KR20220164317A - 화재예방이 가능한 상수도 냉방장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상수도 냉방장치는, 냉수가 일측을 통해 유입되고 타측을 통해 유출되며, 실내 공기와 열교환하는 열교환기; 상기 열교환기의 일측에 연결되어 상기 열교환기에 상기 냉수를 공급하는 냉수외부공급관; 상기 열교환기를 통과한 상기 냉수가 저장되는 저수조; 상기 열교환기와 상기 저수조를 연결하는 냉수내부공급관; 그리고 상기 저수조로부터 상기 냉수를 공급받는 수전을 포함한다. 상기 상수도 냉방장치는, 상기 냉수외부공급관에 설치되는 삼방밸브; 그리고 상기 열교환기를 우회하여 상기 삼방밸브와 상기 냉수내부공급관을 연결하는 우회관을 더 포함하며, 상기 삼방밸브는 상기 냉수를 상기 열교환기로 공급하는 냉방상태 및 상기 냉수를 상기 우회관으로 공급하는 대기상태로 전환가능하다. 상기 상수도 냉방장치는, 상기 냉수내부공급관에 연결되어 상기 저수조에 공급되는 상기 냉수의 유량을 조절하는 유량밸브를 더 포함할 수 있다.

Description

화재예방이 가능한 상수도 냉방장치{APPARATUS FOR AIR CONDITIONING USING WATERWORKS}
본 발명은 냉방장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상수도를 이용하여 효과적인 냉방이 가능한 냉방장치에 관한 것이다.
한여름에 기온이 올라갈 경우, 통상적으로 에어콘을 통해 냉방을 하며, 에어콘은 공기를 냉각시킨 후 냉각된 공기를 주거공간 내부에서 강제 순환시킴으로써 냉방을 가능하게 한다.
그런데, 에어콘을 이용한 냉방방식의 경우, 냉방을 위하여 많은 에너지가 소모됨으로써 많은 경제적인 부담이 되었다. 또한, 순환되는 냉각 공기가 매우 낮은 온도인 증발기를 통과하는 과정에서 공기 내의 수분이 증발기 표면에서 응축되고 이로 인해 매우 건조한 상태가 되기 때문에, 장시간 에어콘을 사용할 경우 코점막 건조증, 알레르기성 비염, 감기, 각종 기관지염과 같은 냉방병을 유발시켰다.
또한, 냉방은 별도의 냉방장치인 고가의 에어컨을 이용하여 수행하므로, 냉방을 위하여 에어컨을 별도로 설치해야 하는 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 2009-0046002호(2009.05.11.)
본 발명의 목적은 주택이나 아파트 등 대부분의 건물에 설치되어 있는 상수도 시설을 통해 실내 냉방이 가능한 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상수도 시설을 통해 공급된 냉수를 이용하여 낮은 에너지 소모량으로도 냉방이 가능한 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상수도 냉방장치는, 냉수가 일측을 통해 유입되고 타측을 통해 유출되며, 실내 공기와 열교환하는 열교환기; 상기 열교환기의 일측에 연결되어 상기 열교환기에 상기 냉수를 공급하는 냉수외부공급관; 상기 열교환기를 통과한 상기 냉수가 저장되는 저수조; 상기 열교환기와 상기 저수조를 연결하는 냉수내부공급관; 그리고 상기 저수조로부터 상기 냉수를 공급받는 수전을 포함한다.
상기 상수도 냉방장치는, 상기 냉수외부공급관에 설치되는 삼방밸브; 그리고 상기 열교환기를 우회하여 상기 삼방밸브와 상기 냉수내부공급관을 연결하는 우회관을 더 포함하며, 상기 삼방밸브는 상기 냉수를 상기 열교환기로 공급하는 냉방상태 및 상기 냉수를 상기 우회관으로 공급하는 대기상태로 전환가능하다.
상기 상수도 냉방장치는, 상기 냉수내부공급관에 연결되어 상기 저수조에 공급되는 상기 냉수의 유량을 조절하는 유량밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 냉방공간의 상부에 설치되며, 상기 상수도 냉방장치는 상기 열교환기의 전방배관 또는 후방배관에 설치되어 상기 냉수를 상기 냉방공간에 분사가능한 스프링쿨러 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 상수도 냉방장치는, 상기 열교환기에 연결되어 상기 열교환기를 통과하여 냉각된 상기 실내 공기를 냉방공간에 공급하는 공급덕트; 그리고 상기 냉방공간에 연결되어 상기 냉방공간으로부터 상기 실내 공기를 회수하여 상기 열교환기에 공급하는 회수덕트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상수도 시설을 통해 공급된 냉수를 이용하여 실내 공기를 냉각할 수 있으며, 이를 통해 냉방이 이루어질 수 있다. 특히, 여름철의 실내 온도는 30도 전후인 반면, 냉수 온도는 15도 전후이므로, 낮은 에너지 소모량으로도 냉방이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 8을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 냉방장치는 열교환기(20)에 연결된 냉수외부공급관(1)을 포함한다. 냉수외부공급관(1)은 내부에 냉수가 흐르며, 냉수는 상수도에서 공급되는 수돗물이다.
즉, 일반적으로 저렴한 요금으로 안정적으로 공급되는 수돗물을 냉매로 사용하여 실내 공기를 냉각하며, 수돗물은 공기에 비해 비열이 높은 액체이므로 무더운 여름철에 실내 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다. 수돗물은 계절에 따른 온도가 달라지며, 기온이 30℃인 여름을 기준으로 약 15℃를 나타낸다. 다만, 본 실시예와 달리, 냉수는 지하수일 수 있으며, 이 경우 온도는 약 10℃를 나타낸다.
냉수외부공급관(1)은 상수도 시설에 연결되어 상수도 시설로부터 냉수를 공급받아 열교환기(20)에 공급한다. 열교환기(20)는 대기 중에 노출되도록 설치되어 실내 공기가 열교환기(20)의 외부를 따라 유동할 수 있으며, 이 과정에서 열교환기(20)의 내부를 흐르는 냉수와 열교환이 이루어져 냉각될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 열교환기(20)는 냉방공간에 직접 설치되어 냉방공간 내의 실내 공기를 직접 냉각하거나, 별도의 공간에 설치된 상태에서 덕트를 통해 냉각된 실내 공기가 냉방공간에 공급되어 냉방공간 내의 실내 공기를 냉각할 수 있다.
냉수내부공급관(7)은 열교환기(20)에 연결되며, 열교환기(20)를 통과한 냉수는 냉수내부공급관(7)을 통해 저수조(40)로 이동할 수 있다. 저수조(40)는 냉수를 저장하며, 실내의 욕실이나 주방 등에 설치된 수전(50)에 연결되어 냉수를 공급할 수 있다. 따라서, 사용자의 필요에 따라 냉수는 수전(50)을 통해 사용자에게 공급될 수 있다.
한편, 계량기(2)는 실외에 설치되어 냉수외부공급관(1)으로 공급되는 냉수의 유량을 누적하여 측정한다. 삼방밸브(10)는 냉수외부공급관(1) 상에 설치되며, 삼방밸브(10)를 통해 냉수는 열교환기(20) 또는 우회관(4)을 선택하여 흐를 수 있다. 우회관(4)은 열교환기(20)를 우회하여 삼방밸브(10)와 냉수내부공급관(7)을 연결한다.
이하, 도 1을 참고하여 냉방장치의 작동을 설명하기로 한다.
먼저, 사용자가 설정한 온도에 따라, 냉방장치는 실내 온도가 설정 온도 미만이면 대기상태로 전환되고 실내 온도가 설정 온도 이상이면 냉방상태로 전환되며, 별도의 온도 센서(도시안함)가 냉방공간에 설치되어 실내 온도를 측정할 수 있고, 온도 센서에 전기적으로 연결된 제어기(도시안함)가 실내 온도에 따라 냉방장치를 대기상태 또는 냉방상태로 전환할 수 있다. 즉, 제어기는 후술하는 삼방밸브(10) 및 유량밸브(30) 등에 전기적으로 연결되며, 삼방밸브(10) 및 유량밸브(30)를 조절하여 냉방장치를 대기상태 또는 냉방상태로 전환할 수 있다.
삼방밸브(10)는 대기상태인 경우 열교환기(20)에 공급되는 냉수를 차단하고 우회관(4)으로 공급되는 냉수를 허용하며, 냉방상태인 경우 열교환기(20)에 공급되는 냉수를 허용하고 우회관(4)으로 공급되는 냉수를 차단할 수 있다.
삼방밸브(10)가 냉방상태인 경우, 냉수는 열교환기(20)를 통과하면서 실내 공기와 열교환하여 실내 공기는 냉각되고 실내공간은 냉방될 수 있다. 열교환기(20)를 통과한 냉수는 냉수내부공급관(7)을 통해 저수조(40)에 저장되고, 이때, 냉수는 열교환기(20)를 통해 실내 공기와 열교환이 이루어진 이후이므로, 삼방밸브(10)를 통과할 때의 온도보다 높다.
이때, 유량밸브(30)는 수전(50)을 통해 냉수가 소비될 경우, 소비되는 냉수의 유량에 비례하여 저수조(40)로 이동하는 냉수의 유량을 조절할 수 있으며, 소비되는 냉수의 유량은 별도의 센서(예를 들어, 저수조(40)의 수위센서 등)를 통해 측정될 수 있다. 저수조(40)로 이동하는 냉수의 유량은 열교환기(20)에 공급되는 냉수의 양과 대체로 일치할 수 있다. 그러나, 본 실시예와 달리, 저수조(40)의 용량을 감안하여 냉수내부공급관(7)을 통해 냉수를 드레인하거나 저수조(40)에서 냉수를 드레인하는 경우도 고려할 수 있다.
수전(50)을 통해 냉수가 소비되지 않을 경우, 유량밸브(30)는 저수조(40)의 수위에 반비례하여 저수조(40)로 이동하는 냉수의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 저수조(40)의 최고 수위에서 냉수의 유량을 0, 최저 수위에서 냉수의 유량을 100으로 할 수 있다. 그러나, 본 실시예와 달리, 저수조(40)의 용량을 감안하여 냉수내부공급관(7)을 통해 냉수를 드레인하거나 저수조(40)에서 냉수를 드레인하는 경우도 고려할 수 있다.
삼방밸브(10)가 대기상태인 경우, 냉수는 우회관(4)을 통해 저수조(40)에 저장되며, 열교환기(20)를 통과하지 않는다. 이때, 유량밸브(30)는 수전(50)을 통해 냉수가 소비될 경우, 소비되는 냉수의 유량에 비례하여 저수조(40)로 이동하는 냉수의 유량을 조절할 수 있으며, 소비되는 냉수의 유량은 별도의 센서(예를 들어, 저수조(40)의 수위센서 등)를 통해 측정될 수 있다. 그러나, 본 실시예와 달리, 저수조(40)의 용량을 감안하여 냉수내부공급관(7)을 통해 냉수를 드레인하거나 저수조(40)에서 냉수를 드레인하는 경우도 고려할 수 있다.
이와 달리, 수전(50)을 통해 냉수가 소비되지 않을 경우에도, 저수조(40)의 수위가 기설정된 수치 미만인 경우 저수조(40)로 이동하는 냉수의 유량을 0 초과로 할 수 있으며(예를 들어, 저수조(40)의 수위에 반비례), 기설정된 수치 이상인 경우 냉수의 유량을 0으로 할 수 있다. 그러나, 본 실시예와 달리, 저수조(40)의 용량을 감안하여 냉수내부공급관(7)을 통해 냉수를 드레인하거나 저수조(40)에서 냉수를 드레인하는 경우도 고려할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 열교환기(20)는 냉방공간(S)의 상부에 설치될 수 있으며, 냉방공간(S) 내의 실내 공기가 열교환기(20)의 외부를 따라 유동하는 과정에서 열교환기(20)의 내부를 흐르는 냉수와 열교환이 이루어져 냉각될 수 있다.
스프링쿨러 노즐(25,26)은 열교환기(20)의 전방배관(22) 또는 후방배관(24)에 별도로 설치될 수 있다. 스프링쿨러 노즐(25,26)은 화재시 고온에서 파손되며, 스프링쿨러 노즐(25,26)을 통해 전방배관(22) 또는 후방배관(24)을 흐르는 냉수를 분사하여 화재를 진압할 수 있다.
또한, 별도의 환기팬(F)이 열교환기(20)의 하부에 설치되거나 상부에 설치될 수 있으며, 이를 통해 실내 공기의 순환을 촉진하여 실내 공기의 열교환 또는 냉각을 촉진할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 열교환기(20,20')가 냉수외부공급관(1)으로부터 분기된 공급관을 통해 병렬연결될 수 있으며, 각각의 열교환기(20,20')는 서로 다른 냉방공간(S1,S2)의 상부에 각각 설치될 수 있다. 별도의 개폐밸브(도시안함)가 각 분기관에 설치될 수 있으며, 각 냉방공간(S1,S2)의 냉방 여부에 따라 개폐밸브는 분기관을 개폐하여 열교환기(20,20')에 대한 냉수공급을 허용하거나 차단할 수 있다. 이외에 생략된 설명은 앞서 제1 실시예에 대한 설명이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 도 5에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 열교환기(20,20')가 하나의 냉수외부공급관(1)에 직렬연결될 수 있으며, 각각의 열교환기(20,20')는 서로 다른 냉방공간(S1,S2)의 상부에 각각 설치될 수 있다. 이외에 생략된 설명은 앞서 제1 실시예에 대한 설명이 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 냉방장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 8은 도 5에 도시한 열교환기가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다. 앞서 설명한 실시예와 달리, 열교환기(20)는 냉방공간이 아닌 별도의 공간에 설치되며, 열교환기(20)를 통해 냉각된 실내 공기는 덕트(D)를 통해 냉방공간(S1,S2)에 공급될 수 있다.
즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 냉각된 실내 공기는 공급덕트(D1)를 통해 서로 다른 냉방공간(S1,S2)에 공급되어 냉방을 제공하며, 다시 각 공간의 실내 공기는 회수덕트(D2)를 통해 회수되어 열교환기(20)로 공급되고 열교환기(20)를 통해 재냉각된 후 다시 공급덕트(D1)를 통해 냉방공간(S1,S2)에 재공급된다. 또한, 복수의 공급덕트(D1)에 각각 설치된 댐퍼(도시안함)는 각 냉방공간(S1,S2)의 냉방 여부에 따라 공급덕트(D1)를 개폐할 수 있다. 이외에 생략된 설명은 앞서 제1 실시예에 대한 설명이 적용될 수 있다.
본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (5)

  1. 냉수가 일측을 통해 유입되고 타측을 통해 유출되며, 실내 공기와 열교환하는 열교환기;
    상기 열교환기의 일측에 연결되어 상기 열교환기에 상기 냉수를 공급하는 냉수외부공급관;
    상기 열교환기를 통과한 상기 냉수가 저장되는 저수조;
    상기 열교환기와 상기 저수조를 연결하는 냉수내부공급관; 및
    상기 저수조로부터 상기 냉수를 공급받는 수전을 포함하는, 상수도 냉방장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상수도 냉방장치는,
    상기 냉수외부공급관에 설치되는 삼방밸브; 및
    상기 열교환기를 우회하여 상기 삼방밸브와 상기 냉수내부공급관을 연결하는 우회관을 더 포함하며,
    상기 삼방밸브는 상기 냉수를 상기 열교환기로 공급하는 냉방상태 및 상기 냉수를 상기 우회관으로 공급하는 대기상태로 전환가능한, 상수도 냉방장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상수도 냉방장치는,
    상기 냉수내부공급관에 연결되어 상기 저수조에 공급되는 상기 냉수의 유량을 조절하는 유량밸브를 더 포함하는, 상수도 냉방장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 냉방공간의 상부에 설치되며,
    상기 상수도 냉방장치는 상기 열교환기의 전방배관 또는 후방배관에 설치되어 상기 냉수를 상기 냉방공간에 분사가능한 스프링쿨러 노즐을 더 포함하는, 상수도 냉방장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상수도 냉방장치는,
    상기 열교환기에 연결되어 상기 열교환기를 통과하여 냉각된 상기 실내 공기를 냉방공간에 공급하는 공급덕트; 그리고
    상기 냉방공간에 연결되어 상기 냉방공간으로부터 상기 실내 공기를 회수하여 상기 열교환기에 공급하는 회수덕트를 더 포함하는, 상수도 냉방장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20090046002A1 (en) 2005-10-19 2009-02-19 General Atomics, Inc. Compact radar test range

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