30 hours in winter and warm season in winter. In addition, it is preferable to minimize the energy loss to the ground floor by installing a separate insulating layer 50 on the lower floor of the house floor in which the air circulation pipe part 20 is arranged.

한편, 전술한 공기순환관부(20)의 일측에는 공기순환펌프(30)가 설치되는데, 이 공기순환펌프(30)는 전술한 공기순환관부(20) 내에서의 공기순환을 가능하게 하는 역할을 하는 것이다. 즉, 일측 공기순환관부(20)에 연결되어 태양열 집열수단(10)의 본체(11) 내에서 가열 또는 냉각된 공기를 주택 바닥면 측으로 지속적으로 이동시켜 주택의 냉,난방 수단으로 사용할 수 있도록 한다. 또한 공기순환식 낸,난방 시스템이 설치된 주택의 일측에는 공기순환펌프(30)의 작동 및 ON/OFF를 제어하는 컨트롤러(40)가 구비되는 것으로 한다. 이와 같은 공기순환펌프(30)는 전술한 집열판(15)과 마찬가지로 종래기술에 따른 공기순환펌프(30)와 동일한 것으로 하는바 더 이상의 구체적인 설명은 명세서의 간략화를 위해 생략하기로 한다.
On the other hand, the air circulation pump 30 is installed on one side of the above-described air circulation pipe unit 20, the air circulation pump 30 serves to enable the air circulation in the air circulation pipe unit 20 described above. It is. That is, the air is connected to one side air circulation tube 20 to continuously move the air heated or cooled in the main body 11 of the solar heat collecting means 10 to the floor of the house to be used as a cooling, heating means of the house. . In addition, one side of the house in which the air circulation type heating system is installed, the controller 40 to control the operation and ON / OFF of the air circulation pump 30 is provided. The air circulation pump 30 is the same as the air circulation pump 30 according to the prior art as the heat collecting plate 15 described above. Further detailed description will be omitted for simplicity of the specification.

이하에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기순환식 냉,난방 시스템의 전체적인 작동관계에 대해 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter will be described the overall operating relationship of the air circulation cooling, heating system according to an embodiment of the present invention.

주택의 지붕에는 태양열 집열수단(10)을 설치하고, 공기순환관부(20)는 태양열집열수단과 주택 바닥면에 공기순환 가능하게 배열 설치한다. 이때 공기순환관부(20)의 일측에는 공기순환펌프(30)가 설치되고 주택 일측에는 공기순환펌프(30)를 제어하는 컨트롤러(40)가 구비된다.The solar heat collecting means 10 is installed on the roof of the house, and the air circulation pipe part 20 is installed on the solar heat collecting means and the bottom of the house so as to allow air circulation. At this time, an air circulation pump 30 is installed at one side of the air circulation pipe unit 20, and a controller 40 for controlling the air circulation pump 30 is provided at one side of the house.

먼저, 컨트롤러(40)를 조작해 공기순환펌프(30)를 작동시켜 순환관부 내에서 공기를 순환시킨다. 동절기에는 낮 시간에 태양열 집열수단(10)의 본체(11) 내측에 배열된 공기순환관부(20) 내측의 공기가 집열판(15)에 의해 가열되고, 가열된 공기는 공기순환관부(20)를 따라 복층으로 시공된 주택 바닥면에 배열된 공기순환관부(20)로 지속적으로 이동되면서 주택 바닥면을 가열해 밤 시간 동안의 난방원으로 사용된다. First, the controller 40 is operated to operate the air circulation pump 30 to circulate air in the circulation pipe part. During the winter, the air inside the air circulation pipe part 20 arranged inside the main body 11 of the solar heat collecting means 10 is heated by the heat collecting plate 15 during the day, and the heated air causes the air circulation pipe part 20 to be heated. Accordingly, while continuously moving to the air circulation pipe unit 20 arranged on the floor of the housing constructed in a double-layer is used as a heating source during the night time to heat the floor of the house.

또한 하절기에는 새벽 시간에 태양열 집열수단(10)의 본체(11) 내측에 배열된 공기순환관부(20) 내측의 공기가 외부공기에 의해 냉각되고, 냉각된 공기는 공기순환관부(20)를 따라 복층으로 시공된 주택 바닥면에 배열된 공기순환관부(20)로 지속적으로 이동되면서 주택 바닥면을 냉각해 낮 시간 동안의 냉방원으로 사용된다.In the summer season, the air inside the air circulation pipe part 20 arranged inside the main body 11 of the solar heat collecting means 10 is cooled by the outside air at dawn time, and the cooled air is along the air circulation pipe part 20. While continuously moving to the air circulation pipe unit 20 arranged on the floor of the double-storey house is used as a cooling source during the day to cool the floor of the house.

이때 전술한 공기순환관부(20)는 복층 이상의 다수의 층으로 시공되어 있어 온돌과 같은 효과를 발휘하는바, 30시간 이상의 냉방 및 난방 효과를 기대할 수 있다.
At this time, the above-described air circulation pipe part 20 is constructed of a plurality of layers or more layers to exhibit the same effect as ondol, and can be expected to have a cooling and heating effect of 30 hours or more.

본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is not limited.

10 : 태양열 집열수단
11 : 본체
13 : 가열공간
15 : 집열판
20 : 공기순환관부
30 : 공기순환펌프
40 : 컨트롤러
50 : 보온층10: solar heat collecting means
11: Body
13: heating space
15: heat collecting plate
20: air circulation pipe
30: air circulation pump
40: controller
50: heat insulation layer

Claims (3)

주택 지붕에 설치되는 태양열 집열수단;
상기 태양열 집열수단 내부와 상기 주택의 바닥면에 순환 가능하게 배열되어 상기 집열수단 내부의 온기 또는 냉기를 상기 바닥면에 공급하는 공기순환관부; 및
상기 공기순환관부의 일측에 설치되며 상기 공기순환관부 내에서의 공기순환을 가능하게 하는 공기순환펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기순환식 냉,난방 시스템.Solar heat collecting means installed on the roof of the house;
An air circulation pipe part arranged to be circulated in the solar heat collecting means and the bottom surface of the house to supply warm or cold air to the bottom surface of the heat collecting means; And
And an air circulation pump installed at one side of the air circulation pipe part to enable air circulation in the air circulation pipe part. 청구항 1에 있어서,
상기 공기순환식 낸,난방 시스템이 설치된 주택의 일측에는 상기 공기순환펌프를 제어하는 컨트롤러가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기순환식 냉,난방 시스템.The method according to claim 1,
The air-circulating cooling and heating system, characterized in that the controller for controlling the air circulation pump is provided on one side of the house is installed, the air circulation type heating system. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 주택의 바닥면에 배열되는 공기순환관부는 복층 이상의 다수의 층으로 시공되는 것을 특징으로 하는 공기순환식 냉,난방 시스템.The method according to claim 1 or 2,
Air circulation pipe unit arranged on the bottom surface of the house air circulation type, heating, heating system characterized in that the construction is a plurality of floors or more.
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