KR100700636B1 - 냉·난방 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉·난방 시스템에 관한 것으로, 물을 소정 온도이하로 냉각시켜 배출시키는 냉각수단; 물을 소정 온도이상으로 가열시켜 배출시키는 가열수단; 상기 냉각수단 또는 가열수단에서 배출된 물의 흐름을 선택적으로 차단 또는 개방시키는 개폐수단; 상기 냉각수단, 가열수단 및 개폐수단을 제어하는 제어패널; 실내의 바닥, 천장 또는 벽 중에서 어느 하나 이상으로 설치되어 상기 냉각수단 또는 가열수단으로부터 공급된 물을 송수하는 송수관을 포함하여 실내의 바닥, 천장 또는 벽면에 송수관을 설치하여 냉방하거나 난방을 선택적으로 할 수 있도록 한 것이다.
냉방, 난방, 송수관, 송수 세관, 가열수단, 냉각수단

Description

냉·난방 시스템{Warm and Cold System}
도 1은 본 발명에 따른 냉·난방 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예로서, 송수관의 배관상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예로서, 송수관의 배관상태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 제3 실시예로서, 송수관의 배관상태를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 지지부재의 구성도,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 송수관을 배관하여 설치한 상태를 나타낸 단면도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 제어패널 12: 설정부
14: 표시부 16: 제어부
20: 개폐수단 22: 냉각수단
24: 가열수단 30: 송수관
32: 공급관 34: 배출관
36: 송수 세관 40: 지지부재
52, 62, 66, 72: 보온재 50: 바닥체
60: 천장체 70: 벽체
본 발명은 냉·난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내의 바닥, 천장 또는 벽면에 송수관을 설치하여 냉방하거나 난방을 선택적으로 할 수 있도록 한 냉·난방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 난방을 하기 위한 에너지는 화석연료나 목재를 연소시켜 발생하는 에너지를 직접 이용하거나 또는 태양열이나 지열, 풍력, 조력, 수력 등 자연으로부터 에너지를 얻어 이용한다. 더욱이 상기 에너지원을 축적하였다가 용이하게 이용할 수 있도록 하기 위하여 전기에너지로 변환하는 것이 대부분이다.
그리고 난방은 연료를 직접 연소시켜 열에너지를 발생시키는 난로나 온돌의 형태가 있고, 열에너지로 물을 데워 온수를 순환시키는 라디에이터, 온수보일러 등이 있다. 또한, 전기에너지를 이용하는 경우에는 전기장판이나 전기담요, 온풍기, 온열매트 등이 포함된다.
이와 같이 소정 공간이나 바닥을 난방하기 위하여 사용하는 난방장치로서 전기에너지를 많이 이용한다.
소정 공간의 바닥을 난방하기 위하여 사용하는 난방장치로서 전기에너지가 많이 이용되고 있고, 전기에너지를 이용한 난방장치는 전기장판이나 전기담요 등이 있고, 건강보조 또는 물리치료용으로 사용하는 온열 매트 등이 있다.
종래에 전기에너지를 열에너지로 변환시키는 열전소자가 많이 이용되고 있 다. 전기에너지는 급속 난방에 유리하고 설치비용이 상대적으로 저렴한 편이지만, 전자기파의 발생, 열전소자의 단락에 의한 화재위험도가 높다. 이에 비하여 물을 데워 온수관을 통하여 온수를 공급하여 난방을 하는 경우에는 온도상승이 다소 느리고, 설치비용이 상대적으로 높은 편이지만, 비교적 안전하고, 온수의 잔열을 이용할 수 있으며, 전기에너지나 연료 등을 사용할 수 있다.
또한, 실내 공간을 냉방하기 위해서는 바람을 송풍시켜 데워진 열을 식히는 선풍기가 사용되고, 또, 실내의 데워진 공기를 냉각시키는 에어컨이 주로 사용되고 있다. 선풍기는 모터를 이용하여 송풍용 회전날개를 회전시켜 공기의 흐름을 변화시킴으로서 냉방을 하는 것으로 항상 공기의 흐름이 존재하고, 에어컨은 냉매를 이용하여 더운 공기와 찬 공기의 대류 및 열 교환으로 냉방을 하는 것이다.
또한, 냉방과 난방을 겸할 수 있는 냉·온방장치가 있는데, 이는 냉방을 위하여 냉매를 순환시켜 찬 공기를 송풍시키고, 난방을 위하여 열선을 구동시켜 열선으로부터 발생되는 열을 송풍시킴으로 냉방 또는 난방을 하도록 되어 있다.
그러나 종래에 냉방과 난방을 겸용으로 적용하는 시스템의 경우는 냉매나 열선 등을 이용함으로서 전기에너지의 소모가 많고, 공간이 밀폐되어 있지 않을 경우에는 냉각 또는 데워진 공기의 소실로 에너지 낭비가 큰 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제를 해소하기 위하여, 냉수 또는 온수를 공급하는 송수관을 바닥, 천장 또는 벽 등에 배관하여 실내를 냉방 또는 난방하는 냉·난방 시스템을 제공하기 위한 것이 목적이다.
더욱이 본 발명은 전원주택, 조립식 건축물, 일반주택, 아파트 등의 실내의 바닥, 천장 또는 벽 등에 직경이 작고 배열 간격이 좁은 세관을 통하여 냉각 또는 가열된 물을 송수함으로서 냉방 및 난방의 접촉면적을 조밀하게 하고, 냉방 및 난방 효율과 에너지 절감효과를 도모하기 위한 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 위하여, 물을 소정 온도이하로 냉각시켜 배출시키는 냉각수단; 물을 소정 온도이상으로 가열시켜 배출시키는 가열수단; 상기 냉각수단 또는 가열수단에서 배출된 물의 흐름을 선택적으로 차단 또는 개방시키는 개폐수단; 상기 냉각수단, 가열수단 및 개폐수단을 제어하는 제어패널; 실내의 바닥, 천장 또는 벽 중에서 어느 하나 이상으로 설치되어 상기 냉각수단 또는 가열수단으로부터 공급된 물을 송수하는 송수관을 포함하여 이루어진 냉·난방시스템을 제공함으로써 달성될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 냉·난방 시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 제1 실시예로서 송수관의 배관상태를 나타낸 도면이다.
본 발명은 냉방과 난방을 선택적으로 운용할 수 있는 것으로, 통상의 전기에너지를 사용함으로 전기가 공급되는 어떤 곳에서도 적용이 가능하다.
먼저, 냉각수단(22)은 물을 소정 온도이하로 냉각시켜 배출시키는 것으로, 냉각수단(22)은 상온의 물을 송풍기로부터 공기를 송풍시켜 열교환기를 통하여 상 온의 물을 냉각시킨 후에 송수관을 통하여 공급시킨다. 또는 냉매를 사용하여 물을 냉각시킬 수도 있다. 이때, 상온의 물이 냉각되는 온도는 약 5∼15℃가 되도록 하는 것이 바람직하다.
가열수단(24)은 상온의 물을 소정 온도이상으로 가열시켜 배출시키는 것으로, 가열수단(24)은 상온의 물을 전기에너지를 이용한 가열기를 통하여 가열시켜 송수관을 통하여 공급시킨다. 이때, 상온의 물이 가열되는 온도는 약 40∼80℃가 되도록 하는 것이 바람직하다.
개폐수단(20)은 상기 냉각수단(22) 또는 가열수단(24)에서 배출된 물의 흐름을 선택적으로 차단 또는 개방시키는 것으로, 개폐수단(20)은 전자밸브가 포함되어 전기적인 신호로 개폐되도록 한다.
제어패널(10)은 상기 냉각수단(22)의 구동, 가열수단(24)의 구동 및 개폐수단(20)의 개폐작동 등을 제어하는 것으로, 제어패널(10)은 설정된 물의 온도를 냉각 또는 가열시켜 송수관(30)을 통하여 공급되도록 한다. 더욱이 제어패널(10)은 시스템의 작동 또는 정지, 냉방 또는 난방의 선택, 냉수 또는 온수의 온도, 냉방 또는 난방을 위한 바닥, 천장 또는 벽의 선택 및 작동시간을 설정하는 설정부(12)를 포함한다. 설정부(12)는 냉방 또는 난방온도를 키패드를 통하여 원하는 온도를 입력하거나 스위치의 조작으로 냉방 또는 난방온도를 설정할 수 있고, 설정부(12)는 송수관(30)이 설치된 실내의 바닥, 천장 또는 벽 등을 선택할 수도 있다. 또한, 제어패널(10)로서 표시부(14)는 상기 설정부(12)의 설정상태 및 동작상태를 시청각적으로 나타내는 것으로, 표시부(14)는 설정상태 및 동작상태를 LCD패널이나 7-세그먼트 등으로 가시적인 표시를 하거나 음성이나 알람 등으로가청적인 표시를 하는 것이다. 그리고 제어부(16)는 상기 설정부(12)의 설정 정보에 의거하여 냉각수단(22), 가열수단(24) 및 개폐수단(20)을 제어하는 것으로, 제어부(16)는 마이콤과 같은 제어용 집적회로 등이 포함되어 입력된 데이터를 판단하여 해당하는 제어신호를 출력하는 것이다.
송수관(30)은 실내의 바닥, 천장 또는 벽 중에서 어느 하나 이상으로 설치되어 상기 냉각수단(22) 또는 가열수단(24)으로부터 공급된 물을 송수하는 것으로, 송수관(30)은 상기 개폐수단(20)에 연결되어 냉수 또는 온수를 공급하는 공급관(32)과, 상기 공급된 냉수 또는 온수를 개폐수단(20)을 통하여 배출하는 배출관(34)과, 상기 공급관(32)과 배출관(34) 사이에 복수로 연결되어 냉수 또는 온수를 송수하는 송수 세관(36)을 포함한다.
그리고 상기 송수 세관(36)을 고정하고 지지하기 위한 지지부재(40)가 일정 간격으로 설치되고, 상기 송수관(30)의 공급관(32), 배출관(34), 송수 세관(36) 및 지지부재(40)의 재질은 폴리프로필렌(Poly Propylene; PP)을 적용하는 것이 바람직하다. 프로필렌
상기 송수 세관(36) 사이의 간격이 15-30mm이고, 내경은 1-3mm이며, 길이는 1-10m인 것을 적용하는 것이 바람직하다.
송수관의 배관 형태는 도 2의 제1 실시예로서, 공급관(32)과 배출관(34)이 이격된 거리, 즉 대향되게 위치하는 경우는 공급관(32)과 배출관(34) 사이에 송수 세관(36)이 직렬로 연결된 상태이다. 이는 냉각수단(22)이나 가열수단(24)으로부 터 개폐수단(20)을 통하여 공급관(32)으로 유입된 물이 송수 세관(36)을 통해 배출관(34)이 공급되고, 송수 세관(36)에서 열교환이 이루어진다. 이러한 배관 형태는 배관이 이루어지는 공간이 넓거나 긴 경우로서 바닥이나 천장 등에 적용될 수 있다.
또한, 송수관의 배관 형태로서 도 3의 제2 실시예로서, 공급관(32)과 배출관(34)이 동일한 위치에 설치되고, 공급관(32)으로부터 연결된 송수 세관(36)이 소정 거리까지 배관되었다가 공급관(32)과 동일한 위치에 있는 배출관(34)으로 다시 연결되는 형태이다. 이는 공급관(32)과 배출관(34)을 별도로 설치할 공간을 확보하지 못하거나 시공방법에 따른 배관을 하는 경우이다. 이러한 배관 형태는 배관이 이루어지는 공간이 다소 좁거나 짧은 경우로서 벽이나 천장에 매다는 형태의 시공에 적용하는 것이 좋다.
또한, 송수관의 배관 형태로서 도 4의 제3 실시예는 도 3의 제2 실시예와 유사한 형태이지만, 송수 세관(36)의 굴곡부(37)가 다른 형태이다. 즉 제2 실시예의 굴곡부(37)는 원형에 가깝지만, 제3 실시예의 굴곡부(38)는 반원형이다. 제2 실시예의 배관 형태로서 송수 세관(36)은 공급관(32)에서 공급된 물이 인접하는 송수 세관(36)을 통하여 공급되지만, 제3 실시예의 배관 형태는 송수 세관(36)의 공급관(32)에서 공급된 물이 다음 배출관(34)으로 공급되는 구조이다. 제2 실시예의 배관구조가 냉방 또는 난방을 하려는 면적을 보다 치밀하게 배열할 수 있고 송수 세관(36)이 겹치는 부분이 없지만 굴곡부(37)의 배관이 다소 까다로울 수 있다. 그러나 제3 실시예의 경우에는 굴곡부(38) 끼리 서로 포개져 겹쳐지지만, 배관은 다소 용이한 구조이다.
상기 다양한 배관 형태 및 구조는 배관하는 곳에 따라 변형될 수 있고, 열효율을 극대화시킬 수 있는 형태 및 구조로 설치하는 것이 바람직하다.
그리고 송수 세관(36)을 배관할 때에는 송수 세관(36)이 흐트러지거나 포개지는 것을 방지하기 위하여 송수 세관(36)의 외경을 지지할 수 있는 복수의 요홈이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이는 해당 면적에 대한 고른 냉방이나 난방이 이루어지도록 하기 위한 것이다. 또한, 송수 세관(36)을 지지할 수 있는 지지부재(40)를 소정 간격으로 적용하는 것이 좋고, 지지부재(40)는 사다리와 같은 형태로 한 쌍으로 이루어지는 좋다.
더욱이 지지부재(40)는 도 5와 같이, 소정 간격을 유지하면서 복수의 지지라인(41, 42)으로 이루어지고, 지지라인 사이에는 지지라인(41, 42)을 소정 간격으로 이격시키는 지지바(44)가 구성된다.
다음으로, 본 발명의 송수관(30)을 바닥, 천장 또는 벽 등에 매설하여 배관하는 형태로서, 도 6a는 소정 면적을 갖는 바닥을 냉방 또는 난방하기 위한 구조이다.
이는 콘크리트나 흙 또는 목질 등으로 이루어진 바닥체(50)에 송수관(30), 특히 송수 세관(36)을 지지부재(40)에 배열한 다음에 송수 세관(36)의 상하에 소정 두께로 보온재(52)를 적층한다. 보온재(52)는 송수 세관(36)을 통해서 흐르는 냉수나 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것으로, 목질이나 합성수지 또는 흙이나 콘크리트 등으로서 내열성 재질을 적용하는 것이 좋다. 보온재(52)의 적층 후에는 바닥재(54)로서 카페트나, 마루판 또는 장판지 등을 깔게 된다.
그리고 도 6b는 천장에 매설하여 배관하는 형태로서, 천장을 이루는 천장체(60)에 송수 세관(36)을 지지부재(40)에 배열한 다음에 송수 세관(36)의 상하에 소정 두께의 보온재(62)를 적층한다. 보온재(62)는 송수 세관(36)을 통해서 흐르는 냉수나 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것으로, 목질이나 합성수지 또는 흙이나 콘크리트 등으로서 내열성 재질을 적용하는 것이 좋다. 보온재(62)의 적층 후에는 천장 마감재(64)로서 직물지나 도배지 또는 페인트 등을 바르거나 접착시킨다.
또한, 도 6c는 천장에 매설하여 배관하지 않고 천장으로부터 일정 간격을 두고 송수관(30), 즉 송수 세관(36)을 배열하는 것으로, 보온재(66)를 천장체(60)에 고정수단(67) 등을 매달아 지지할 수 있도록 하고, 보온재(66)의 상단에 지지부재(40)에 배열된 송수 세관(36)을 고정시킨 것이다. 이는 천장으로부터 더운 열기가 실내에 전달되도록 대류시킬 수 있도록 한 것이다.
또한, 도 6d는 벽에 매설하여 배관하는 형태로서, 벽을 이루는 벽체(70)에 송수 세관(36)을 지지부재(40)에 배열한 다음에 송수 세관(36)의 상하에 소정 두께의 보온재(72)를 적층한다. 보온재(72)는 송수 세관(36)을 통해서 흐르는 냉수나 온수의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 것으로, 목질이나 합성수지 또는 흙이나 콘크리트 등으로서 내열성 재질을 적용하는 것이 좋다. 보온재(72)의 적층 후에는 벽 마감재(74)로서 직물지나 도배지 또는 페인트 등을 바르거나 접착시킨다.
이와 같이 바닥이나 천장 또는 벽에 송수관(30)을 배열하여 실내를 냉방 또는 난방할 수 있도록 하고, 필요에 따라 또는 배관 형태나 배관 목적 등을 고려하여 해당하는 면적에 배관을 선택적으로 또는 전체 면적에 걸쳐 설치할 수도 있다.
이렇게 설치된 냉·난방 시스템은 사용자가 제어패널(10)을 통하여 냉방 및 난방, 그리고 온도의 설정 등으로 이루어지고, 제어패널(10)의 제어부(16)는 설정된 정보에 근거하여 개폐수단(20)을 개폐하여 냉각수단(22) 또는 가열수단(24)으로부터 찬물 또는 더운물을 송수관(30)을 통하여 공급시킬 수 있고, 바닥, 천장 또는 벽 등의 원하는 면적 및 위치를 선택하여 가동시킬 수도 있다.
본 발명의 냉·난방 시스템은 사계절용으로 실외온도에 따라 실내온도를 항상 일정하기 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 저렴한 비용으로 고효율의 냉방 또는 난방을 할 수 있도록 한 것이다.
상술한 실시예에 의한 본 발명의 냉·난방 시스템은 물을 송수하는 송수관을 냉각수단과 가열수단에 연결하고, 이를 제어함으로서, 송수관의 송수 세관을 바닥, 천장 또는 벽 등에 선택적으로 설치하여 실내를 냉방 및 난방하는 것으로, 전기에너지를 주로 사용함으로서 전기가 공급되는 어느 장소에도 적용이 가능하고, 특히 전원주택이나 가건물 등에 배관하여 설치하거나 또는 기존의 건물에도 바닥, 천장 또는 벽 등에 배관하여 설치함으로서 저렴한 비용으로 고효율의 냉방 및 난방을 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 송수 세관은 녹이 슬거나 송수관 내에서 이물질이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 가볍고 열에 강하고 보온효과가 뛰어나 반영구적인 냉방 및 난방을 도모할 수 있는 등의 다양한 장점이 있는 것인 바, 상술한 실시예에만 한정되지 않고, 당업자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 물을 소정 온도이하로 냉각시켜 배출시키는 냉각수단과, 물을 소정 온도이상으로 가열시켜 배출시키는 가열수단과, 상기 냉각수단 또는 가열수단에서 배출된 물의 흐름을 선택적으로 차단 또는 개방시키는 개폐수단과, 상기 냉각수단, 가열수단 및 개폐수단을 제어하는 제어패널과, 실내의 바닥, 천장 또는 벽 중에서 어느 하나 이상으로 설치되어 상기 냉각수단 또는 가열수단으로부터 공급된 물을 송수하는 송수관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 냉·난방시스템에 있어서,
    상기 송수관은 상기 개폐수단에 연결되어 냉수 또는 온수를 공급하는 공급관과, 상기 공급된 냉수 또는 온수를 개폐수단을 통하여 배출하는 배출관과, 상기 공급관과 배출관 사이에 일정한 조밀한 간격을 두고 나란히 연결되어 상기 공급관으로부터 공급된 냉수 또는 온수를 배출관으로 이동시키면서 냉방 또는 난방을 하는 직경이 미세한 송수 세관을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉·난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급관과 배출관 사이에 나란히 연결되는 송수 세관 사이의 일정한 간격은 15-30mm 범위 내이고, 송수 세관의 내경은 1-3mm인 것을 특징으로 하는 냉·난방 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송수 세관을 고정하고 지지하기 위한 지지부재가 송수세관과 직각방향으로 일정 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 냉·난방 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송수관의 공급관, 배출관, 송수 세관의 재질은 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 냉·난방 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송수관으로 공급되는 물의 냉각온도는 5∼15℃이고, 송수관으로 공급되는 물의 가열온도는 40∼80℃인 것을 특징으로 하는 냉·난방 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어패널은
    시스템의 작동 또는 정지, 냉방 또는 난방의 선택, 냉수 또는 온수의 온도, 냉방 또는 난방을 위한 바닥, 천장 또는 벽의 선택 및 작동시간을 설정하는 설정부와,
    상기 설정부의 설정상태 및 동작상태를 시청각적으로 나타내는 표시부와,
    상기 설정부의 설정 정보에 의거하여 냉각수단, 가열수단 및 개폐수단을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉·난방 시스템.
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