KR20160067609A - Thermal Storage Pipe Filled with Paraffin Phase Change Materials and Temperature Management Method Thereby - Google Patents

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KR20160067609A
KR20160067609A KR1020140173213A KR20140173213A KR20160067609A KR 20160067609 A KR20160067609 A KR 20160067609A KR 1020140173213 A KR1020140173213 A KR 1020140173213A KR 20140173213 A KR20140173213 A KR 20140173213A KR 20160067609 A KR20160067609 A KR 20160067609A
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유은상
이수호
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라성에너지(주)
유은상
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Abstract

The present invention relates to a method of preventing a road from being frozen. According to the present invention, a pore of one or more porous particles selected from the group consisting of zeolite, perlite, or graphite is filled with a paraffin-based phase change material (PCM), and a heat storage material pipe filled with a heat resistant heat storage material, in which an outer surface of a porous particle filled with the phase change material is coated with one or more coating agents selected from the group consisting of a silica solidifier, cement, silica, a plaster, or loess, is buried below a sidewalk, a parking lot, or a mountain trail consisting of asphalt, cement, or loess. The present invention relates to a method for insulating a greenhouse by installing a heat storage material pipe filled with a heat resistant heat storage material below the greenhouse. In addition, the present invention relates to a cooling and heating system using a heat storage material, comprising: a heat circulation pipe for transferring heat from the heat storage material pipe; and a heat pump which is a heat exchanger connected to the heat circulation pipe.

Description

파라핀계 상변화 물질로 충진된 축열재 파이프 및 이를 이용한 온도유지 방법{Thermal Storage Pipe Filled with Paraffin Phase Change Materials and Temperature Management Method Thereby}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heat storage material pipe filled with a paraffinic phase change material,

본 발명은 파라핀계 상변화물질(Phase Change Material: PCM)을 이용한 열전도성이 우수한 내열성 축열재를 제조하고 이를 축열재 파이프에 충진하여 지하에 매설하여 지열을 축열시키어 이를 이용한 온도유지 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for maintaining a temperature by using a paraffin phase change material (PCM) to manufacture a heat-resistant heat storage material excellent in thermal conductivity, filling it with a heat storage material pipe, .

더욱 상세하게는 파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 이용한 아스팔트, 시멘트 또는 황토로 이루어진 인도, 주차장 또는 등산로의 하부에 매설하는 도로의 결빙 방지 방법, 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 비닐하우스의 하부에 설치하여 비닐하우스를 보온하는 방법 및 상기 축열재 파이프로 부터 열을 전달할 수 있는 열순환 파이프; 및 상기 열순환 파이프와 연결되는 열교환기인 히트펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열재를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.More specifically, the paraffinic phase change material (PCM) is filled in the pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite, The outer surface of the porous particles filled with the changeable material is filled with a heat-resistant storage material coated with one or more coatings selected from the group consisting of silica, fire, cement, silica, gypsum or loess, asphalt, cement or ocher A method of preventing freezing of roads buried in a lower part of a car, a parking lot or a mountain trail, a method of inserting a heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material in a lower part of a plastic house to heat the plastic house, Can heat circulation pipe; And a heat pump, which is a heat exchanger connected to the heat circulation pipe, and a heating / cooling system using the heat storage material.

축열 시스템을 통한 열에너지의 효율적인 저장 및 활용 기술은 다양한 범위에 걸쳐 연구되어 왔다. 축열 시스템은 열에너지의 저장을 통하여 과잉 열원의 회수, 에너지의 공급과 수요의 시간적 불일치를 해소하기 위한 열원의 안정적 확보와 공급을 목적으로 하며, 다양한 방법으로 적용될 수 있고 관련 분야에서 상업적인 목적으로도 널리 응용된다.Techniques for efficient storage and utilization of heat energy through heat storage systems have been studied over a wide range. The heat storage system is aimed at securing and supplying the heat source in order to recover the excessive heat source through the storage of the heat energy, the supply of the energy and the temporal disparity of the demand, and it can be applied in various ways, Is applied.

잠열축열방식은 현열축열방식에 비해 월등히 많은 에너지를 저장할 수 있고 잠열 장치의 상변화물질(phase change material: PCM)은 단위부피, 단위무게당 열에너지의 저장용량이 커서 현열 장치보다 부피나 무게를 크게 줄일 수 있다는 장점이 있기 때문에 최근에는 현열보다는 상변화물질의 잠열을 이용해 고밀도 에너지 저장과 에너지 효율을 높이기 위한 신기술의 개발에 중점을 두고 있다.The latent heat storage method can store much more energy than the sensible heat storage method. The phase change material (PCM) of the latent heat storage device has a larger storage capacity of heat energy per unit volume and unit weight, It is focusing on the development of new technologies to increase the energy efficiency and storage of high-density energy by using the latent heat of the phase change material rather than the sensible heat.

상변화물질(PCM)의 재료로서 가장 널리 사용되고 있는 물질은 염, 염수화물 또는 이들의 혼합물, 파라핀등의 유기화합물이 쓰이고 있고, 크게 유기물과 무기물로 나눠지며 유기물은 대체적으로 밀도가 낮고 잠열량은 작으나 무기물 PCM에 비해서 부식성이 작고 부피팽창이 작다. 무기물은 반대로 밀도가 크고 잠열량도 크나 부식성이 크고 부피팽창이 커서 패키징이 어렵다는 단점이 있다.The most widely used materials for phase change materials (PCM) are salts, brine or mixtures thereof, and organic compounds such as paraffin. They are largely divided into organic and inorganic materials. Organic materials are generally low in density, Small, but less corrosive and less volumetric expansion than inorganic PCM. On the contrary, the inorganic material has a large density and a large amount of latent heat, but it has a disadvantage that it is difficult to be packed because of high corrosivity and large volume expansion.

축방열 시스템을 위해서 가져야 할 PCM의 조건은 적합한 상변화 온도, 높은 잠열밀도와 열전달율, 상평형 용이, 낮은 기체압력, 작은 부피팽창률, 고밀도, 과냉각 현상이 없고 높은 결정성장률, 화학적 안정성, 적은 부식성, 물질구입이 쉽고 저렴 해야한다.The conditions of the PCM to be provided for the axial heat dissipation system are as follows: suitable phase change temperature, high latent heat density and heat transfer rate, easy phase equilibrium, low gas pressure, small volume expansion rate, high density, no supercooling phenomenon, high crystal growth rate, Material purchases should be easy and affordable.

상기 조건들을 만족하며 단가가 매우 낮은 파라핀계 상변화물질이 현재 잠열 축열재로 많이 쓰이고 있으나 용융점 이상에서 파라핀이 유출하기 때문에 캡슐화 시켜서 사용하고 있다. 종래의 상 변화 물질의 캡슐화 기술은 멜라민이나 포름알데히드 수지로 마이크로 캡슐화 하는 방법인바, 이 방법은 공정이 복잡하여 제조원가를 상승시키기 때문에 실용화 되지 못하고 있고 고분자 수지의 캡술로 되어 있어 화재의 위험성에 노출되어 있고 내열성이 낮은 관계로 용도가 제한되어 있다 Paraffinic phase change materials which satisfy the above conditions and have a very low unit cost are currently used as latent heat storage materials but they are encapsulated because paraffin is spilled out at the melting point or higher. Conventional encapsulation technology of phase change materials is a method of microencapsulating with melamine or formaldehyde resin. However, this method is not practical because it is complicated due to its complicated process, and it is used as a capsule of polymer resin and exposed to the risk of fire And the application is limited due to low heat resistance

또한, 이러한 파라핀계 상변화물질은 마이크로캡슐과 겔 상태 제품이 있으며 마이크로캡슐 제품에도 건조된 제품과 수용액 제품이 있으나 보편적으로 열전도성이 낮아 외기의 온도변화에 대하여 충분한 축열성능을 발휘하지 못하고 있는 실정이다 These paraffinic phase change materials are microcapsules and gel-like products, and microcapsule products have dried products and aqueous solutions. However, since they have low thermal conductivity in general, they fail to exhibit sufficient heat storage performance against changes in ambient temperature. to be

이러한 파라핀계 상변화물질을 이용한 축열재에 대한 종래 기술인 한국 공개특허공보 KR2007-0029311A은 난방 및 보온에 이용할 수 있는 다공성 잠열 축열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 파라핀계의 상 변화 물질을 열저장과 열공급 매체로 사용할 수 있게 하기 위해서 다공성 점토 또는 펄라이트(Perlite)에 함침시켜서 제조하는 것으로 잠열 축열재는 유동성이 있는 파라핀을 다공성 점토 또는 펄라이트에 함침시킨 것이므로 파라핀의 유출을 방지할수 있고 열저장 매체로의 효율을 높일 수 있는 기술이라고 기재되어 있다. 그러나 상기 공개공보에 기재된 잠열 축열재는 실질적으로 파라핀 상변화물질의 유출을 방지할 수 있는 기술적 수단은 제시하지 못하고 있는 기술에 불과하다.Korean Patent Publication No. KR2007-0029311A discloses a porous latent heat storage material that can be used for heating and keeping warm, and a method for producing the same, and more particularly, to a method for producing a paraffinic phase change material, And is impregnated with porous clay or perlite in order to be used as a heat supply medium. Since the latent heat storage material is impregnated with porous clay or pearlite with fluidity, paraffin can be prevented from flowing out, Which is a technology capable of increasing the efficiency. However, the latent heat storage material disclosed in the above publication is merely a technique which can not substantially provide a technical means for preventing the outflow of the paraffin phase change material.

또한, 한국 등록특허공보 KR1090526B1은 상변화 물질을 포함하는 모르타르 조성물에 관한 것으로서, 시멘트, 모래, 물 및 파라핀계 상변화 물질을 포함하고, 상기 상변화물질은 전체 모르타르 조성물 중 시멘트 중량 기준 3-35 중량%이고, 녹는점이 23-32 ℃인 것을 특징으로 하고, 이러한 상변화 물질을 포함하는 모르타르 조성물의 냉온 축열성능을 이용하여 건축물에 적용할 경우에 냉?난방기 효율적 작동에 따라 이산화탄소 저감 및 에너지 저감을 도모할 수 있다고 기재되어 있으나 , 상기 특허 역시 파라핀 상변화물질의 유출을 방지할 수 있는 기술적 수단은 제시하지 못하고 상변화물질을 모르타르에 적용하는 데 불과한 기술이 기재되어 있다.Also, Korean Patent Publication No. KR1090526B1 relates to a mortar composition containing a phase change material, which comprises cement, sand, water and paraffinic phase change material, wherein the phase change material is present in an amount of 3-35 And a melting point of 23-32 ° C. When the mortar composition containing the phase change material is applied to a building using the cold storage property of the mortar composition, it is possible to reduce carbon dioxide and reduce energy However, the above-mentioned patent also does not disclose a technical means for preventing the outflow of the paraffin phase change material, and describes only a technique for applying the phase change material to the mortar.

한국 공개특허공보 KR2007-0029311AKorean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0029311A 한국 등록특허공보 KR1090526B1Korean Patent Publication No. KR1090526B1

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 파악하여 도출된 것이며, 목적은 열전도도가 우수하고 내열성을 가지는 축열재를 제조하고 이를 축열재 파이프에 충진하여 지하에 매설하여 지열을 축열시키어 이를 도로의 결빙 방지, 농업용 비닐 하우스의 보온 및 건축물의 냉난방에 이용하는 방법을 시스템을 제공하고자 한다.The object of the present invention is to provide a heat storage material having excellent thermal conductivity and heat resistance and filling it with a heat storage material pipe so as to be buried underground, , A method of using the method for heating and heating the vinyl house for agriculture and heating and cooling the building.

본 발명은 파라핀 상변화 물질의 유출을 방지하여 내열성을 향상시키고 열전도성을 향상시키기 위하여 파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite),퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 축열재를 제조하고 이를 축열재 파이프에 충진하여 지하에 매설하여 지열을 축열시키어 이를 도로의 결빙 방지, 농업용 비닐 하우스의 보온 및 건축물의 냉난방에 이용한다.
The present invention relates to a paraffinic phase change material (PCM), which is made of zeolite, perlite or graphite, in order to prevent the paraffin phase change material from flowing out and to improve heat resistance and improve thermal conductivity Wherein at least one coating material selected from the group consisting of silica fires, cement, silica sand, gypsum or loess is filled in the pore of at least one porous particle selected and the outer surface of the porous particle filled with the phase- Is filled with heat storage material pipes and buried underground to store geothermal heat to prevent freezing of roads, to keep warm in agricultural greenhouses and to cool and heat buildings.

더욱 상세하게는 제조된 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프; 상기 축열재 파이프로 부터 열을 전달할 수 있는 열순환 파이프; 및 상기 열순환 파이프와 연결되는 열교환기인 히트펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉난방 시스템을 이용하여 지열을 축열시키어 이를 건축물의 냉난방에 이용한다.
More particularly, the present invention relates to a heat storage material pipe filled with the heat-resistant heat storage material manufactured; A heat circulation pipe capable of transferring heat from the heat storage material pipe; And a heat pump, which is a heat exchanger connected to the thermo-circulation pipe. The heating / cooling system is used to store geothermal heat and use it for heating / cooling the building.

본 발명은 파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 내열성 축열재;와 상기 코팅재로 코팅된 내열성 축열재를 둘러쌓는 원통형상의 외부 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 제공한다.
The present invention relates to a process for the preparation of a paraffinic phase change material (PCM) wherein the paraffinic phase change material (PCM) is filled into the pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite, A heat-resistant heat storage material coated with at least one coating material selected from the group consisting of silica, alumina, cement, silica, gypsum or loess; and a heat-resistant heat storage material coated with the coating material A heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material characterized by comprising a cylindrical outer housing.

본 발명은 파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진하는 단계; 상기 파라핀계 상변화물질(PCM)이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅하여 내열성 축열재를 제조하는 단계; 상기 내열성 축열재를 원통형상의 외부 하우징을 가지는 파이프의 내부에 충진하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프의 제조방법을 제공한다.
The present invention relates to a process for the preparation of a paraffinic phase change material (PCM), comprising filling a pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite; Coating the outer surface of the porous particle filled with the paraffinic phase change material (PCM) with at least one coating material selected from the group consisting of silica, silica, cement, silica, gypsum or loess; And filling the heat-resistant heat storage material in a pipe having a cylindrical outer housing. The present invention also provides a method of manufacturing a heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material.

본 발명은 파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진하는 단계; 상기 파라핀계 상변화물질(PCM)이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅하여 내열성 축열재를 제조하는 단계; 상기 내열성 축열재를 원통형상의 외부 하우징을 가지는 파이프의 내부에 충진하여 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 제조단계; 상기 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 아스팔트, 시멘트 또는 황토로 이루어진 인도, 주차장 또는 등산로의 하부에 매설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로의 결빙 방지 방법을 제공한다.
The present invention relates to a process for the preparation of a paraffinic phase change material (PCM), comprising filling a pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite; Coating the outer surface of the porous particle filled with the paraffinic phase change material (PCM) with at least one coating material selected from the group consisting of silica, silica, cement, silica, gypsum or loess; A step of preparing a heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material by filling the heat-resistant heat storage material into a pipe having a cylindrical outer housing; And burying the heat storage material pipe filled with the heat-resistant heat storage material in a lower portion of an asphalt, cement, or loamy soil, a parking lot, or a trail.

본 발명은 파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진하는 단계; 상기 파라핀계 상변화물질(PCM)이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅하여 내열성 축열재를 제조하는 단계; 상기 내열성 축열재를 원통형상의 외부 하우징을 가지는 파이프의 내부에 충진하여 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 제조단계; 상기 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 비닐하우스의 하부에 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 보온 방법을 제공한다.
The present invention relates to a process for the preparation of a paraffinic phase change material (PCM), comprising filling a pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite; Coating the outer surface of the porous particle filled with the paraffinic phase change material (PCM) with at least one coating material selected from the group consisting of silica, silica, cement, silica, gypsum or loess; A step of preparing a heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material by filling the heat-resistant heat storage material into a pipe having a cylindrical outer housing; And installing a heat storage material pipe filled with the heat-resistant heat storage material in a lower portion of the plastic house.

본 발명에 사용되는 내열성 축열재는 건축물 지하에 매설하여 지열을 축열하는 데 사용된다. 지하은 온도는 사계절 온도 변화가 없이 지상으로부터 1M는 2 내지 4 ℃이고 2.5 내지 3.5 M 지하의 온도는 13 내지 16 ℃로 일정하므로, 상전이 온도 영역이 3 내지 6 ℃ 또는 13 내지 16 ℃ 이내의 파라핀계 상변화 물질을 제올라이트(Zeolite),퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 축열재를 제조하고 이를 축열재 파이프에 충진하여 축열 구조물을 제조한다.
The heat-resistant heat storage material used in the present invention is embedded in a building underground and used to store geothermal heat. The underground temperature is 2 to 4 ° C for 1M from the ground without any seasonal temperature change, and the temperature in the 2.5 to 3.5 M basement is constant at 13 to 16 ° C, so that the phase transition temperature range is 3 to 6 ° C or 13 to 16 ° C The phase change material is filled in the pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite, and the outer surface of the porous particle filled with the phase- A heat storage material coated with at least one coating material selected from the group consisting of silica, fire-proof, cement, silica, gypsum or loess is prepared and filled into a heat storage material pipe to produce a heat storage structure.

보다 구체적인 본 발명에 따른 축열재를 이용한 냉난방 시스템은 다음과 같다.More specifically, the heating / cooling system using the storage material according to the present invention is as follows.

파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프; 상기 축열재 파이프로 부터 열을 전달할 수 있는 열순환 파이프; 및 상기 열순환 파이프와 연결되는 열교환기인 히트펌프;를 포함하여 축열재를 이용한 냉난방 시스템을 구성한다.
Wherein the paraffinic phase change material (PCM) is filled in the pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite, A heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material coated with at least one coating material selected from the group consisting of silica, alumina, cement, silica, gypsum or loess; A heat circulation pipe capable of transferring heat from the heat storage material pipe; And a heat pump, which is a heat exchanger connected to the heat circulation pipe, to constitute a heating / cooling system using a heat storage material.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 축열재 파이프는 건축물 또는 토양의 지하에 매설되어 3 내지 20 ℃의 지열을 이용할 수 있고, 상기 열순환 파이프의 일부분은 상기 축열재 파이프의 내부에 위치하고 일부분은 외부로 연장될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the heat storage material pipe may be buried in a building or soil underground and use geothermal heat of 3 to 20 ° C., a part of the heat circulation pipe is located inside the heat storage material pipe, Lt; / RTI >

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 열순환 파이프의 일부분은 축열 블록 사이의 열순환 파이프 통로를 지날 수 있으며, 상기 히트펌프는 공기를 가열 또는 냉각하여 공급할 수 있다.A part of the heat circulation pipe according to a preferred embodiment of the present invention can pass through a heat circulation pipe passage between the heat storage blocks, and the heat pump can supply air by heating or cooling.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 축열 블록은 건축물의 바닥에 설치될 수 있다.
The heat storage block according to a preferred embodiment of the present invention may be installed on the floor of a building.

보다 구체적인 본 발명에 사용되는 내열성 축열재의 제조방법은 다음과 같다.
A more specific method for producing the heat-resistant heat storage material used in the present invention is as follows.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 흑연은 천연흑연(natural graphite), 팽창흑연(expanded graphite), 또는 박리된 흑연(expoliated graphite)으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 혼합물일 수 있다. 또한,상기 파라핀계 상변화물질(PCM)의 상전이 온도영역은 3 내지 33 ℃일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the graphite may be at least one selected from the group consisting of natural graphite, expanded graphite, or expoliated graphite. The phase transition temperature range of the paraffinic phase change material (PCM) may be 3 to 33 캜.

본 발명에 사용되는 다공성 물질 중 하나로 사용되는 퍼라이트는 제올라이트 유사한 성분을 갖고 있으나 제올라이트 보다 수분흡수력이 강하고 단열 성능이 우수하다는 장점을 보유하고 있다. 특히 퍼라이트는 900 내지 1,100 ℃ 이상의 고온에서 급속가열 팽창시킨 무기소재로 그 결정구조 내에 있는 양이온의 작용에 의해 불포화 탄화수소나 극성물질을 선택적으로 강하게 흡착하는 성질을 갖는 특성과 일정한 크기의 세공경(細孔經)을 갖고 있기 때문에 이러한 특성을 이용하여 파라핀 상변화 물질이 세공경에 충진이 가능하다.
The perlite used as one of the porous materials used in the present invention has a similar component to zeolite, but has the advantage that it has stronger water absorption ability than zeolite and excellent heat insulation performance. In particular, perlite is an inorganic material that is rapidly heated and expanded at a high temperature of 900 to 1,100 ° C or higher, and has characteristics of selectively adsorbing unsaturated hydrocarbons or polar substances by the action of cations in its crystal structure, Pore structure). Therefore, the paraffin-phase change material can be filled into the pores using these characteristics.

흑연(Graphite)은 파라핀계 상변화 물질의 충진을 위하여는 입자크기를 줄이고 세공경 크게하는 것이 필요하다. 따라서 팽창흑연(expanded graphite)를 사용하는 것이 바람직하나, 천연흑연(natural graphite), 팽창흑연(expanded graphite), 또는 박리된 흑연(expoliated graphite)으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 혼합물의 사용 또한 가능하다.
In order to fill the paraffin-based phase change material, it is necessary to reduce the particle size and increase the pore size of the graphite. Thus, although it is preferred to use expanded graphite, it is also possible to use one or more mixtures selected from the group consisting of natural graphite, expanded graphite, or expoliated graphite .

팽창흑연(expanded graphite)은 결정질 흑연을 크롬산 및 묽은 황산 용액에 의해 산화되고, 빨리 가열하면 물이 흑연의 층 사이에 집적되어, 초기 부피의 100~700%로 팽창하므로 팽창흑연(expanded graphite)이라고 한다. 한계 체적비는 7,500% 정도이다. Expanded graphite is oxidized by chromic acid and dilute sulfuric acid solution, and when heated rapidly, water is accumulated between the layers of graphite, expanding to 100 to 700% of the initial volume, so it is called expanded graphite do. The limit volume ratio is about 7,500%.

흑연을 마이크로웨이브를 이용한 폭쇄처리 과정을 통해 높은 표면적비를 가진 나노판상형(Nanoplatelets)으로 제조한 제품과 폭쇄된 흑연(Graphite)을 햄머밀 (HammerMill Supersonication)등의 분쇄 과정으로 생산 박리된 흑연을 혼합하여 입자크기가 13nm 내지 120um 흑연에 파라핀을 충진시킨다 Graphite is produced by crushing process such as hammer mill supersonication and product manufactured by nanoplatelets with high surface area ratio and crushed graphite through crushing process using microwave. To fill paraffin with graphite having a particle size of 13 nm to 120 um

사용용도에 따라 천연흑연과 팽창흑연을 혼합하여 파라핀계 상변화 물질을 충진하여 사용이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 천연흑연은 평균입경(average particle diameter)이 60um 내지 250um의 흑연을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 다공성 입자로 흑연을 사용하는 경우의 축열재는 열전도성이 우수한 특성을 가진다.
Depending on the application, natural graphite and expanded graphite can be mixed and filled with paraffinic phase change material. The natural graphite used in one embodiment of the present invention preferably uses graphite having an average particle diameter of 60um to 250um. Particularly, when the graphite is used as the porous particles, the heat storage material has excellent thermal conductivity.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제올라이트 5 내지 35 중량부, 퍼라이트 5 내지 35 중량부 및 흑연 5 내지 30 중량부로 구성된 다공성 입자 100 중량부를 파라핀계 상변화 물질의 융점보다 10 내지 35℃ 높은 온도로 가열하여 혼합한 후 여기에 30-80 ℃로 가열된 파라핀계 상변화 물질 5 내지 80 중량부를 투입하여 1200 rpm의 회전속도의 혼합기에서 10분 내지 1시간 고속 혼합후, 1-10 kgf/cm3의 압력으로 가압함으로써 다공성 입자의 양이온의 작용 및 압력에 의하여 세공경에 파라핀계 상변화 물질의 충진이 가능하다.According to one embodiment of the present invention, 100 parts by weight of porous particles composed of 5 to 35 parts by weight of zeolite, 5 to 35 parts by weight of perlite and 5 to 30 parts by weight of graphite are mixed with 10 to 35 캜 higher than the melting point of the paraffinic phase- after heating the mixed here after in the paraffinic phase change material is heated to 30-80 ℃ 5 to 80 parts by weight for 10 minutes to one hour at 1200 rpm of the rotational speed of the mixture charged into a high speed mixing, 1-10 kgf / cm 3 The paraffinic phase change material can be filled in the pores by the action and pressure of the cations of the porous particles.

이렇게 제조된 파라핀계 상변화 물질이 충진된 다공성 입자 100 중량부에 실리카고화재, 시멘트, 규사, 석고, 또는 황토등 사용용도에 맞는 코팅재를 중량부 5-40를 더 혼합하여 고속혼합기에서 다공성 입자의 외부 표면을 코팅함으로써 파라핀계 상변화 물질의 유출이 억제되어 내열성 및 열전도성이 우수한 축열재를 제조할 수 있다.A weight part 5-40 was added to 100 parts by weight of the porous particles filled with the paraffin-based phase change material thus prepared, and the coating material suitable for use such as silica, fire, cement, silica, gypsum, It is possible to manufacture a heat storage material having excellent heat resistance and thermal conductivity by inhibiting the outflow of the paraffinic phase change material.

여기서 실리카 고화재는 황토 성분인 알루미나 실리케이트와 칼슘옥사이드 등의 주요 성분으로 구성된 친환경 황토용 무기질 실리카고화재로서 화학성분은 SiO2 49.2%, Al2O3 18.1%, CaO 16.4%이 주성분이고 K2O, SO3, Fe2O3를 추가로 포함하고 있어 황토와 유사한 성분을 함유하고 있어, 항토와의 혼화성이 향상될 수 있어, 황토 포장, 황토 벽돌, 황토 내장재 등에 사용시 효과적이다.
The silica and fire is the chemical composition as said inorganic for environmentally friendly ocher silica consisting of a main component such as yellow soil component, alumina silicate and calcium oxide fire is SiO 2 49.2%, Al 2 O 3 18.1%, CaO 16.4% as a main component and the K 2 O, SO 3 , and Fe 2 O 3 , it contains components similar to those of loess, which can improve the compatibility with the loess, which is effective when used in the loess pavement, the loess brick, and the loess interior material.

본 발명의 내열성 축열재를 제조하는 방법은 다음의 단계를 통하여 제조될 수 있다.The method for producing the heat-resistant heat storage material of the present invention can be produced through the following steps.

제올라이트(Zeolite),퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자를 혼합기를 이용하여 파라핀계 상변화물질(PCM)의 융점보다 5 내지 35도 높은 온도로 가열하는 가열단계; 상기 가열단계에서 가열된 다공성 입자를 파라핀계 상변화물질(PCM)에 투입하여 혼합기에서 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계에서 혼합된 다공성 입자와 파라핀계 상변화물질(PCM)에 압력을 가하여 다공성 입자의 세공경에 파라핀계 상변화물질(PCM)을 충진하는 충진단계; 상기 충진단계를 거친 다공성 입자의 외부 표면을 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅하는 단계;를 포함하여 내열성 축열재가 제조될 수 있다.At least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite is heated to a temperature of 5 to 35 degrees above the melting point of the paraffinic phase change material (PCM) using a mixer Heating step; Mixing the porous particles heated in the heating step into a paraffinic phase change material (PCM) and mixing the mixture in a mixer; A filling step of filling a pore size of the porous particles with a paraffinic phase change material (PCM) by applying pressure to the porous particles and the paraffinic phase change material (PCM) mixed in the mixing step; Coating the outer surface of the porous particles having undergone the filling step with at least one coating material selected from the group consisting of silica, alumina, cement, silica, gypsum or loess; and heat-resistant heat storage material.

본 발명의 제조방법에 사용되는 상기 파라핀계 상변화물질(PCM)의 상전이 온도영역은 3 내지 33 ℃일 수 있다. 또한, 상기 혼합단계는 혼합기의 분당 회전속도(rpm)가 1,000 내지 3,500일 수 있고, 상기 충진단계의 압력은 1 내지 10 kgf/cm3 일 수 있다.The phase transition temperature range of the paraffinic phase change material (PCM) used in the production method of the present invention may be from 3 to 33 캜. In addition, the mixing step may be performed such that the rotation speed per minute (rpm) of the mixer is 1,000 to 3,500, and the pressure of the filling step may be 1 to 10 kgf / cm 3 .

본 발명에 따른 내열성 축열재는 파라핀계 상변화물질의 유출을 방지하여 내열성을 향상시키고, 흑연 포함하여 열전도성이 우수한 축열재가 충진된 축열재 파이프; 상기 축열재 파이프로 부터 열을 전달할 수 있는 열순환 파이프; 및 상기 열순환 파이프와 연결되는 열교환기인 히트펌프;를 포함하여 축열재를 이용한 냉난방 시스템을 구성한 것으로, 지열을 이용하여 축열 기능을 수행하며 히프펌프를 이용하여 냉방과 축열기능을 동시에 수행할 수 있는 효과를 가진다. The heat-resistant storage material according to the present invention comprises a heat storage material pipe filled with a heat storage material having improved heat resistance by preventing the paraffinic phase change material from flowing out and having excellent thermal conductivity including graphite; A heat circulation pipe capable of transferring heat from the heat storage material pipe; And a heat pump connected to the heat circulation pipe. The heat pump comprises a heat accumulation material, and the heat accumulation function is performed using the geothermal heat. The heat pump can be used to simultaneously perform the cooling and storage functions Effect.

또한, 주택의 환기시스템과 연결되어 실외와 실내의 온도차가 현격한 여름이나 겨울철의 냉난방에 있어서 에너지 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 보다 적은 에너지를 사용하면서도 건축물의 실내 온도를 적정온도로 유지함으로써 실내 환경을 보다 쾌적하게 유지하며 냉난방 에너지를 절약할 수 있다.In addition, it is possible to reduce energy loss in heating and cooling in the summer or winter when there is a significant temperature difference between outdoor and indoor by connecting with the ventilation system of the house. In addition, by keeping the indoor temperature of the building at a proper temperature while using less energy, And it is possible to save energy for heating and cooling.

또한, 결빙 방지용 내열성 골재를 이용한 등산로나 산책로에 축열재 데크를 제조하여 사용하므로서 겨울철에도 결빙을 방지하여 안전사고를 대비할 수 있고, 축열재 파이프를 이용한 농사용 보온재료에 이용할 수 있다.Also, the heat accumulating material deck is manufactured and used in the trail or walkway using the heat-resistant aggregate for preventing freezing, so that it is possible to prevent the freezing in winter and to prepare for safety accident, and it can be used for thermal insulation material for farming using the heat accumulating material pipe.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 내열성 축열재와 열순환 파이프가 구비된 축열재 파이프를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 열순환 파이프의 일부분이 축열 블록 사이의 열순환 파이프 통로를 지나도록 구성된 축열 블록을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 축열재를 이용한 냉난방 시스템이 설치된 주택의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 중심축에 흑연을 충진한 결빙방지 축열재 파이프를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 결빙방지용 축열재 데크를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 결빙방지용 축열재 파이프를 아스팔트 도로에 시공한 형태를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 결빙방지용 축열재 파이프를 일반 도로에 시공한 형태를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 농업용 축열재 파이프를 나타낸 것이다.
1 is a view showing a heat storage material pipe having a heat-resistant heat storage material and a heat circulation pipe according to an embodiment of the present invention.
2 shows a heat storage block in which a part of the heat circulation pipe according to an embodiment of the present invention is configured to pass through the heat circulation pipe passage between the heat storage blocks.
3 is a cross-sectional view of a house equipped with a heating and cooling system using a heat storage material according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating an anti-icing heat storage material pipe filled with graphite on a central shaft according to an embodiment of the present invention.
5 shows a heat storage material deck for preventing freezing according to an embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating a construction of a heat storage pipe for preventing ice formation on an asphalt road according to an embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating a construction of a heat storage pipe for preventing ice formation on a general road according to an embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating an agricultural storage pipe according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 실시예 등을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만 이러한 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and the like. However, these examples are intended to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

우선, 본 발명에서 사용되는 내열성 축열재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다
First, a method for producing the heat-resistant heat storage material used in the present invention will be described in detail

본 발명에 사용한 다공성 입자인 제올라이트에 파라핀계 상변화 물질을 충진하는데 사용된 다공성 입자인 제올라이트는 비표면적이 300 내지 1,000 m2/g 이고, 평균 입경이 10 nm 내지 350 um인 다공성 제올라이트를 사용하는 것이 파라핀계 상변화 물질을 가열 가압하여 충진하는데 사용하였다. 더욱 바람직하게는 평균 입경이 50 nm 내지 150μm 인 것을 사용하여 파라핀을 충진하는 것이 효율성이 우수하다. The zeolite used as the porous particles used to fill the zeolite used in the present invention with the paraffinic phase-change material is preferably a porous zeolite having a specific surface area of 300 to 1,000 m 2 / g and an average particle size of 10 nm to 350 μm The paraffinic phase change material was used to heat and pressurize. More preferably, it is excellent in efficiency to fill paraffin with an average particle diameter of 50 nm to 150 μm.

충진에 사용하는 파라핀계 상변화 물질의 사용량은 제올라이트 입자 100 중량부에 대해서 바람직하게는 20 내지 100 중량부이고, 더욱 바람직하게는 30 내지 80 중량부이다.The amount of the paraffinic phase-change material used for filling is preferably 20 to 100 parts by weight, more preferably 30 to 80 parts by weight, based on 100 parts by weight of the zeolite particles.

파라핀계 상변화 물질의 사용량이 100 중량부 이상이면 제올라이트 입자의 세공경 및 표면에 축열재가 과하게 충진되어 뭉침이나 층분리가 발생하거나, 축열 과정에서 터짐 현상이 발생한다. 특히, 다공성 제올라이트 세공경의 체적비가 1,000% 미만에서는 상변화 물질인 파라핀의 융점이상에서 융해과정에서 체적팽창에 따라 파라핀 상변화 물질이 다공성 제올라이트와 분리가 될 수 있다 When the amount of the paraffinic phase-change material is 100 parts by weight or more, the pore size of the zeolite particles and the surface of the zeolite particles are excessively filled with the heat storage material, causing aggregation or layer separation, or bursting during heat storage. Particularly, when the volume ratio of the porous zeolite pore is less than 1,000%, the paraffin phase change material can be separated from the porous zeolite due to the volume expansion in the melting process at the melting point of the paraffin, which is the phase change material

특히, 상기 다공성 제올라이트는 고온에서 열처리를 하여 활성화(Activated) 상태의 제올라이트를 사용하는 것이 바람직한데, 다공성 제올라이트를 고온에서 열처리하면 잔류 수분이 감소하여 가열감량(Loss of Ignition)이 크게 감소하게 되고, 이러한 활성화 상태의 다공성 제올라이트를 사용하면 파라핀 상변화 물질을 흡수하는데 보다 유리하다. 이는 가열 상태에서는 다공성 제올라이트의 Na+, K+, Ca2+, Mg2+ 등의 양이온의 결합이 약하게 되므로 고속 혼합기 투입하기 전에 파라핀계 상변화 물질의 융점보다 높은 온도로 가열한 후 가열된 파라핀계 상변화 물질에 투입하여 가열온도 35 내지 120 ℃로 고속 혼합기에서 1,000 내지 3,500 rpm의 회전속도로 10분 내지 1시간 동안 혼합 하고, 1 내지 10 kgf/cm3의 압력을 가하여 충진을 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 가열온도 85 ℃에서 20분 동안 진행하는 것이 효율적이다.
Particularly, it is preferable that the porous zeolite is heat treated at a high temperature to use activated zeolite. When the porous zeolite is heat-treated at a high temperature, the residual moisture is reduced and the loss of ignition is greatly reduced, The use of such activated zeolites is more advantageous for absorbing paraffin phase change materials. This is because, when heated, the binding of cations such as Na + , K + , Ca 2+ , and Mg 2+ of the porous zeolite becomes weak. Therefore, it is heated to a temperature higher than the melting point of the paraffinic phase- system were charged into a phase change material is preferable to the filled with a heating temperature of 35 to 120 ℃ and mix for 1,000 to 10 minutes to one hour at a rotating speed of 3,500 rpm in a high-speed mixer, applying a pressure of 1 to 10 kgf / cm 3 Do. More preferably, it is effective to proceed at a heating temperature of 85 DEG C for 20 minutes.

다음으로, 퍼라이트(pearlite)에 파라핀계 상변화 물질을 충진하는 방법을 설명한다. 가열온도, 압력 및 고속 혼합기의 회전력은 제올라이트의 충진방법과 유사하다.Next, a method of filling a pearlite with a paraffinic phase change material will be described. The heating temperature, the pressure, and the rotational force of the high-speed mixer are similar to those of zeolite.

퍼라이트는 진주암이나 송지암 흑요석 세립자를 870℃ 내지 1100℃ 온도로 가열해 급속가열 평창시킨 광물이다 비중이 입경이 5mm 이하에서는 0.08-0.60 정도이고 입경이 1mm 이하에서는 0.04-0.2 이하이다. 또한 전도율은 0.028-0.045w/mk 정도이다 한계 체적비는 8000% 정도의 값을 가진다.Perlite is a mineral which is rapidly heated and heated to 870 ℃ to 1100 ℃. It has a specific gravity of about 0.08-0.60 when the grain size is 5mm or less and 0.04-0.2 or less when the grain size is 1mm or less. The conductivity is about 0.028-0.045w / mk. The limit volume ratio is about 8000%.

퍼라이트는 팽창방법 및 조건에 의해 3가지로 나눌 수 있는데, 첫째는 일반적으로 많이 사용되는 열려진 기공(open pore)의 퍼라이트이고, 둘째는 일부 닫혀진 기공(closed pore)의 퍼라이트이며, 셋째는 비누의 거품방울과 같은 완전 밀폐기공을 가진 중공체(balloon)이다. 본 발명에 사용된 파라핀계 상변화 물질의 충진에 사용하는 퍼라이트는 일반적인 열려진 기공의 팽창 퍼라이트로, 평균입경(average particle diameter) 50 nm 내지 200μm 인 것을 사용하며, 팽창 퍼라이트는 비중이 0.04 ∼ 0.20 정도로 내부에 미세한 작은 기공과 균열된 면을 가지고 있다. Perlite can be divided into three types according to expansion method and conditions. Firstly, it is a commonly used open pore perlite, the second is a closed pore perlite, the third is a soap bubble It is a balloon with completely closed pores such as droplets. The perlite used for filling the paraffinic phase change material used in the present invention is a generally open pore expanded perlite having an average particle diameter of 50 nm to 200 μm and the expanded perlite has a specific gravity of about 0.04 to 0.20 It has fine pores and a cracked surface inside.

우선, 퍼라이트를 85℃로 가열하여 65 내지 75℃로 가열된 파라핀계 상변화 물질에 투입하면 비중이 큰 파라핀계 상변화 물질(비중 0.87 내지 0.91)이 혼합 가압기의 하부에 위치하나 가열하면서 20분간 1200 rpm으로 고속혼합을 하면 파라핀계 상변화 물질과 퍼라이트가 혼합되고 혼합 과정에서 5 kgf/cm3의 압력을 가하면 퍼라이트 세공경에 파라핀계 상변화 물질이 충진된다. First, a paraffin-based phase change material (specific gravity: 0.87 to 0.91) having a large specific gravity is placed at the bottom of the mixing presser by heating the pearlite to 85 DEG C and introducing it into the paraffinic phase change material heated to 65 to 75 DEG C, High speed mixing at 1200 rpm results in the mixing of paraffinic phase change material and perlite. When the pressure is applied at 5 kgf / cm 3 in the mixing process, paraffin phase change material is filled in the perlite pore.

퍼라이트 입자 5 내지 100 중량부에 대해서 파라핀계 상변화 물질은 20 내지 100 중량부를 사용하며, 보다 바람직하게는 80 중량부를 사용한다. 파라핀계 상변화 물질을 100 중량부 이상 사용하면 퍼라이트 입자의 세공경 및 표면에 축열재가 과하게 충진되어 뭉침이나 층분리가 일러난다. 또한 충진된 파라핀계 상변화 물질의 융점온도 이상에서 터짐이 발생한다.
The paraffinic phase change material is used in an amount of 20 to 100 parts by weight, more preferably 80 parts by weight, per 5 to 100 parts by weight of the perlite particles. When the paraffinic phase change material is used in an amount of 100 parts by weight or more, the pore size of the perlite particles and the surface thereof are excessively filled with the heat storage material, resulting in lumps and layer separation. Also, breakdown occurs above the melting point temperature of the filled paraffinic phase change material.

다음으로, 흑연소재를 이용한 파라핀계 상변화 물질의 충진에 대하여 설명한다. 제올라이트의 경우에는 양이온 교환에 의한 파라핀계 상변화 물질의 흡수성을 효과적인 충진에 이용할 수 있는 장점이 있고, 퍼라이트는 비중 대비 내열성 및 단열성을 가지는 점이 장점이나, 제올라이트와 퍼라이트는 열전도성이 매우 낮은 단점을 가지고 있어 축열재로 사용시 열전도성의 향상이 필수적으로 보완되어야 한다. 따라서 이를 보완하여 열전도성을 향상시킬 수 있는 소재를 흑연을 사용한다.Next, filling of the paraffinic phase change material using the graphite material will be described. In the case of zeolite, there is an advantage that the absorption of the paraffinic phase change material by the cation exchange can be utilized for effective filling, while the advantage of the pearlite is the heat resistance and the heat insulation against the specific gravity. However, the zeolite and the pearlite have a very low thermal conductivity It is essential to improve the thermal conductivity when used as a heat storage material. Therefore, graphite is used as a material that can improve the thermal conductivity by complementing it.

일반적인 천연흑연(Natural Graphite)의 입자는 평균 입경이 300 내지~500μm이고 세공경이 미세하기 때문에 파라핀계 상변화 물질을 효과적으로 충진하기 위해서는 크기를 줄이고 세공경을 크게하는 것이 필요하다. 이에 본 발명에서는 천연흑연을 질산과 황산 등을 이용하여 산처리를 거쳐 팽창 가능한 흑연(Expandable Graphite)을 만들고 마이크로웨이브를 이용한 폭쇄처리 과정을 통해 높은 표면적비를 가진 팽창흑연(expanded graphite)을 제조하여 사용하거나, 팽창흑연을 햄머밀(HammerMill Supersonication)등의 분쇄 과정을 이용하여 더욱 높은 표면적비를 가진 박리된 흑연(Exfoliated Graphite)으로 제조한 후 이들을 팽창흑연 70 중량부, 박리된 흑연 15 중량부, 천연흑연 15 중량부로 혼합하여 사용하였다.Since natural graphite particles have an average particle size of 300 to 500 μm and fine pore size, it is necessary to reduce the size and increase the pore size in order to effectively fill the paraffin-based phase change material. In the present invention, expandable graphite is formed by acid treatment of natural graphite with nitric acid and sulfuric acid, and expanded graphite having a high surface area ratio is produced through a crushing process using a microwave Or exfoliated graphite having a higher surface area ratio is pulverized by using a crushing process such as Hammer Mill Supersonication, and then they are mixed with 70 parts by weight of expanded graphite, 15 parts by weight of peeled graphite, And 15 parts by weight of natural graphite.

사용된 팽창흑연(Expanded Graphite)의 평균입경(average particle diameter)은 50nm 내지 250μm이고, 열전도율은 7.890w/mk으로 제올라이트나 퍼라이트보다는 월등히 높으나 순수흑연이나 박리돤 흑연보다는 낮은 편이다.The average particle diameter of the expanded graphite used is 50nm to 250μm and the thermal conductivity is 7.890w / mk, which is much higher than that of zeolite or perlite, but lower than that of pure graphite or exfoliated graphite.

흑연은 팽창흑연, 천연흑연 및 박리된 흑연을 중량부 70:15:15로 혼합한 흑연 100 중량부에 파라핀계 상변화 물질을 5 내지 80 중량부를 혼합하여 제조된 축열재의 열전도율은 6.26w/mk로, 파라핀계 상변화 물질의 자체의 열전도율(고체)인 0.35w/m.k 보다 매우 높은 열전도성을 나타냈다. 구체적인 충진조건은 제올라이트 입자를 사용한 파라핀계 상변화 물질의 충진과 동일하다.
Graphite is a mixture of 100 parts by weight of graphite obtained by mixing expanded graphite, natural graphite and exfoliated graphite in a ratio of 70:15:15 by weight, and 5 to 80 parts by weight of a paraffinic phase-change material is mixed to give a heat conductivity of 6.26 w / mk , The thermal conductivity of the paraffinic phase change material was much higher than 0.35 w / mk, which is its thermal conductivity (solid). The specific filling conditions are the same as the filling of the paraffinic phase change material using zeolite particles.

본 발명에 사용되는 파라핀계 상변화물질의 물성을 다음의 <표 1>에 기재하였다. 파라핀계 상변화물질은 분자식에 따라 융점, 융해열, 열전도율 등 물성의 범위가 다양하여 축열재의 사용부위, 용도 등 사용하는 목적에 따라 변경이 가능하다.The physical properties of the paraffinic phase-change material used in the present invention are shown in Table 1 below. Paraffinic phase change materials can be varied depending on the purpose of use, such as the use area of the heat storage material, the purpose of use, and the range of physical properties such as melting point, heat of fusion and thermal conductivity depending on the molecular formula.

종류Kinds 융점
(℃)
Melting point
(° C)
융해열
(kJ/kg )
Heat of fusion
(kJ / kg)
열전도율
(w/mk)
Thermal conductivity
(w / mk)
밀도
(x102kg/m3)
density
(x10 2 kg / m 3)
비열
(kJ/kg.k)
specific heat
(kJ / kg.k)
온도전도율
(w/mk)
Temperature conductivity
(w / mk)
C30H62 C 30 H 62 65.865.8 220-243220-243 0.3  0.3 0.78-0.810.78-0.81 1.8-2.31.8-2.3 0.27-0.0850.27-0.085 C28H58 C 28 H 58 61.461.4 140-160140-160 0.37  0.37 0.81-0.760.81-0.76 1.7-2.21.7-2.2 0.25-0.0820.25-0.082 C20H42 C 20 H 42 36.436.4 180-190180-190 0.37-0.150.37-0.15 0.83-0.780.83-0.78 1.8-2.31.8-2.3 0.22-0.0810.22-0.081 C19H40 C 19 H 40 32.332.3 170-190170-190 0.34-0.150.34-0.15 0.85-0.760.85-0.76 1.8-2.31.8-2.3 0.22-0.0820.22-0.082 C18H38 C 18 H 38 28.228.2 160-180160-180 0.32-0.150.32-0.15 0.83-0.760.83-0.76 1.8-2.11.8-2.1 0.21-0.0930.21-0.093 C16H34 C 16 H 34 15.815.8 110-130110-130 0.31-0.130.31-0.13 0.82-0.770.82-0.77 1.8-2.21.8-2.2 0.22-0.0870.22-0.087 C14H30 C 14 H 30 6.56.5 160-180160-180 0.28-0.130.28-0.13 0.82-0.740.82-0.74 1.78-2.31.78-2.3 0.21-0.0890.21-0.089

이상에서는 각각의 다공성 입자의 세공경에 파라핀계 상변화 물질을 충진하는 방법에 대하여 설명하였다. 그러나, 내열성과 열전도성이 우수한 축열재의 제조에 있어서는 상변화 물질의 효과적인 충진이 가능한 제올라이트의 장점, 비중 대비 내열성 및 단열성을 가지는 퍼라이트 및 열전도성을 향상시킬 수 있는 흑연의 장점을 효과적으로 결합하여야 한다. 그러나 각각의 입자의 크기와 밀도가 다른 세가지 종류의 다공성 입자를 단순히 혼합하여 사용하게 되면 파라핀계 상변화 물질의 충진공정에 있어서는 뭉침과 층분리의 현상을 발생하게 되므로 이러한 문제점을 반드시 극복하여야만 내열성과 열전도성이 우수한 축열재를 제조할 수 있게 된다.In the foregoing, a method of filling the pores of each porous particle with a paraffinic phase change material has been described. However, in the production of a heat storage material having excellent heat resistance and thermal conductivity, it is necessary to effectively combine the advantages of zeolite capable of effectively filling phase change materials, the pearlite having heat resistance against specific gravity, and the graphite capable of improving thermal conductivity. However, when three kinds of porous particles having different particle sizes and densities are simply mixed and used, the phenomenon of aggregation and layer separation occurs in the process of filling the paraffinic phase change material. Therefore, A heat storage material having excellent thermal conductivity can be produced.

이러한 문제점을 극복하기 위해서 본 발명에서는 다공성 입자의 세공경에 상변화 물질의 한계 흡수량이 체적비로 1,000 내지 7,500%인 다공성 입자를 사용하는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게는 다공성 입자의 체적비는 7,000%의 이상이다.In order to overcome such a problem, the present invention is characterized in that porous particles having a volume ratio of 1,000 to 7,500% of the ultimate absorption amount of the phase change material to the pore size of the porous particles are used. More preferably, the volume ratio of the porous particles is more than 7,000%.

본 발명에 있어서는 서로 다른 입자끼리의 단순한 혼합이 아니다. 단순히 혼합하는 경우 앞서 표현한 것과 같이 뭉침이나 층분리 등의 문제가 있기 때문이다. 본 발명에서는 다공성 입자의 가열과 고속 혼합 후 압력에 의해 파라핀 상변화 물질을 충진함으로써 상기 문제점의 극복이 가능하였다. 또한, 다공성 입자의 100 중량부에 대하여 파라핀 상변화 물질의 사용량을 80 중량부 이하로 사용함으로써 뭉침이나 층분리 현상을 해결하였다.In the present invention, it is not a simple mixing of different particles. In the case of simple mixing, there is a problem such as lumps and layer separation as described above. In the present invention, it is possible to overcome the above problems by filling the paraffin phase change material with the pressure of the porous particles after heating and high-speed mixing. In addition, by using the paraffin phase change material in an amount of 80 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the porous particles, lumps and layer separation phenomena were solved.

한편, 제올라이트, 퍼라이트 또는 흑연의 다공성 입자는 가열로 인하여 체적 팽창 뿐만 아니라 세공경 또한 평창이 발생한다. 이러한 다공성 입자를 파라핀계 상변화 물질의 용융온도 보다 20 내지 30℃ 높게 가열하는 것은 다공성 입자의 세공경의 팽창을 통한 파라핀계 상변화 물질의 효과적인 충진을 도모하기 위함이고, 고속 혼합기에서 1200rpm으로 20분 이상 혼합하는 것은 파라핀계 상변화 물질의 고른 충진을 위함이며, 여기에 5kgf/cm3 의 압력을 가하면 충진 밀도가 25-40% 정도 높아지게 되는 것을 알 수 있었다.On the other hand, the porous particles of zeolite, perlite or graphite are not only expanded in volume due to heating, but also have pores and pores. The heating of the porous particles by 20 to 30 ° C higher than the melting temperature of the paraffinic phase-change material is intended to effectively fill the paraffinic phase-change material through the expansion of the pore size of the porous particles. Min for the even filling of the paraffinic phase change material, and the filling density is increased by 25-40% when the pressure of 5 kgf / cm 3 is applied thereto.

한편, 파라핀계 상변화 물질은 일반적으로 비중이 제올라이트나 퍼라이트 보다는 높고, 흑연 보다는 낮아 고른 혼합과 효과적인 충진이 어려우나, 다공성 입자의 체적비가 7,000% 이상인 소재를 사용하고, 다공성 입자의 가열 후 상변화 물질과 혼합을 하며 고속혼합과 압력을 이용하여 충진을 함으로써, 이러한 문제점을 해결하며 내열성과 열전도성이 우수한 축열재를 제조할 수 있었다.
On the other hand, paraffin-based phase change materials generally have a specific gravity higher than that of zeolite or perlite, lower than that of graphite, so that it is difficult to mix evenly and effectively fill. However, when a material having a volume ratio of porous particles of 7,000% or more is used, And filling the mixture using high speed mixing and pressure. Thus, a heat storage material having excellent heat resistance and thermal conductivity could be manufactured.

한편, 본 발명은 사용 용도에 따라, 다양한 기능성 축열재를 제공하는데 목적이 있다. 일 예로, 단열과 축열의 사용목적이 크다면 퍼라이트와 팽창된 흑연과 천연흑연의 다공성 입자를 사용하여 파라핀계 상변화 물질과 혼합하면 단열성 및 축열성능이 우수한 축열재를 제조할 수 있게 된다.It is another object of the present invention to provide a variety of functional storage materials according to the intended use. For example, if the purpose of using heat insulation and heat storage is large, it is possible to manufacture a heat storage material having excellent heat insulation and heat storage performance by mixing the paraffin type phase change material with porous particles of expanded graphite and natural graphite.

즉, 단열성이 향상된 축열재의 제조에는 퍼라이트 55 중량부, 팽창흑연과 박리된 흑연이 중량비 7:3으로 혼합된 흑연 45 중량부인 다공성 입자 100 중량부에 대해서 파라핀계 상변화 물질을 80 중량부 사용하면 된다. 퍼라이트와 팽창흑연과 순수흑연, 박리된 흑연을 혼합한 흑연을 고속 혼합기에 혼합한 후 파라핀계 상변화 물질의 융점 온도보다 20 내지 35℃ 높게 가열하여 융점이상으로 가열된 파라핀계 상변화 물질을 고속 혼합기 투입하여 1,000 내지 3,500 rpm의 회전속도로 10분 내지 1시간 혼합한 후 1 내지 10kgf/cm3의 압력을 가하여 충진한다. 여기에 사용되는 파라핀계 상변화 물질의 용점온도는 <표1>을 참조하였다.
That is, in the production of the heat storage material with improved heat insulation, 55 parts by weight of perlite, 80 parts by weight of paraffinic phase change material in 100 parts by weight of porous particles of 45 parts by weight of graphite mixed with expanded graphite and exfoliated graphite in a weight ratio of 7: do. The graphite obtained by mixing perlite, expanded graphite, pure graphite and exfoliated graphite in a high-speed mixer is heated at a temperature 20 to 35 ° C higher than the melting point of the paraffinic phase-change material, and the paraffinic phase- Mixer is charged, and the mixture is mixed at a rotation speed of 1,000 to 3,500 rpm for 10 minutes to 1 hour, and then the mixture is charged under a pressure of 1 to 10 kgf / cm 3 . The melting temperature of the paraffinic phase-change material used here is shown in Table 1.

본 발명의 축열재는 다양한 분야에 적용이 가능하다. 즉, 축열재 그 자체로 사용하여도 되고, 축열재를 포함하는 모르타르를 이용하여 보드, 벽돌 등을 제조하는 경우에는 축열 성능을 가지는 보드나 벽돌이 될 수 있다. The storage material of the present invention is applicable to various fields. That is, the heat storage material may be used as the heat storage material itself, or a board or a brick having heat storage performance when a board, a brick, or the like is manufactured using a mortar including a heat storage material.

보다 구체적으로는 축열재는 토목용이나 건축자재의 벽재, 천정재, 바닥재 등의 내장재, 지붕재, 빌딩의 옥상재 구조재의 보온재 및 불연재 등의 외장재로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.More specifically, the heat storage material can be suitably used as a wall material for civil engineering and building materials, an interior material for ceiling materials, flooring materials, a roofing material, a roofing material for building roofing materials, and an exterior material such as fireproof materials.

또한, 도로나 구조물의 동결 방지제(antifreezing agent), 결빙 방지제, 건물의 공조시스템 및 바닥 난방 등의 재료로서도 적용이 가능하며 축열재는 앞서 언급한 바와 같이 적용 부위나 용도에 따라 <표 1>의 파라핀계 상변화 물질을 융점에 따라 적절히 선택이 가능하다.Also, it can be applied to materials such as antifreezing agents for roads and structures, anti-icing agents, air conditioning systems for buildings, and floor heating. As mentioned above, The phase change material can be selected appropriately according to the melting point.

예를 들어 건축물의 벽재나 천정재와 같은 내장재로 사용하는 경우에는 상변화 물질의 융점이 16 내지 25℃ 인 것을 사용하고, 바닥재 및 욕조, 욕실바닥, 좌변기 깔판 등에 사용하는 경우는 20 내지 32℃인 파라핀계 상변화물질을 사용하는 것이 바람직하다.For example, when used as an interior material such as a wall material or a ceiling material of a building, a phase change material having a melting point of 16 to 25 DEG C is used. When it is used in a flooring material, bathtub, bathroom floor, It is preferable to use a paraffinic phase change material.

이러한 융점의 범위를 가지는 파라핀계 상변화 물질이 다공성 입자의 세공경에 충진된 축열재의 사용은 실내의 적정 온도 범위인 22 내지 26℃ 에서 온도의 상승이나 하강을 방지하여 외부 온도의 변화에 대해서 실내를 최적의 온도로 유지할 수 있어 냉난방기의 효과적 작동이 가능하여 이산화탄소 저감 및 에너지 저감을 기대할 수 있다.
The use of a paraffinic phase change material having a pore size range of this melting point filled in the pores of the porous particles prevents the temperature from rising or falling at an appropriate temperature range of 22 to 26 DEG C in the room, Can be maintained at an optimum temperature, so that an effective operation of the air conditioner can be achieved, so that the reduction of carbon dioxide and the energy reduction can be expected.

파라핀계 상변화물질의 다공성 입자 세공경 충진실험Porous particle pore filling experiments of paraffinic phase change materials

본 발명에서는 제올라이트, 퍼라이트, 흑연으로 구성되는 무기재 다공성 입자 중 어느 하나의 100 중량부를 85℃로 가열한 후 70℃의 온도로 가열된 파라핀계 상변화물질 80 중량부와 함께 고속 믹서기에서 1200 rpm으로 20분간 혼합한 후 5 kgf/cm3의 압력을 가하면 파라핀계 상변화물질이 무기재 다공성 입자의 세공경에 충진 가능함 확인 하였다
In the present invention, 100 parts by weight of any one of inorganic porous particles composed of zeolite, perlite and graphite is heated to 85 캜 and then heated at a temperature of 70 캜 to 80 parts by weight of a paraffinic phase change material at 1200 rpm For 20 minutes, it was confirmed that a paraffin-based phase change material could be filled in the pores of the inorganic material porous particles when a pressure of 5 kgf / cm 3 was applied

상변화물질이 충진된 다공성 입자 축열재의 제조Preparation of porous particle storage material filled with phase change material

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

평균 입경(average particle diameter) 150μm의 제올라이트(제일 세라믹) 1Kg을 85℃로 가열한 후 고속믹서기 안에서 70℃로 가열된 파라핀(일본석유 Ejucole, C18H38) 800 g과 1,500 rpm으로 30분간 혼합한 후 5 kgf/cm3의 압력을 가하여 불연성 및 내열성을 갖추고 제습성 있는 평균 입경 180 내지 350μm의 축열재를 제조하였다.
1 Kg of zeolite having an average particle diameter of 150 μm (First Ceramic) was heated to 85 ° C. and mixed with 800 g of paraffin (Nippon Petroleum Ejucole, C 18 H 38 ) heated to 70 ° C. in a high-speed mixer for 30 minutes at 1,500 rpm And a pressure of 5 kgf / cm 3 was applied thereto to produce a heat storage material having nonflammable and heat-resistant properties and having an average particle diameter of 180 to 350 μm.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

평균 입경 100μm의 퍼라이트(경동제품 High-performance Filler) 1Kg을 85℃로 가열한 후 고속믹서기 안에서 70℃로 가열된 파라핀(C18H38) 800 g과 1,500 rpm으로 30분간 혼합한 후 5 kgf/cm3의 압력을 가하여 불연성 및 내열성을 갖추고 단열성 있는 평균 입경 150 내지 300μm의 축열재를 제조하였다.
1 Kg of perritic (High-performance Filler) having an average particle diameter of 100 μm was heated to 85 ° C. and mixed with 800 g of paraffin (C 18 H 38 ) heated to 70 ° C. in a high-speed mixer for 30 minutes at 1,500 rpm. cm &lt; 3 &gt; to produce a heat storage material having an incombustible and heat-resistant property and having an average particle size of 150 to 300 mu m which is heat-insulating.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

팽창흑연(Expandable Graphite)과 박리된 흑연(Exfoliated Graphite: 삼정씨엔시)을 70/30의 중량비로 혼합한 평균 입경 15nm 내지 100μm의 흑연 1Kg을 90℃로 가열한 후 고속믹서기 안에서 70℃로 가열된 파라핀(C18H38) 800g과 1,500 rpm으로 30분간 혼합한 후 5 kgf/cm3의 압력을 가하여 불연성 및 내열성을 갖추고 열전도성이 7.65w/m.k 인 평균 입경 60nm 내지 360μm의 축열재를 제조하였다.
1 Kg of graphite having an average particle diameter of 15 nm to 100 탆 obtained by mixing Expandable Graphite and Exfoliated Graphite (Amorphous Cement) at a weight ratio of 70/30 was heated to 90 캜 and then heated to 70 캜 in a high-speed mixer Paraffin (C 18 H 38 ) was mixed with 1,500 rpm for 30 minutes, and a pressure of 5 kgf / cm 3 was applied to produce a heat storage material having an average particle diameter of 60 nm to 360 袖 m which is nonflammable and heat resistant and has a thermal conductivity of 7.65 w / .

<실시예 4><Example 4>

평균 입경이 10 내지 150μm의 제올라이트 0.3Kg, 평균 입경이 10 내지 150μm의 퍼라이트 0.3kg, 팽창흑연과 천연흑연을 7:3의 중량비로 혼합하여 평균 입경이 20 내지 150μm인 혼합한 흑연 0.4Kg을 혼합하여 90℃로 가열한 후 고속믹서기 안에서 70℃로 가열된 파라핀(C18H38) 800g과 1,500 rpm으로 30분간 혼합한 후 5 kgf/cm3의 압력을 가하여 불연성 및 내열성을 갖추고 열전도성 10.65w/m.k 인 평균 입경 60um 내지 390μm의 축열재를 제조하였다.
0.3 kg of zeolite having an average particle size of 10 to 150 탆, 0.3 kg of a perlite having an average particle size of 10 to 150 탆, 0.4 kg of mixed graphite having an average particle size of 20 to 150 탆 mixed with expanded graphite and natural graphite at a weight ratio of 7: (C 18 H 38 ) heated to 70 ° C. in a high-speed blender at a temperature of 90 ° C. and then mixed with 800 g of paraffin (C 18 H 38 ) heated at 70 ° C. for 30 minutes at 1,500 rpm and then subjected to a pressure of 5 kgf / cm 3 to produce a non-flammable and heat- / mk and an average particle diameter of 60 to 390 m.

이상의 다공성 입자의 세공경에 파라핀계 상변화물질이 충진된 축열재의 제조에 있어서, 일반적으로 다공성 입자 100 중량부에 사용되는 파라핀이 100 중량부 이상이면 다공성 입자의 세공경 및 표면에 축열재가 과하게 충진되어 뭉침이나 층분리가 발생하거나, 축열과정에서 터짐현상이 발생하였다.In the production of the heat storage material in which the pore size of the porous particles is filled with the paraffinic phase change material, if the paraffin used in 100 parts by weight of the porous particles is 100 parts by weight or more, the pore size and the surface of the porous particles are filled So that lumps or stratum separation occurred or bursting occurred during the heat accumulation process.

특히, 제올라이트, 퍼라이트 또는 박리된 흑연의 평균 입경이 10nm 이하인 무기재 다공성 입자를 사용하는 경우에는 다공성 입자 100 중량부에 사용되는 파라핀이 90 중량부 이상에서도 입자의 뭉침이나 층분리가 일어났다.Particularly, when inorganic porous particles having an average particle diameter of 10 nm or less of zeolite, perlite or exfoliated graphite are used, particle clustering or layer separation occurs even when the paraffin used in 100 parts by weight of the porous particles is 90 parts by weight or more.

또한, 사용되는 제올라이트, 퍼라이트, 박리된 흑연의 세공경의 체적비가 1,000% 미만에서는 상변화 물질인 파라핀의 융점 이상에서 융해과정에서 체적팽창에 따라 파라핀계 상변화 물질이 다공성 입자와 분리가 되는 현상이 발생하였고, 1300% 이하에서도 층분리 현상이 일부 있었기 때문에 사용하는 다공성 입자의 세공경의 체적비는 5,000% 이상이어야 함을 알 수 있었다.
When the volume ratio of the pore size of zeolite, perlite, and exfoliated graphite to be used is less than 1,000%, the paraffinic phase change material is separated from the porous particles due to the volume expansion in the melting process at a temperature higher than the melting point of the paraffin, And that the volume fraction of the pore size of the porous particles to be used should be 5,000% or more because there was a phenomenon of layer separation even under 1300%.

또한, 사용되는 제올라이트, 퍼라이트, 흑연 등 다공성 입자의 밀도는 0.002 내지 0.08g/㎠ 이내가 매우 바람직하였고, 제올라이트, 퍼라이트의 체적비가 8,000% 이상인 경우에는 파라핀 흡수율은 높으나 압축강도와 단열성이 떨어지고 흑연의 경우는 체적비가 8,000%를 넘으면은 열전도율이 현저히 낮아지는 것을 확인 할 수 있었으며, 축열재의 열전도율(thermal conductivity)은 사용된 흑연이 중량비 40% 이상일 때 6.23w/m,k 정도인 것을 확인 할수 있었다. The density of the porous particles such as zeolite, perlite and graphite is preferably 0.002 to 0.08 g / cm 2 or less. When the volume ratio of zeolite and perlite is 8,000% or more, the paraffin absorption rate is high but the compressive strength and heat insulating property are poor. The thermal conductivity of the heat storage material was 6.23w / m, k when the weight ratio of graphite was 40% or more.

또한, 고속믹서기를 이용한 혼합시 800 rpm이하의 회전속도로 20분 이내로 혼합하고 가압 압력이 3kgf/cm3 로 하였을 때에는 파라핀 상변화물질의 충진밀도는 현저히 낮았다.
Also, the mixing density of the paraffin phase change material was significantly lower when the mixing pressure was 3 kgf / cm 3 when the mixture was mixed using a high speed mixer at a rotational speed of 800 rpm or less within 20 minutes.

축열재의 표면 코팅을 통한 내열성 축열재의 제조Production of heat-resistant heat storage material by surface coating of heat storage material

<실시예 5>&Lt; Example 5 >

평균 입경이 10 내지 150μm의 제올라이트 0.3Kg, 평균 입경이 10 내지 150μm의 퍼라이트 0.3kg, 팽창흑연과 천연흑연이 7:3의 중량비로 구성되어 평균 입경이 20 내지 150μm인 흑연 0.4Kg을 혼합하여, 90℃로 가열한 후 고속믹서기 안에서 70℃로 가열된 파라핀(C18H38) 800g과 1,500 rpm으로 30분간 혼합한 후, 5 kgf/cm3의 압력을 가하여 불연성 및 내열성을 갖추고 열전도성 10.65w/m.k 인 평균 입경 60um 내지 390μm의 축열재를 제조하였다. 제조된 축열재에 실리카 고화재를 0.3 Kg을 더하여 30℃ 온도에서 1,500 rpm으로 회전하는 고속믹서기에서 30분간 혼합하여 축열재의 표면이 실리카 고화재로 코팅된 평균입경 350um 내지 500μm의 코팅재로 코팅된 내열성 축열재를 제조하였다.0.3 kg of zeolite having an average particle size of 10 to 150 탆, 0.3 kg of a perlite having an average particle size of 10 to 150 탆, 0.4 kg of graphite having an average particle size of 20 to 150 탆 in a weight ratio of expanded graphite and natural graphite of 7: 3, After heating to 90 ° C, 800 g of paraffin (C 18 H 38 ) heated to 70 ° C in a high-speed mixer was mixed with the mixture at 1,500 rpm for 30 minutes and then subjected to a pressure of 5 kgf / cm 3 to produce a non-flammable and heat- / mk and an average particle diameter of 60 to 390 m. 0.3 Kg of silica fire-retardant was added to the prepared storage material, and the mixture was mixed in a high-speed mixer rotating at a temperature of 30 ° C and at 1,500 rpm for 30 minutes to obtain a heat-resisting material coated with a coating material having an average particle size of 350 to 500 μm A heat storage material was produced.

상기 축열재의 표면 코팅에 사용된 실리카 고화재의 조성 성분은 다음의 표 2와 같다.The compositional components of the silica fire retardant used for the surface coating of the heat storage material are shown in Table 2 below.

실리카 고화재 성분 및 조성Silica solid fire components and composition 성분ingredient Al2O3 Al 2 O 3 SO3 SO 3 SiO2 SiO 2 CaOCaO Fe2O3 Fe 2 O 3 MgOMgO TiO2 TiO 2 NaO2 NaO 2 K2OK 2 O 조성(%)Furtherance(%) 9.319.31 2.02.0 43.243.2 39.539.5 1.761.76 2.672.67 0.410.41 0.270.27 0.880.88

특히, 축열재의 부가적인 용도 및 성능에 따른 축열재의 조성은 다음의 표 3과 같이 제올라이트, 퍼라이트 및 흑연의 조성을 달리하여 파라핀을 충진 후 실리카 고화재로 표면을 코팅함에 의하여 내열성, 제습성, 열전도성 및 단열성이 보다 향상된 축열재의 제조가 가능하였다.Particularly, the composition of the thermal storage material according to the additional use and performance of the thermal storage material can be determined by filling the paraffin with different compositions of zeolite, perlite and graphite as shown in Table 3 below, And a heat storage material with improved heat insulating properties.

용도/성능Uses / Performance 조성(중량부)Composition (parts by weight) 제올라이트Zeolite 퍼라이트Purite 흑연black smoke 파라핀paraffin 실리카고화재Silica fire 내열성 축열재Heat-resistant storage material 3030 3030 4040 8080 3030 제습성 축열재Dehumidifying storage material 5555 -- 4545 8080 3030 열전도성 축열재Thermally conductive storage material -- 3030 7070 8080 3030 단열성 축열재Adiabatic heat storage material -- 7070 3030 8080 3030

한편, 축열재의 조성 중에서 제올라이트 및 퍼라이트 다공성 입자는 화학구조 상 실리콘 원소가 함유되어 있어 실리카 고화재와 직접적으로 화학반응이 일어날 수 있으므로 실리카 고화재를 혼합하여 보드의 형상으로 제조하면 압축강도가 210 kgf/cm2의 정도로 우수한 물성과 기존의 석보보드 보다 40%가량 무게가 가벼우면서 축열성능을 가지는 기능성 보드의 제조에 직접적으로 활용이 가능하였다. On the other hand, zeolite and perlite porous particles in the composition of the heat storage material contain a silicon element in a chemical structure, and a chemical reaction may directly occur with the silica solidification. Therefore, when the silica solidification is mixed to form a board, the compression strength is 210 kgf / cm 2 , and 40% of the weight of the conventional stover board.

또한, 축열재의 표면 코팅에는 상기 실리카 고화재 뿐만 아니라, 시멘트, 무수석고, 규사, 황토 등을 각각 또는 상호 혼합하여 사용할 수 있으며, 이러한 경우에도 실리카 고화재와 동일하게 내열성이 향상된 축열재의 제조가 가능하였다.In addition, the surface coating of the heat storage material can be used not only with the above-mentioned silica fireproofing but also with cement, anhydrous gypsum, silica sand and loess, respectively. In this case, it is also possible to manufacture a heat storage material having improved heat resistance Respectively.

이러한, 실리카 고화재, 시멘트, 무수석고, 규사 및 황토를 이용하여 축열재의 표면을 코팅하게 됨으로써 파라핀 상변화물질이 축열재의 외부 표면으로 노출되지 않기 때문에 기존의 고분자 파라핀 축열재와 같은 연소 가능성의 단점이 개선과 내열성이 향상되었다.
Since the paraffin phase change material is not exposed to the outer surface of the thermal storage material by coating the surface of the thermal storage material using such silica fume, cement, anhydrous gypsum, silica sand and loess, This improvement and heat resistance were improved.

다음으로는 이상에서 설명한 본 발명에서 사용되는 내열성 축열재를 제조 방법에 따라 제조된 내열성 축열재를 이용하여 이를 건축물의 냉난방 시스템에 적용하는 내용에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
Next, the application of the heat-resistant heat storage material manufactured according to the method of manufacturing the heat-resistant heat storage material used in the present invention described above to the heating and cooling system of the building will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 내열성 축열재와 열순환 파이프가 구비된 축열재 파이프를 나타낸 것이다.1 is a view showing a heat storage material pipe having a heat-resistant heat storage material and a heat circulation pipe according to an embodiment of the present invention.

흑연은 팽창흑연, 천연흑연 및 박리된 흑연을 중량부 70:15:15로 혼합한 흑연 100 중량부에 파라핀계 상변화 물질을 5 내지 80 중량부를 혼합하여 제조된 축열재의 열전도율은 6.26w/mk로, 파라핀계 상변화 물질의 자체의 열전도율(고체)인 0.35w/m.k 보다 매우 높은 열전도성을 나타냈다. 여기에 실리카 고화재 60 중량부, 천연흑연 10 중량부, 및 황토 30 중량부를 혼합하여 코팅을하여 소결한후 일부는 골재크기 20-30mm로 제조하고 일부는 소결한 제품을 이용하여 실리카 고화재 70 중량부, 천연흑연 10 중량부 및 마사황토 20 중량부와 혼합하여 축열재 파이프를 제조한다 Graphite is a mixture of 100 parts by weight of graphite obtained by mixing expanded graphite, natural graphite and exfoliated graphite in a ratio of 70:15:15 by weight, and 5 to 80 parts by weight of a paraffinic phase-change material is mixed to give a heat conductivity of 6.26 w / mk , The thermal conductivity of the paraffinic phase change material was much higher than 0.35 w / mk, which is its thermal conductivity (solid). 60 parts by weight of silica fume, 10 parts by weight of natural graphite, and 30 parts by weight of yellow soil were mixed and coated and sintered, and then a part of the aggregate was produced at a size of 20-30 mm. , 10 parts by weight of natural graphite, and 20 parts by weight of margarite are mixed to prepare a heat storage material pipe

축열재 파이프(101)의 내부에는 앞서 제조한 내열성 축열재(100)가 충진되고, 열순환 파이프(102)가 내부에 설치되어 외부로 연장되며, 열순환 파이프의 일단은 공기흡입구(103)와 축열 방열구(104)로 구성되어, 흡입된 공기가 내열성 축열재(100)가 충진된 축열재 파이프(101) 내부에서 내열성 축열재의 상전이 온도에 따라 열교환이 이루어지며 가열 또는 냉각된 공기가 축열 방열구(104)를 통하여 축열재 파이프(101) 외부로 공급될 수 있도록 설치되어 있다.The heat storage pipe 101 is filled with the heat-resistant heat storage material 100 and the heat circulation pipe 102 is installed inside and extends to the outside. One end of the heat circulation pipe is connected to the air inlet 103 Heat-absorbing heat dissipation port 104. The sucked air is heat-exchanged in accordance with the phase transition temperature of the heat-resistant heat storage material in the heat storage material pipe 101 filled with the heat-resistant heat storage material 100, 104 to the outside of the heat storage material pipe 101.

축열재 제조는 금형내경 Ø100mm 길이 1500mm에 열전도성이 우수한 열전도성 파이프를 설치 고정한 후 흑연 파라핀 축열재 5-10 중량부, 실리카 고화재 70 중량부, 천연흑연 5 중량부, 마사황토 20 중량부와 물 5-10 중량부로 혼합하여 건식으로 압축하여 제조하였다. 특히 건축물에 설치하기전 건축구조에 이상이 없도록 구조계산에 의하여 축열재 파이프의 압축 및 인장강도를 설정하는 것는데, 제조된 축열재 파이프(101)의 압축강도는 245-280 kgf/cm2이고, 휨강도는 50-80 kgf/cm 이상으로 하는 것이 바람직하다.The heat storage material was prepared by fixing 5-10 parts by weight of a graphite paraffin heat storage material, 70 parts by weight of silica fine powder, 5 parts by weight of natural graphite, 20 parts by weight of natural white graphite, And 5-10 parts by weight of water and compressed by dry compression. In particular, the compression and tensile strength of the heat storage material pipe is set by structural calculation so that there is no abnormality in the building structure before installation in the building. The compressive strength of the heat storage material pipe 101 manufactured is 245-280 kgf / cm 2 , And the flexural strength is preferably 50-80 kgf / cm or more.

여기서 파라핀 축열재 중량부 5-10 중 골재크기로 제조된 축열재가 30 소결된 축열재가 70 이면 압축강도가 매우 우수하였고, 축열기능은 1200Kcal 이며 중량은 270kg 정도이다. 이러한 축열재 파이프는 건축물의 면적에 따라 매설량을 달리할 수 있다. 건축물의 면적이 30㎡ 인 경우에는 축열재 파이프 크기 Ø100mm, 길이 1500mm 3개 정도가 바람직하다.
In this case, the storage strength of the paraffin storage weight portion 5-10 is 70, and the storage capacity is 1200 Kcal, and the weight is 270 kg. Such a heat storage pipe may have a different buried amount depending on the area of the building. When the area of the building is 30 m 2, it is preferable that the size of the heat storage material pipe is Ø100 mm and the length is 1500 mm.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 열순환 파이프의 일부분이 축열 블록 사이의 열순환 파이프 통로를 지나도록 구성된 축열 블록을 나타낸 것이다.2 shows a heat storage block in which a part of the heat circulation pipe according to an embodiment of the present invention is configured to pass through the heat circulation pipe passage between the heat storage blocks.

축열 블록(200)은 축열 블록 상판(201)의 크기가 350mmX350mm이고, 두께는 70mm가 바람직하고, 축열 블록 상판과 동일한 크기의 축열 블록 하판(202)이 구비되며, 상판과 하판은 다수의 축열 블록 고정수단(204)에 의하여 고정될 수 있다.In the heat storage block 200, the size of the heat storage block top plate 201 is preferably 350 mm × 350 mm and the thickness is preferably 70 mm, and the heat storage block bottom plate 202 having the same size as the heat storage block top plate is provided, May be fixed by means of fastening means (204).

또한, 축열 블록 상판(201)과 축열 블록 하판(202)에는 각각 열순환 파이프(102)가 통과해서 고정될 수 있도록 열순환 파이프 통로(203)가 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a heat circulation pipe passage 203 is provided in the heat storage block upper plate 201 and the heat storage block lower plate 202 so that the heat circulation pipe 102 can pass through and be fixed respectively.

축열 블록 또한 축열재 파이프의 내부에 구비되는 축열재와 동일한 소재를 사용하는 것이 바람직하고, 압축 및 인장강도 또한 동일한 물성을 가지도록 제조하는 것이 더욱 바람직하다.
It is preferable to use the same material as that of the heat storage material provided in the heat storage material pipe and more preferably to have the same compression and tensile strength properties.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 축열재를 이용한 냉난방 시스템이 설치된 주택의 단면도를 나타낸 것이다.
3 is a cross-sectional view of a house equipped with a heating and cooling system using a heat storage material according to an embodiment of the present invention.

축열재 파이프(101)와 축열 블록(200)의 설치는 건축물 기둥 기초시 함께 하는 것이 바람직하다. 건축물 넓이 맞는 축열재 파이프(101)와 축열 블록(200)의 수량을 계산하여 건축물 기둥 기초를한 후 축열재 파이프를 설치한다. 축열재 파이프(101)과 축열 블록(200)은 지하2M 이하에 매설하여 열순환 파이프(102)를 연결한후 단열처리하여 지상으로 올려 설치 한후 열교환기(301)와 공기정화기(303)를 거쳐 건물 내부의 방열배출구(306)으로 배출 되도록 한다. 이러한 연결에 있어서 온도 조절용 외부공기 투입구(305)로부터 외부공기를 공기정화기(303)를 거쳐 흡입하여 열순환 파이프 거처 방열 순환 되도록 한다. 또한, 온습도계(304)는 열교환기(301)와 자동연계되어 홈자동제어시스템를 이용하여 외부에서도 제어가 하도록 하는데 사용할 수 있다.
It is preferable that the heat storage material pipe 101 and the heat storage block 200 are installed together on the foundation of a building column. Calculate the quantity of heat storage pipe (101) and heat storage block (200) that fit the width of the building, and install heat storage pipe after foundation of building column. The heat storage material pipe 101 and the heat storage block 200 are buried under 2 M and connected to the heat circulation pipe 102. The heat storage block 101 is installed on the ground and heat- And is discharged to the heat radiation outlet 306 inside the building. In this connection, external air is sucked through the air purifier 303 from the external air inlet 305 for temperature regulation to be heat-circulated in the heat circulation pipe housing. Also, the hygrometer 304 can be used to control the outside automatically by using the automatic home control system in conjunction with the heat exchanger 301.

건축용 내장재로 사용한 내장벽돌은 크기가 세로200mm*가로230mm *두께 200mm 이다. 내장벽돌은 두께 130mm는 파라핀계 상변화 물질 상변화물질(PCM) 온도영역22℃-24℃를 퍼라이트에 충진하여 실리카고화재로 코팅된 퍼라이트 축열재 30 중량부, 실리카 고화재 50 붕량부, 황토 20 중량부를 배합하여 금형틀 안쪽면에 넣고, 나머지 두께 70mm는 흑연 축열재 5 중량부, 실리카 고화재 50 중량부 및 황토 45 중량부를 배합하여 금형틀 바깥쪽에 넣어서 압축 성형하여 내장벽돌을 제조하였다. 이렇게 제조된 내장벽돌은 설치 후 외면에 한지나 옥, 천연무기재 가루를 이용하여 벽화 형태로 아트 벽화 내장제 벽을 설치할수도 있다.Built-in bricks used as interior materials for construction are 200mm in width, 230mm in width and 200mm in thickness. The thickness of the built-in brick is 130mm, the paraffinic phase change material phase change material (PCM) 30wt% of the purite heat storage material coated with the silica fireproofing by filling the pearlite in the temperature range 22 ° C to 24 ° C, 20 parts by weight were mixed and put into the inner surface of the mold. The remaining thickness of 70 mm was mixed with 5 parts by weight of graphite heat storage material, 50 parts by weight of silica fire retardant and 45 parts by weight of loess, put outside the mold and compression molded to produce built-up bricks. The built-in brick can be installed on the outer surface of the wall by using a hanja or jade or natural inorganic powder.

건축용 바닥재는 파라핀계 상변화 물질 상변화물질(PCM) 온도영역28℃-30℃를 퍼라이트에 충진하여 실리카고화재로 코팅된 축열재 30 중량부, 실리카고화재 55 중량부, 황토 15 중량부로 축열재 블록을 제조하여 열순환 파이프를 설치한 후, 퍼라이트 축열재 30 중량부, 실리카고화재 40 중량부, 황토 30 중량부를 배합하여 축열재 블록 상부를 미장할 수 있다.The architectural flooring is composed of 30 parts by weight of paraffinic phase change material phase change material (PCM) temperature region 28 ° C. to 30 ° C. in the form of a thermal storage material coated with silica fireproofing, 55 parts by weight of silica fireproofing, After the reblocking is completed, a heat circulation pipe is installed, and then 30 parts by weight of the pervious heat storage material, 40 parts by weight of the silica fireproofing agent and 30 parts by weight of the loess can be blended to fill the upper part of the heat storage material block.

단열 천정재 보드는 무늬목재 상부에 파라핀계 상변화 물질 상변화물질(PCM) 를 퍼라이트에 충진하여 실리카고화재로 코팅된 축열재 30 중량부, 실리카고화재 35 중량부, 탄화목분 15 중량부 및 황토 20 중량부를 혼합하여 크기가 350mm*350mm 이고, 두께가 30m인 보드를 제조하여 이용하였다.30 g of a heat storage material coated with a silica fire-retardant, 35 parts by weight of silica fire-retardant, 15 parts by weight of carbonized wood powder, And 20 parts by weight of loess was mixed to prepare a board having a size of 350 mm * 350 mm and a thickness of 30 m.

이상의 방법으로 제조된, 건축용 내장재, 건축용 바닥 및 단열 천정재 보드를 이용하여 건축물을 시공하였고, 이러한 지열 이용한 파라핀계 상변화 물질 상변화물질(PCM) 축열재 건축물은 지하수를 이용한 건축물보다 시공비도매우 저렴 할 뿐만 아니라 유지관리비도 매우 저렴하며 매우경쟁력이 우수한 기술이다. 특히 물을 사용하여 누수로 인한 건축물의 안전상 문제나 부식으로 인한 보수유지비가 들지 않아 파라핀계 상변화 물질 상변화물질(PCM) 축열재 건축물은 반영구적으로 사용할수 있는 장점이 있다
The construction of the building using the above-mentioned method, the building interior material, the building floor and the insulating ceiling board, and the paraffinic phase change material phase change material (PCM) storage building material using the geothermal heat, It is not only inexpensive, but also very low maintenance and maintenance cost, and very competitive. Particularly, water is not used for the safety of construction caused by leaking water and maintenance cost due to corrosion, and paraffin-based phase change material phase change material (PCM) accumulation building material can be used semi-permanently

본 발명에 사용된 파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프는 도로결빙 방지, 등산로나 산책로에 축열재 데크 및 농사용 보온재로 사용을 하는데 유용하다. The paraffinic phase change material (PCM) used in the present invention is filled in the pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite, The heat storage material pipe filled with the heat-resistant heat storage material coated with at least one coating material selected from the group consisting of silica, alumina, cement, silica, gypsum or loess is coated on the outer surface of the porous particles filled with the phase change material, It is useful to use as a heat storage deck and farming insulation as a walkway.

이하에서는 내열성 축열재 및 이러한 축열재가 충진된 축열재 파이프를 이용한 도로결빙 방지, 등산로나 산책로에 축열재 데크 및 농사용 보온재에 대하여 자세히 설명한다.
Hereinafter, the heat-resistant storage material and the heat storage material filled with the storage material are used to prevent frost formation on the road, and the thermal storage deck and the thermal insulation material for agricultural use are described in detail in the trail or walkway.

파라핀계 상변화 물질 상변화물질(PCM) 축열재를 이용하여 도로 결빙방지를 위한 파라핀 축열재 제품은 퍼라이트와 흑연에 충진된 제품에 실리카 고화재나 시멘트로 코팅된 제품을 사용하고, 파라핀계 상변화 물질 상변화물질(PCM) 온도영역3℃-6℃ 사용하는 것이 바람직하다.  Paraffin Phase Change Material Phase Change Material (PCM) Paraffin storage material for preventing freezing of road by using heat storage material is manufactured by using products coated with silica and fire or cement in perlite and graphite products, It is preferable to use the variable material phase change material (PCM) temperature range 3 캜 -6 캜.

퍼라이트에 파라핀을 충진하여 실리카 고화재로 코팅을 하여 압축강도가 245kgf/㎠ 이상되게 소결시킨 파라핀 퍼라이트 충진 소결재 20 중량부, 모래 10 중량부, 크기 5-10mm이하 쇄석 골재 20 중량부, 실리카 고화재 45 중량부 및 황토 5 배합을 하여 골재형태의 크기 25 내지 30mm의 파라핀 축열 골재를 제조한다. 이렇게 제조된 파라핀 축열골재는 압축강도 뿐만아니라 내열성이 350℃에서 3시간이 지난후에도 파라핀기능이 이상없이 발휘될 수 있다.20 parts by weight of paraffin peroxide filler sintered material having a compressive strength of not less than 245 kgf / cm 2 and 10 parts by weight of sand, 20 to 50 parts by weight of crushed stone aggregate having a size of 5-10 mm, 45 parts by weight of fire and 5 parts of yellow loam are mixed to prepare a paraffin regenerated aggregate having an aggregate form size of 25 to 30 mm. The paraffin-regenerated aggregate thus produced can exhibit paraffin function without abnormalities even after 3 hours at 350 ° C as well as in compressive strength.

이러한 내열성 파라핀 축열재는 퍼라이트에 충진된후 실리카 고화재로 코팅을 하고 코팅된 모르타르를 실리카고화재와 황토를 중량부 55:45 배합을 하여 재코팅을 하면은 내열성 뿐만아니라 압축강도 또한 매우 우수하여 기존의 시멘트 보다 포장용 충진 코팅제로 우수한 재료가 된다.This heat-resistant paraffin heat storage material is coated with silica fireproofing after being filled with perlite, and the coated mortar is coated with silica fireproofing and loess with 55:45 parts by weight of the mortar, It is an excellent material for filling packing coating rather than cement.

파라핀 축열골재는 아스팔트 100 중량부에 15 중량부를 아스팔트 포장현장에서 배합하여 도로의 포장에 사용할 수 있다. 또한 황토 포장이나 시멘트의 포장의 경우에는 공장에서 배합을하여 포장을 하여도 파라핀 물질에 대한 기능에는 이상 없고, 황토 포장 또는 시멘트 포장의 경우에도 사용되는 파라핀 중량부는 아스팔트 포장과 동일한 비율을 사용할 수 있다.
The paraffin regenerated aggregate can be used for road pavement by blending 100 parts by weight of asphalt and 15 parts by weight of asphalt pavement. In case of loess pavement or cement pavement, the paraffin weight part used in the case of ocher pavement or cement pavement can be used in the same ratio as that of asphalt pavement, .

이상에서는 파라핀 축열 골재를 직접적으로 황토, 시멘트 및 아스팔트와 혼합하여 사용할 수 있음을 설명하였으나, 또 다른 형태는 축열재 파이프를 사용하는 것이다. 이는 앞서 설명한 축열재를 이용한 냉난방 시스템에 사용된 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 도로 결빙 방지에 직접적으로 이용하는 것으로 도로용 축열재 파이프는 열순환 파이프가 없는 축열재 파이프 형태이다.
In the above, paraffin heat accumulation aggregate can be directly mixed with yellow soil, cement and asphalt, but another form is to use heat storage material pipe. This is because the heat storage material pipe filled with the heat-resistant heat storage material used in the cooling and heating system using the heat storage material described above is directly used for prevention of road freezing. The heat storage material pipe for the road is in the form of a heat storage pipe without the heat circulation pipe.

도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 중심축에 흑연을 충진한 결빙방지 축열재 파이프를 나타낸 것이다. 또 다른 축열재 파이프 형태는 도 4에 기재된 바와 같이 축열재 파이프의 크기는 Ø 100mm*L1500mm의 크기로 상부(401)는 파라핀계 상변화물질(PCM) 온도영역이 3-6℃의 범위를 가지고, 하부(402)는 파라핀계 상변화물질(PCM) 온도영역이 6-10℃이 바람직하며, 추운지방의 경우에는 축열재 파이프의 크기가 Ø200mm*L2000mm로 제조하는 것이 바람직하다. 4 is a view illustrating an anti-icing heat storage material pipe filled with graphite on a central shaft according to an embodiment of the present invention. 4, the size of the heat storage material pipe is Ø100 mm * L1500 mm and the temperature of the paraffinic phase change material (PCM) in the upper part 401 is in the range of 3-6 ° C. And the lower portion 402 is preferably 6-10 ° C. in the paraffinic phase change material (PCM) temperature region, and in the case of cold fat, it is preferable that the size of the heat storage material pipe is Ø200 mm * L2000 mm.

특히 도로용 축열파이프는 중심축(403)에 20-50mm의 굵기로 흑연을 충진하여 열전도율을 높이고 이를 둘러싼 외부는 파라핀계 상변화물질(PCM)이 충진된 퍼라이트로 구성하여 단열기능을 높여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 축열파이프는 인도 주차장 등산로등에 겨울철 결빙방지 축열재로도 유용하게 사용할 수 있다.
In particular, the heat storage pipe for roads is made of perlite filled with paraffin phase change material (PCM) to increase the thermal conductivity by filling graphite with a thickness of 20-50 mm in the center axis 403, . Such a heat storage pipe can also be usefully used as a storage material for prevention of freezing of ice in a parking lot of an in-service parking lot.

열전도성이 우수한 흑연 충진용 축열재는 흑연에 파라핀을 충진후 실리카 고화재로 코팅하여 제조되고, 단열성이 우수한 축열재는 퍼라이트에 파라핀을 충진하여 실리카 고화재로 코팅한 소결입자의 형태로 제조되며 이러한 입자를 이용하여 결빙방지용 축열재 파이프를 제조할 수 있다.The heat storage material for graphite filling which is excellent in thermal conductivity is produced by coating graphite with paraffin and then coating with silica fire. The heat storage material having excellent heat insulating property is manufactured in the form of sintered particles coated with paraffin and filled with silica, It is possible to manufacture a heat storage material pipe for preventing freezing.

파이프 외부는 단열성이 우수한 퍼라이트에 파라핀을 충진하고 실리카 고화재로 코팅한 소결입자를 사용하고 내부 심재는 열전도성이 흑연에 파라핀을 충진하고 실리카 고화재로 코팅한 소결입자를 사용할 수 있다. 또한, 압축강도를 유지하기 위하여 흑연 소결입자 및 퍼라이트 소결입자 각각 5 중량부와 실리카 고화재 60 중량부 및 황토 30 중량부를 혼합하여 결빙 방지용 내열성 골재를 제조하고 이를 파이프의 내부에 충진하여 사용할 수도 있다.
Sintered particles coated with paraffin and paraffin which have excellent thermal insulation are coated on the outer surface of the pipe, and sintered particles coated with silica firepot can be used as the inner core material. In order to maintain the compressive strength, 5 parts by weight of graphite sintered particles and perlite sintered particles, 60 parts by weight of silica solids, and 30 parts by weight of loess are mixed to prepare a heat resistant aggregate for preventing freezing, .

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 결빙방지용 축열재 데크를 나타낸 것으로, 보다 구체적인 결빙 방지용 내열성 골재를 이용한 등산로나 산책로에 축열재 데크를 제조하여 사용하므로서 겨울철에도 결빙을 방지하여 안전사고를 대비할 수 있는 형태는 다음과 같다.
5 is a view showing a heat accumulating material deck according to an embodiment of the present invention. More specifically, a heat accumulating material deck is manufactured and used in a trail or a walkway using heat-resistant aggregate for preventing freezing, The possible forms are as follows.

축열재 데크(500)는 파라핀계 상변화물질(PCM) 온도영역3℃-6℃를 퍼라이트에 충진하여 친환경적인 실리카 고화재로 코팅을 하여 소결한 후, 실리카 고화재 50 중량부, 황토 25 중량부, 파라핀 소결 축열재 10 중량부, 축광재 5 중량부 및 미끄럼 방지 골재 10 중량부를 혼합하여 제조를 한다. 축광재(501)와 미끄럼 방지쇄석(502) 데크 상부에 위치하여 주간에 축광에 충진하여 야간에 반사되도록 할 수 있어 이러한 기능성 축열 데크는 안전에 유용하며 등산로 보수재로도 사용할 수 있다. 또한 축열재 테크의 하부에는 앞서 상술한 지하에 매설된 별도의 축열 파이프와 연결되어 열순환이 이루어지는 열순환 파이프 결합구(503)를 형성하여 지열을 이용한 축열 기능을 결합할 수도 있다.
The heat storage material deck 500 is packed in a paraffin-based phase change material (PCM) temperature range of 3 ° C to -6 ° C, coated with an environmentally friendly silica filler, and sintered. Thereafter, 50 parts by weight of silica- 10 parts by weight of a paraffin sintered heat storage material, 5 parts by weight of a phosphorescent material and 10 parts by weight of a non-slip aggregate are mixed. It is located on the deck of the phosphorescent material (501) and the non-slip stone (502) so that it can be filled with phosphorescent light during the day and reflected at night. Such a functional heat storage deck is useful for safety and can also be used as a maintenance material for a climbing road. In addition, the heat storage material can be combined with a heat storage function using geothermal heat by forming a heat circulation pipe coupling hole 503, which is connected to another heat accumulation pipe buried in the above-mentioned underground space and thermally circulated.

보다 구체적인 축열재 파이프를 이용한 농사용 보온재료 형태는 다음과 같다. 파라핀계 상변화물질(PCM) 온도영역14-18℃을 흑연에 충진하여 실리카 고화재로 코팅을 한후 파이프 압출과정에서 파이프 내면에 충진 후 이를 외면에 재충진하여 다시 이중 파이프의 형태로 재 압출 한다. 이러한 이중 충진파이프는 농사용 비닐하우스의 하부에 매설하여 농사용 보온재로 사용을 하는데 유용하다.
The more specific type of thermal insulation materials for farming using the heat storage material pipe is as follows. (PCM) in the temperature range of 14 to 18 ° C is coated with graphite and then coated with silica fireproofing. After filling the inner surface of the pipe in the pipe extrusion process, it is refilled on the outer surface and re-extruded in the form of a double pipe . Such a double-filled pipe is useful to be used as a thermal insulator for agricultural use by being buried in the lower part of a vinyl house for agricultural use.

<실시예 6>&Lt; Example 6 >

본 발명에서 제조된 내열성 축열재 입자 및 내열성 축열재 조성물을 이용하여 축열재 파이프, 축열 블럭을 이용하여 지붕면적 8 m2, 벽체 9 m2, 바닥 2.23 m2, 천정 2.25 m2의 실험용 주택 도 3과 같이 제작하여 실험하였다. By using a heat-resistant heat storage material particles and heat the heat storage material composition prepared in the present invention, the heat storage material pipe, by using a heat storage block roof area of 8 m 2, the wall 9 m 2, the bottom 2.23 m 2, the ceiling 2.25 laboratory houses m 2 FIG. 3 were fabricated and tested.

실험용 주택에 사용한 재료 및 규격은 다음과 같다.The materials and specifications used in the experimental house are as follows.

벽은 콘크리트 두께 100mm, 단열재암면 두께 100mm, 시멘트벽돌 크기57*90*190mm, 시멘트 미장 및 석고보드로 설치하였고, 바닥은 시멘트 두께 50mm, 단열재 암면 두께 50mm, 시멘트미장, 및 바닥제 모류늄 두께 2mm로 설치하였으며, 지붕은 아스팔트싱글 및 단열재암면 두께 100mm 로 설치하였고, 천정은 석고보드를 사용하였다.The walls were constructed with concrete thickness of 100mm, insulation wall thickness of 100mm, cement brick size of 57 * 90 * 190mm, cement plaster and gypsum board. The bottom was cement thickness 50mm, insulation wall thickness 50mm, cement plaster, The roof was installed with asphalt single insulation and insulation thickness 100mm, and the ceiling was made of gypsum board.

축열재 파이프와 축열재 보드에 사용된 파라핀 축열재 상변화 온도는 22-30 ℃, 융해열 170--190KJ/Kg과 40-45 Kcal/Kg의 제품을 사용하였다. The temperature of the paraffin heat storage material used in the heat storage material pipe and the heat storage material board was 22-30 ° C, the heat of fusion was 170-190 KJ / Kg and 40-45 Kcal / Kg.

주택의 벽체인 외벽은 구운 황토벽돌로 두께 100mm, 단열재 암면은 두께 100mmfmf 사용하였으며, 축열재 벽돌은 크기 200*230*200 mm를 사용하였다. 벽체 미장은 축열재 조성물을 이용한 미장으로 단열성과 열전도율이 높은 퍼라이트 50 중량부, 흑연 50 중량부에 실리카 고화재 50 중량부를 혼합한 것으로 미장하였다. 또한, 축열재 보드는 파라핀 축열재 상변화 온도는 22-30 ℃, 융해열 170--190KJ/Kg과 40-45 Kcal/Kg의 제품을 사용하였다.
The exterior wall of the house was roasted loess brick with thickness of 100mm, the insulation surface was 100mmfmf and the size of storage material brick was 200 * 230 * 200mm. The wall plaster was prepared by mixing 50 parts by weight of a perlite having a high heat insulating property and a high thermal conductivity, and 50 parts by weight of silica fine powder and 50 parts by weight of graphite using a heat storage material composition. In addition, the paraffin storage material phase change temperature was 22-30 ° C, the heat of fusion was 170-190 KJ / Kg and 40-45 Kcal / Kg.

도 3에 기재된 바와 같이 건축물 지하에 2m-3.5m 깊이에 축열재 파이프(101)를 매립후 축열재 파이프의 내부에 일부분이 위치된 열순환 파이프(102)의 배관을 통하여 축열된 공기가 온도조절용 외부공기 투입구(305)와 열교환기(301)를 거쳐서 방열 배출구(306)로 주택의 내부로 공기가 공급된다. 한편에서는 외부 공기투입구(302)와 공기정화기(303)을 통하여 주택의 실내로 환기용 공기가 공급되도록 하였다.
As shown in FIG. 3, after the heat storage material pipe 101 is buried at a depth of 2 m-3.5 m in the basement of the building, air that has been stored through the pipe of the heat circulation pipe 102, Air is supplied to the interior of the house through the external air inlet 305 and the heat exchanger 301 through the heat discharging outlet 306. On the other hand, air for ventilation is supplied to the inside of the house through the external air inlet 302 and the air purifier 303.

실험주택의 냉난방을 하는데 있어서 축열재 파이프를 지하에 매립하여 공기와 물을 동시 이용하는 방법을 실시하였다. 건축물 지하에는 1.5-2m 정도에는 10-15℃ 온도를 3m에서는 16-17℃ 연평균 유지한다. 이는 지하 150-200m 정도의 지하수 10-15℃온도와 비숫한 온도로서 내열성 축열재에 전도율이 높은 순수 흑연과 단열성이 우수한 퍼라이트를 혼합하여 축열재 파이프를 제조하여 물보다 축열기능이 4배정도 우수한 파라핀을 이용하였다. 건물 바닥에는 축열재 바닥재를 시공하여 독립적으로 겨울철 난방에는 태양열을 이용할 수 있도록 하였다. 지하의 잠열을 이용 열교환기와 히트펌프를 이용하여 난방 실시하였다. 외기온도가 15-32℃ 여름철과 외기온도가 영하11℃-영상 2℃ 해당하는 겨울철에 실시하였다.
In order to heat and cool the experimental house, a heat storage material pipe was buried underground and air and water were simultaneously used. In the basement of the building, the annual temperature is maintained at 16-17 ℃ at the temperature of 10-15 ℃ for 1.5-2m at 3m. This is because the pure graphite with high conductivity is mixed with the perlite which is superior in heat insulation property to the heat-resistant heat storage material with the ground temperature of about 150-200m underground at the temperature of 10-15 ° C, and paraffin Was used. The floor of the building is equipped with a thermal storage material, so that solar heating can be used independently for winter heating. The latent heat of the underground was heated by using heat exchanger and heat pump. Outer temperature was 15-32 ℃ in summer and outside temperature was minus 11 ℃ - 2 ℃ in winter.

실험 결과, 상변환물질 보유 유무에따라 실내온도 변화폭이 약2.5-5℃ 폭의 온도변화 있었다. 외부온도 15-31℃에서 상환변화물질이 없는 주택은 실내온도가 18-36℃ 일 때 상환변화물질이 포함된 주택는 실내온도가 19.5-30.5℃로 약 5.5℃차이 보였다. As a result of the experiment, it was found that the temperature change of the room temperature was about 2.5-5 ℃ depending on the presence of the phase change material. Households with no redeeming change at 15-31 ℃ outside temperature showed room temperature of 19.5-30.5 ℃ with 5.5 ℃ difference at room temperature when the room temperature was 18-36 ℃.

습도는 외부의 습도가 65-70% 일 때 상환변화물질이 없는 주택은 실내습도가 68-76% 일 때 높았으나 상환변화물질이 포함된 주택는 실내습도가 62-69%로 약 7%차이 보였다. Humidity was high when the humidity was outside the range of 65-70% when the room humidity was 68-76%, but when the humidity was 65-70%, the room humidity was 62-69%, which was about 7% .

외기온도가 영하 5-11℃ 상환변화물질이 없는 주택은 실내온도가 영하3-9℃ 일 때 상환변화물질이 포함된 주택는 실내온도가 3-6℃로 약 12-15도 차이 보였다.Outside temperature of minus 5-11 ℃ Housing with no redeemable change, when room temperature is minus 3 ~ 9 ℃, the room temperature of the house containing the variable change material is 3-6 ℃, which is about 12-15 degrees difference.

습도는 외부의 습도가 35-45% 일 때 상환변화 물질이 없는 주택은 실내습도가 35-40% 일 때 동일하였으나 상환변화물질이 포함된 주택는 실내습도가 45-55%로 약 10-15%차이 보였다 Humidity is the same when the outside humidity is 35-45%, but when the humidity is 35-40%, the room humidity is 45-55%, which is about 10-15% Looked different

외기온도가 영하 5-11℃ 상환변화물질이 없는 주택은 실내온도가 영하3-9℃ 일 때 상환변화물질이 포함된 주택는 실내온도가 3-6℃로 약 15도차이 보였으나 지하 매설한 축열배관을 공기를 지속적인 순화을 한결과는 실내온도가 17도로 약26도차이를 보였다. Outside temperature is minus 5-11 ℃ House without changeable material has room temperature of 3-9 ℃ When the room temperature is below -9 ℃, the room temperature is 3-6 ℃ and the house temperature is about 15 ℃. As a result, the room temperature was 17 degrees and 26 degrees difference.

외기온도가 영하 5-11℃ 상환변화물질이 없는 주택은 실내온도가 영하3-9℃ 일 때 상환변화물질이 포함된 주택의 지하 매설한 축열배관 공기를 열교환기를이용하여 25℃ 순환을 1시간 한 결과는 실내온도가 27℃까지도로 상승하였으며22- 25℃로 14시간 정도의 난방온도를 유지하였다.Outside temperature is minus 5-11 ℃ House without changeable changeable material, when room temperature is minus 3 ~ 9 ℃ Underground buried heat pipe of house with changeable material Air is circulated at 25 ℃ for 1 hour One result was that the room temperature rose to 27 ° C and the heating temperature remained at 22-25 ° C for 14 hours.

외기온도가 영하5- 11℃ 상환변화물질이 없는 주택은 실내온도가 영하3-9℃ 일 때 상환변화물질이 포함된 주택의 지하 매설한 축열배관 공기를 난방용 히트펌프를 이용하여 28℃ 순환을 1.5시간 한 결과는 실내온도가 29℃까지도로 상승하였으며 23-26℃로 18시간 정도의 보온을 유지하였다. Outside temperature is minus 5-11 ℃ Redemption Housing in case of no change, when the room temperature is minus 3 ~ 9 ℃ Underground buried heat pipe of the house with redemption change material Air circulation at 28 ℃ using heating heat pump As a result of 1.5 hours, the room temperature rose up to 29 ℃ and remained at 23-26 ℃ for 18 hours.

습도는 외부의 습도가 35-45% 일 때 상환변화물질이 없는 주택은 실내습도가 35-40% 일 때 동일하였으나 상환변화물질이 포함된 주택는 실내습도가 45-50%로 약 10%차이 보였으나 습도유지를 위하여 물을 분무하여 55% 설정하였을 때 상환변화물질이 없는 주택는 실내습도가 55% -60%까지 6시간이 유지되였고 상환변화물질이 포함된 주택는 실내습도가 55-60%로 약11시간이 소요되어 습도 유지에 탁월한 성능을 보였다.
Humidity was the same when the humidity was outside the range of 35-45% when the room humidity was 35-40% but the room humidity was 45-50% with the room humidity was about 10% The humidity of 55% to 60% of the houses which do not have the redemption change material was maintained for 55 hours, and the humidity of the houses which had the redemption change materials was 55 to 60% It took about 11 hours to maintain excellent humidity performance.

이상의 실험 결과에 나타낸 바와 같이 본 실시예의 축열재는 외기 온도의 영향을 받기 않고, 바깥 공기가 고온이 되어도 실내 온도의 상승이 억제되어 있는 것으로부터, 축열성 및 단열성과 습도유지가 뛰어나는 것이 확인되었다.
As shown in the above experimental results, it was confirmed that the heat storage material of this example was not influenced by the outside air temperature and the rise of the room temperature was suppressed even when the outside air became high temperature, so that the heat storage and heat insulating property and humidity retention were excellent .

<실시예 7>&Lt; Example 7 >

본 발명의 불연성 및 내열성 축열볼 및 소결된 축열재을 이용하여 아스팔트포장 및 황토, 시멘트 포장한 결과를 동절기에 실시하여 결빙을 방지한 결과를 제시하였다.The results of asphalt pavement, loess, and cement packing using the incombustible and heat-resistant heat accumulating balls and sintered heat storage material of the present invention were carried out in winter to prevent freezing.

축열 성능 시험하기 위하여 포장면적 가로3m*세로3mx두께 20cm 시공을 하였다. 날씨환경은 평균기온 영하9.4-16.5℃ 일사량이 3.56-11.45MJ/㎡, 적설량12.2-18.4cm에서 실시하였다. 흑연과 퍼라이트로 충진된 축열재 소결재를 실리카고화재로 코팅하여 제조된 결빙방지용 축열재파이프 직경 100∮, 길이 1.5m ,2m 3m의 3개의 축열재 파이프(600-1, 600-2, 600-3)을 포장부 중심부에 2m파이프 설치 가장자리에서 0.5m안쪽에 1.5m 3m에 도 6과 같이 파이프를 설치하였다.In order to test the heat storage performance, the packaging area was 3m × 3m × 20cm thick. Weather conditions were carried out at an average temperature of minus 9.4-16.5 ℃, solar radiation of 3.56-11.45MJ / ㎡, and snowfall of 12.2-18.4cm. Heat storage material for anti-freezing manufactured by coating the sintering material filled with graphite and perlite with silica fire-resistant pipe Three storage material pipes 600-1, 600-2 and 600 of diameter 100 ∮, length 1.5 m and 2 m 3 m -3) was installed at the center of the pavement 2 m Pipe installed at 1.5 m 3 m inside the pipe 0.5 m from the edge of the pipe installation.

여기에 사용된 축열재는 소결된 축열재로서 열전도성이 우수한 축열재(축열재 외부는 파라핀 80 중량부, 중심부는 흑연 70 중량부와 퍼라이트 30중량부로 구성됨) 5kg을 충진하였다. 또한 3m-2m에는 파라핀 C16H34 상변화온도10-15℃ 융해열이 110-130KJ/kg 제품을 사용 하였고, 2-1m깊이 파이프에는 파라핀 C14H30 상변화온도 3-6℃ 및 C16H34 상변화온도10-15℃ 융해열이 110-180KJ/kg 제품을 혼합 사용 하였으며, 1m- 아스팔트 표면까지는 파라핀 C14H30상변화온도 3- 6℃ 융해열이 160-180KJ/g 38-43Kcal/kg 사용하였다.The heat storage material used herein was filled with 5 kg of a heat storage material having excellent thermal conductivity as a sintered heat storage material (80% by weight of paraffin outside the heat storage material, 70% by weight of graphite and 30% by weight of perlite). In addition, 3m-2m used paraffin C 16 H 34 phase change temperature 10-15 ℃, heat of 110-130KJ / kg product, 2-1m depth pipe used paraffin C 14 H 30 phase change temperature 3-6 ℃ and C 16 H 34 a phase change temperature of the heat of fusion is 10-15 ℃ 110-180KJ / kg was used as the mixed product, 1m- asphalt surface until paraffin C 14 H 30 phase change temperature is the heat of fusion 3- 6 ℃ 160-180KJ / g 38-43Kcal / kg.

내열성 축열볼 4.4kg와 골재와 규사로 혼합하여 30cm 높이로 축열재 혼합 아스팔트 기초(601)를 다짐한 후 그 위에 아스팔트와 내열성 축열볼 4.6kg 혼합 하여 20cm으로 축열재 혼합 아스팔트(602)로 포장을 하였다. 이때 사용한 파라핀은 파라핀 C14H30으로 3-6℃ 융해열이 160-180KJ/g 38-43Kcal/kg 사용하였다. 4.4 kg of heat-resistant thermal storage balls were mixed with aggregate and silica sand and mixed with 4.6 kg of asphalt and 4.6 kg of heat-resistant storage balls, and then packed with heat storage material mixed asphalt (602) . The paraffin used was paraffin C 14 H 30 at a temperature of 3-6 ° C and a heat of 160-180 KJ / g 38-43 Kcal / kg.

또한 온도를 측정하기 위하여 도6과 같이 3m 길이의 축열재 충진파이프(600-3)의 3m 깊이 지점(630), 2m 깊이 지점(630-1) 1m 깊이 지점(630-2) 표면(630-3)에 4개 온도센서를 설치하였고, 2m 길이의 축열재 충진파이프(600-2)의 2m 깊이 지점(620), 1m 깊이 지점(620-1), 표면(620-2)에 3개 온도센서를 설치하였으며, 1.5 m 길이의 축열재 충진파이프(610-1)의 1.5m 깊이 지점(610), 표면(610-1)에 2개 온도센서를 설치하였고, 아스팔트 표면 3cm 지점(610-2), 5 cm 지점(610-3), 10cm 지저점10-4)의 아스팔트 표면에 온도 센서 3개를 설치하였다.
In order to measure the temperature, a 3m depth point 630, a 2m depth point 630-1, a 1m depth point 630-2 surface 630-2 of the storage material filling pipe 600-3 having a length of 3 m as shown in FIG. 3), four temperature sensors were installed, and two temperature depths 620, 1m depth 620-1 and surface 620-2 of the 2m length heat storage material filling pipe 600-2 had three temperatures A sensor was installed and two temperature sensors were installed on a 1.5 m depth point 610 and 1.510 m depth of the storage material filling pipe 610-1 having a length of 1.5 m and three temperature sensors 610-2 ), 5 cm (610-3), and 10 cm lower point 10-4) were installed on the asphalt surface.

비교예인 일반 도로포장 방법으로 가로 3mx세로3mx두께 20cm 로 축열재로 시공한 아스팔트와 축열재를 제외하여 동일한 시공을 하였다.As a comparative example, the same road construction method was applied except for the asphalt and the heat storage material which were constructed as a storage material with a width of 3 mx 3 mx 20 cm thick.

골재와 규사로 혼합하여 30cm 높이로 기존 아스팔트 기초(701)를 다짐한 후 그 위에 20cm로 아스팔트(702) 포장을 하였다. Mixed with aggregate and silica sand, the existing asphalt foundation (701) was plastered to a height of 30 cm, and then asphalt (702) was packed thereon with 20 cm.

파이프는 에폭시코팅한 강관파이프 두께 4.5mm*100∮ 1.5m ,2m 3m 3개를 파이프를 포장부 중심부에 2m 길이의 파이프 설치하고 가장자리에서 0.5m안쪽에 1.5m 와 3m 길이의 파이프를 도 7와 같이 설치하였다.Pipe is epoxy-coated steel pipe Pipe thickness 4.5mm * 100∮ 1.5m, 2m 3m 3 pipes Pipe 2m length pipe in the center of the pavement, 1.5m inside the edge 0.5m and 3m pipe I installed it together.

기초다짐으로 골재와 규사로 혼합하여 30cm 다짐한 후 그 위에 아스팔트를 20cm으로 포장을 하였다. 또한 온도를 측정하기 위하여 3m 길이 파이프(700-3)의 3m 깊이 지점(730) 2m 깊이 지점(730-1), 1m 깊이 지점(730-2), 표면(730-3)에 4개 온도센서를 설치하였고, 2m 길이 파이프(700-2)의 2m 깊이 지점(720), 1m 깊이지점(720-1), 표면(720-2)에 3개 온도센서를 설치하였으며, 1m 길이 파이프(700-1)의 1m 깊이 지점(710), 표면(710-1)에 2개 온도센서를 설치하였다.
As the foundation compaction, the mixture was mixed with aggregate and silica sand, and after 30 cm plaster, the asphalt was packed with 20 cm above it. In order to measure the temperature, four temperature sensors 730-1, 730-2, 730-2, 730-2, 730-2, 730-3, 730-2, 730-3, Three temperature sensors are installed on the 2m depth point 720, the 1m depth point 720-1 and the surface 720-2 of the 2m length pipe 700-2 and the 1m length pipe 700- 1, a temperature sensor 710 and a surface 710-1.

시험을 실시한 2013년 1월 10일자 날씨 현황은 표 4와 같고, 표 5에는 축열재 파이프를 시공한 아스팔트의 온도를 기재하였다.The weather conditions of January 10, 2013 are shown in Table 4, and the temperature of the asphalt pipe is shown in Table 5.

평균기온 Average temperature -9.4-9.4 -16.5-16.5 -13.9-13.9 적설량 cmSnowfall cm 18.318.3 16.816.8 1515 일사량 MJ/Solar irradiation MJ / 3.563.56 11.4511.45 6.756.75 지면온도Ground temperature -3.8-3.8 -4.8-4.8 -5-5 지중온도 1mUnderground temperature 1m 6.76.7 7.17.1 6.36.3 1.5m        1.5m 9.69.6 9.49.4 99 3m         3m 15.515.5 15.715.7 15.115.1

평균
기온
Average
Temperatures
610-1
지점
610-1
Point
620-2
지점
620-2
Point
630-3
지점
630-3
Point
610-2
지점
610-2
Point
610-4
지점
610-4
Point
710-1
지점
710-1
Point
720-2
지점
720-2
Point
730-3
지점
730-3
Point
610
지점
610
Point
620
지점
620
Point
620-1
지점
620-1
Point
630-2
지점
630-2
Point
630-1
지점
630-1
Point
630
지점
630
Point
-9.4-9.4 0.3
2.3
0.3
2.3
0.3
2.5
0.3
2.5
0.8
2.8
0.8
2.8
0.2
2.1
0.2
2.1
0.5
2.3
0.5
2.3
-9.3-9.3 -9.3-9.3 -9.3-9.3 10
11
10
11
11
13
11
13
9.3
11
9.3
11
7.7
9.5
7.7
9.5
10.6
11.5
10.6
11.5
15.8
16.2
15.8
16.2
-16.5-16.5 0.2
1.8
0.2
1.8
0.2
1.9
0.2
1.9
0.6
2
0.6
2
0.1
1.7
0.1
1.7
0.3
1.9
0.3
1.9
-1
6.5
-One
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2013년 1월 10일부터 20일간 실험을 한결과 축열재를 사용하여 결빙을 방지할수 있었다.특히 적설량이 야간 평균에 14.3cm 이라도 축열재를 사용한 아스팔트는 눈이 쌓이지 않았으며, 3.5일간 평균 적설량이 14.3cm 일때도 축열재를 사용한 아스팔트는 오전10시이후에는 눈이 녹았으며 아스팔트 평균온도 0.5-1.8℃로 결빙되지 않았다. 축열재를 충진한 3m 파이프를 사용한 아스팔트표면은 지속적인 온도가 평균 1.8℃ 이상으로 관찰되었고, 축열재를 사용한 아스팔트는 외기온도가 영하라도 일사량과 지중열을 축열하여 아스팔트 결빙을 방지하는 효과가 있었던 반면에, 일반 아스팔트 포장은 기존 아스팔트 포장상태의 결빙과 적설이 이루어 졌다. 표 5에서 보는 바와 같이 일사량과 지열을 축열한 축열재는 외기온도영하 9.4-16.5℃ 낮의 평균온도 1.7℃를 유지하여 결빙을 방지 하였으며, 아스팔트, 기초다짐, 지반의 압축강도는 도로포장 강도와 동일하여 축열재로인한 영항이 없었다.
As a result, it was possible to prevent freezing by using the accumulation material of 14.3cm at night, especially during the experiment from January 10, 2013. Especially, the asphalt using the heat storage material did not accumulate snow, At 14.3cm, the asphalt with the thermal storage material melted after 10 o'clock in the morning and the asphalt temperature did not froze to 0.5-1.8 ℃. Asphalt surface with 3 m pipe filled with thermal storage material showed continuous temperature above 1.8 ℃ on average and asphalt with heat storage material had the effect of preventing asphalt icing by storing solar radiation and underground heat even when ambient temperature was zero , General asphalt pavement was frozen and snowed in the existing asphalt pavement condition. As shown in Table 5, the thermal storage materials that stored the solar radiation and geothermal heat were kept at an average temperature of 1.7 ° C at 9.4-16.5 ° C outside temperature, which prevented freezing. Asphalt, foundation compaction and ground compressive strength were the same And there was no effect due to the storage material.

도 8에는 본 발명의 또 다른 구현예인 축열재가 충진된 파이프(801)를 나타낸 것으로 내부의 중심은 열교환로(802)와 연결되고 축열재(803)가 충진 된 것이 특징이다. 이러한 축열재가 충진된 파이프로부터 연결되는 열순환 파이프는 도 2에 나타낸 바와 같이 열순환 파이프가 통과하는 열순환 파이프 통로가 구비되는 축열 블럭과 결합하여 농사용 보온유지를 할 수도 있다.8 shows a pipe 801 filled with a heat storage material, which is another embodiment of the present invention. The center of the pipe 801 is connected to the heat exchange path 802 and filled with the heat storage material 803. As shown in FIG. 2, the heat circulation pipe connected from the pipe filled with the heat storage material may be combined with the heat storage block provided with the heat circulation pipe passage through which the heat circulation pipe passes, thereby maintaining the thermal insulation for agricultural use.

지하에 매설된 축열재 파이프로 부터 공급되는 지열을 이용하여 식물을 잘자라게 관리하기 위한 것으로 식물의 뿌리 온도는 보편적으로 10-15℃ 이내에서 잘자라기 때문에 실리카 고화재와 황토를 이용한 축열재를 볼의 형태로 지하 10-100cm 매립하여 축열재볼를 단독으로 사용할 수도 있고, 축열재 볼이 매립된 곳에 축열재가 외부에 축열재 충진된 열순환 파이프를 매립하여 지열을 전달하거나 온도를 유지하는 방법이 있다. 축열재가 충진된 열순환 파이프는 흑연축열재가 외부에 충진되고 내부는 열순환가능하게 제조된 파이프를 말한다. 이러한 방법은 친환경적인 실리카고화재를 사용하여 토양에 영향을 끼치지 않기 때문에 1년동안 사용을 한결과 토양의 온도는 년 평균 12도를 유지하였으며 토양의 미생물이 더 많아져 비옥한 토질을 제공하였고, 토양의 PH 변화는 없었고 중금속은 검출되지 않았으며, 작물의 수확은 약20% 증가되였고 에너지 절감은 30%를 절감하였다
Because the root temperature of a plant grows well within 10-15 ℃, it can be seen that it can be used as a storage material using silica fires and loess. And the heat accumulating material ball is buried in the form of 10-100 cm underneath, and a heat circulating pipe filled with a heat accumulating material is filled in the heat accumulating material at the place where the heat accumulating material ball is buried to transmit the geothermal heat or maintain the temperature . A heat circulation pipe filled with a heat accumulating material means a pipe manufactured by charging a graphite heat accumulating material to the outside and making the inside heat circulating. Since this method does not affect the soil by using environmentally friendly silica fires, it is used for a year and the temperature of the soil is maintained at an average of 12 degrees a year, and the soil microorganism is increased to provide fertile soil , There was no PH change in soil, no heavy metals were detected, crop yield was increased by about 20% and energy savings were reduced by 30%

본 발명의 축열 제품은 상기한 축열재를 그대로 사용해도, 파이프에 충진하여 사용하는 것도 좋지만, 상기한 축열재 조성물을 모르타르나 보드형태 또는 벽돌로 제조하여 사용하는 것도 바람직하다.The heat storage material of the present invention may be used as it is, or may be filled in a pipe. However, it is also preferable to use the heat storage material composition as a mortar, board or brick.

구체적으로는 토목용이나 건축자재 벽재, 천정재, 바닥재 등의 내장재, 지붕재,빌딩의 옥상재 구조재의 보온재 및 불연재 등의 외장재로서 매우 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 도로구조물의 동결 방지제(antifreezing agent), 결빙 방지제, 건물의 공조시스탬 및 바닥 난방등의 재료로서도 적용 가능이다. 덧붙여 본 발명의 축열 제품은 용도에 따라, 축열재가 적당히 선택된다.Specifically, it can be suitably used as exterior materials such as civil engineering and building materials wall materials, ceiling materials, interior materials such as flooring materials, roofing materials, roofing materials of building roofing materials, and fireproof materials. Also, it can be applied to materials such as antifreezing agent for road structures, anti-icing agent, air conditioning system of buildings, and floor heating. Incidentally, the heat storage material of the present invention is appropriately selected depending on the application.

이러한 축열재사용은 실내의 적정온도를 유지하기위해 적정온도 22-26℃ 이상 이하로 온도 가 상승이나 하강이 어려운조건의 환경을 만들어 외부 온도의 변화에 대해서 실내를 최적인 온도에 유지할 수 있고 에너지 절약을 할 수 있다. In order to maintain the proper temperature of the room, the reuse of the heat storage can make the environment where the temperature does not rise or fall to the optimum temperature 22-26 ° C or less, and the room can be kept at the optimum temperature for the change of the external temperature. can do.

또한,동결방지 냉난방 공조용시스탬 경우에는 축열재의 융점이 바람직하게는 3~16℃인 것을 사용하여 지열을 이용한다.
In the case of a system for freezing and cooling / air-conditioning air conditioning, geothermal heat is used by using a heat storage material having a melting point of preferably 3 to 16 ° C.

본 발명의 축열 제품은 특별히 한정되지 않고, 사용 목적에 따라, 발포입자를 선택하여 사용용도에 ?추어 기능을 부여할 수 있는 장점이 있다.The heat storage product of the present invention is not particularly limited, and it is advantageous to select a foamed particle according to the purpose of use, and to give a function to the use of the foamed particle.

100: 내열성 축열재
101: 축열재 파이프 102: 열순환 파이프
103: 공기 흡입구 104: 축열 방열구
200: 축열 블록 201: 축열 블록 상판
202: 축열 블록 하판 203: 열순환 파이프 통로
204: 축열 블록 고정수단
301: 열교환기 302: 외부공기 투입구
303: 공기정화기 304: 온습도계
305: 온도조절용 외부공기 투입구 306: 방열 배출구
401: 상부 401: 하부
403: 중심축
500: 축열재 데크 501: 축광재
502: 미끄럼 방지 쇄석 503: 열순환 파이프 결합구
600-1: 1.5m 길이의 축열재 충진파이프
600-2: 2m 길이의 축열재 충진파이프
600-3: 3m 길이의 축열재 충진파이프
601: 축열재 혼합 아스팔트 기초
602: 축열재 혼합 아스팔트
610: 1.5m 길이의 축열재 충진파이프의 1.5m 깊이 지점
610-1: 1.5m 길이의 축열재 충진파이프의 표면
610-2: 아스팔트 표면 3cm 지점
610-3: 아스팔트 표면 5cm 지점
610-4: 아스팔트 표면 10cm 지점
620: 2m 길이의 축열재 충진파이프의 2m 깊이 지점
620-1: 2m 길이의 축열재 충진파이프의 1m 깊이 지점
620-2: 2m 길이의 축열재 충진파이프의 표면
630: 3m 길이의 축열재 충진파이프의 3m 깊이 지점
630-1: 3m 길이의 축열재 충진파이프의 2m 깊이 지점
630-2: 3m 길이의 축열재 충진파이프의 1m 깊이 지점
630-3: 3m 길이의 축열재 충진파이프의 표면
700-1: 1.5m 길이의 파이프
700-2: 2m 길이의 파이프
700-3: 3m 길이의 파이프
701: 아스팔트 기초
702: 아스팔트
710: 1.5m 길이의 파이프의 1.5m 깊이 지점
710-1: 1.5m 길이의 파이프의 표면
720: 2m 길이의 파이프의 2m 깊이 지점
720-1: 2m 길이의 파이프의 1m 깊이 지점
720-2: 2m 길이의 파이프의 표면
730: 3m 길이의 파이프의 3m 깊이 지점
730-1: 3m 길이의 파이프의 2m 깊이 지점
730-2: 3m 길이의 파이프의 1m 깊이 지점
730-3: 3m 길이의 파이프의 표면
801: 축열재 충진 파이프 802: 열교환로
803: 축열재
100: Heat-resistant storage material
101: heat storage material pipe 102: heat circulation pipe
103: Air intake port 104: Heat storage heat sink
200: Heat storage block 201: Heat storage block top plate
202: heat storage block lower plate 203: heat circulation pipe passage
204: Heat storage block fixing means
301: heat exchanger 302: external air inlet
303: Air purifier 304: Hygrometer
305: external air inlet for temperature control 306: heat outlet
401: upper part 401: lower part
403: center axis
500: Heat storage material deck 501: Luminescent material
502: Non-slip stone 503: Heat circulation pipe fitting
600-1: 1.5m long accumulator filling pipe
600-2: 2m long accumulator filling pipe
600-3: 3m long accumulator filling pipe
601: Heat storage material mixed asphalt base
602: Regenerated asphalt mixture
610: 1.5 m deep storage point of the 1.5 m long storage tube
610-1: Surface of storage pipe of 1.5m length heat storage material
610-2: Asphalt surface 3 cm
610-3: Asphalt surface 5cm point
610-4: Asphalt surface 10cm point
620: 2 m deep storage point of 2 m long storage re-filling pipe
620-1: 1 m deep point of 2 m length of storage material filling pipe
620-2: The surface of the 2-meter-length heat storage fill pipe
630: 3m depth of accumulation refill pipe of 3m length
630-1: 2m deep point of 3m length heat storage fill pipe
630-2: 1m deep point of 3m length heat storage fill pipe
630-3: surface of 3m length heat storage fill pipe
700-1: pipe with a length of 1.5m
700-2: 2m long pipe
700-3: 3m long pipe
701: Asphalt foundation
702: Asphalt
710: 1.5 m deep point of 1.5 m long pipe
710-1: Surface of pipe of 1.5m length
720: 2m deep point of 2m long pipe
720-1: 1 m deep point of 2 m long pipe
720-2: Surface of pipe of 2m length
730: 3m deep point of 3m long pipe
730-1: 2m deep point of 3m long pipe
730-2: 1m deep point of 3m long pipe
730-3: Surface of 3m long pipe
801: Heat storage material filling pipe 802: Heat exchange furnace
803: Heat storage material

Claims (10)

파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 내열성 축열재;와
상기 코팅재로 코팅된 내열성 축열재를 둘러쌓는 원통형상의 외부 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프.
Wherein the paraffinic phase change material (PCM) is filled in the pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite, A heat-resistant storage material coated with at least one coating material selected from the group consisting of silica, alumina, cement, silica, gypsum, or loess;
And a cylindrical outer housing surrounding the heat-resistant heat storage material coated with the coating material.
파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진하는 단계;
상기 파라핀계 상변화물질(PCM)이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅하여 내열성 축열재를 제조하는 단계;
상기 내열성 축열재를 원통형상의 외부 하우징을 가지는 파이프의 내부에 충진하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프의 제조방법.
Filling a pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite with paraffinic phase change material (PCM);
Coating the outer surface of the porous particle filled with the paraffinic phase change material (PCM) with at least one coating material selected from the group consisting of silica, silica, cement, silica, gypsum or loess;
And filling the heat-resistant heat storage material in a pipe having a cylindrical outer housing. The method of manufacturing a heat storage material pipe according to claim 1,
파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진하는 단계;
상기 파라핀계 상변화물질(PCM)이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅하여 내열성 축열재를 제조하는 단계;
상기 내열성 축열재를 원통형상의 외부 하우징을 가지는 파이프의 내부에 충진하여 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 제조단계;
상기 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 아스팔트, 시멘트 또는 황토로 이루어진 인도, 주차장 또는 등산로의 하부에 매설하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로의 결빙 방지 방법.
Filling a pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite with paraffinic phase change material (PCM);
Coating the outer surface of the porous particle filled with the paraffinic phase change material (PCM) with at least one coating material selected from the group consisting of silica, silica, cement, silica, gypsum or loess;
A step of preparing a heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material by filling the heat-resistant heat storage material into a pipe having a cylindrical outer housing;
And burying the heat storage material pipe filled with the heat-resistant heat storage material in a lower portion of an asphalt, cement, or loamy soil, a parking lot, or a trail.
파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진하는 단계;
상기 파라핀계 상변화물질(PCM)이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅하여 내열성 축열재를 제조하는 단계;
상기 내열성 축열재를 원통형상의 외부 하우징을 가지는 파이프의 내부에 충진하여 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 제조단계;
상기 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프를 비닐하우스의 하부에 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 보온 방법.
Filling a pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite with paraffinic phase change material (PCM);
Coating the outer surface of the porous particle filled with the paraffinic phase change material (PCM) with at least one coating material selected from the group consisting of silica, silica, cement, silica, gypsum or loess;
A step of preparing a heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material by filling the heat-resistant heat storage material into a pipe having a cylindrical outer housing;
And installing a heat storage material pipe filled with the heat-resistant heat storage material in a lower portion of the plastic house.
파라핀계 상변화물질(PCM)이 제올라이트(Zeolite), 퍼라이트(Perlite) 또는 흑연(graphite)로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 다공성 입자의 세공경(pore)에 충진되고, 상기 상변화물질이 충진된 다공성 입자의 외부 표면이 실리카 고화재, 시멘트, 규사, 석고 또는 황토로 구성되는 군에서 선택되는 하나 이상의 코팅재로 코팅된 내열성 축열재가 충진된 축열재 파이프;
상기 축열재 파이프로 부터 열을 전달할 수 있는 열순환 파이프; 및
상기 열순환 파이프와 연결되는 열교환기인 히트펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 축열재를 이용한 냉난방 시스템.
Wherein the paraffinic phase change material (PCM) is filled in the pore of at least one porous particle selected from the group consisting of zeolite, perlite or graphite, A heat storage material pipe filled with a heat-resistant heat storage material coated with at least one coating material selected from the group consisting of silica, alumina, cement, silica, gypsum or loess;
A heat circulation pipe capable of transferring heat from the heat storage material pipe; And
And a heat pump connected to the heat circulation pipe, wherein the heat pump is connected to the heat circulation pipe.
청구항 5에 있어서,
상기 축열재 파이프는 건축물 또는 토양의 지하에 매설되어 3 내지 20 ℃의 지열을 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 축열재를 이용한 냉난방시스템.
The method of claim 5,
Wherein the heat storage material pipe is buried in a building or soil underground and can use geothermal heat of 3 to 20 占 폚.
청구항 5에 있어서,
상기 열순환 파이프의 일부분은 상기 축열재 파이프의 내부에 위치하고 일부분은 외부로 연장되는 것을 특징으로 하는 축열재를 이용한 냉난방 시스템.
The method of claim 5,
Wherein a part of the heat circulation pipe is located inside the heat storage material pipe and a part of the heat storage pipe extends to the outside.
청구항 5에 있어서,
상기 열순환 파이프의 일부분은 축열 블록 사이의 열순환 파이프 통로를 지나는 것을 특징으로 하는 축열재를 이용한 냉난방시스템.
The method of claim 5,
And a part of the heat circulation pipe passes through a heat circulation pipe passage between the heat storage blocks.
청구항 5에 있어서,
상기 히트펌프는 공기를 가열 또는 냉각하여 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 축열재를 이용한 냉난방시스템.
The method of claim 5,
Wherein the heat pump is capable of supplying air by heating or cooling.
청구항 8에 있어서,
상기 축열 블록은 건축물의 바닥에 설치되는 것을 특징으로 하는 축열재를 이용한 냉난방시스템.
The method of claim 8,
Wherein the heat storage block is installed on a floor of a building.
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