KR100975201B1 - Integration heating, cooling and ventilation system in energy saving house - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초에너지 절약 주택에 적용되는 냉난방시스템 및 냉난방 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 예를 들어 등유기준으로 에너지 소비량이 3 리터-1년 이하인 초에너지 절약 주택에서, 지열 열교환기에 의해 열교환이 이루어진 순환수를 이용하여 최적의 온도 및 습도환경을 조성하고 환기를 병행함으로써, 주택의 냉난방 및 환기에 소요되는 에너지를 절약할 수 있는 새로운 구조의, 초에너지 절약 주택의 지열활용 환기병용 냉난방시스템 및 냉난방 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling and heating system and an air-conditioning method applied to a super-energy saving house. More specifically, in an ultra-energy saving house having an energy consumption of 3 liters or less on kerosene basis, for example, heat exchange is performed by a geothermal heat exchanger. By creating the optimal temperature and humidity environment by using the circulated water and ventilation in parallel, the air-conditioning and ventilation system for the geothermal utilization ventilation of the ultra-energy-saving house of the new structure that can save the energy required for heating and cooling the house and ventilation and It relates to a heating and cooling method.
획기적인 단열구조 즉, 외벽의 열관류율 0.15W/ ㎡K 이하이고, 기밀도 1.5회/hr (50Pa) 이하의 단열구조를 가지고 있어 등유기준으로 3리터-1년 이하의 에너지소비량을 가지는 초에너지 절약 주택이 개발되어 있다. 초에너지 절약 주택은, 현행 에너지이용합리화법 제21조에 규정에 따른 건물에너지효율등급 1등 이상의 건물로서 표준주택대비 에너지절감율 33.5%이상인 주택을 의미한다. 이러한 초에너지 절약 주택은 획기적인 단열구조를 가지고 있어 에너지소비량의 기존의 주택보다도 월등이 낮다는 특징을 가지고 있다. Innovative thermal insulation structure, that is, ultra-heat-saving house with less than 0.15W / m2K heat permeability of the outer wall and air-tightness 1.5 times / hr (50Pa) or less, and consumes less than 3 liters per year on kerosene. Is developed. An ultra-energy-saving house means a house with a building energy efficiency rating of 1st or higher as defined in
우리나라 주택구조에서는 일반적으로 바닥복사 난방(예를 들면, 온돌 난방)을 이용하고 있는데, 앞서 정의한 초에너지 절약 주택의 경우, 냉방 또는 난방에 필요한 부하량 즉, 냉난방 부하량이 작기 때문에 일반적인 종래의 바닥복사 난방을 초에너지 절약 주택에 적용하는 경우, 여름철에는 과냉의 문제가 발생하고, 겨울철에는 과열의 문제가 발생하므로, 위에서 정의한 초에너지 절약 주택에 적용하기에는 부적합하였으며, 현재까지 위에서 정의한 바와 같이 에너지 소비량이 매우 적은 초에너지 절약 주택에 적합한 바닥복사 냉난방시스템은 제안되어 있지 아니한 실정이다. In the Korean housing structure, floor radiant heating (for example, underfloor heating) is generally used. In the case of the ultra-energy-saving house defined above, the conventional floor radiant heating is generally required because the load required for cooling or heating is low. Is applied to the super-energy-saving house, it is not suitable to apply to the super-energy-saving house as defined above because the problem of overcooling occurs in the summer and the problem of overheating in the winter. There is no proposed floor radiant heating and cooling system suitable for small, ultra-energy saving homes.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 충족하기 위하여 개발된 것으로서, 앞서 정의한 초에너지 절약 주택의 바닥복사 냉난방을 위한 시스템으로서, 최적의 온열환경 및 습도환경을 조성하고 에너지를 혁신적으로 절약할 수 있는 바닥복사 냉난방시스템 및 냉난방 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to meet the problems and needs of the prior art as described above, as a system for radiant heating and heating of the above-described super-energy-saving house, to create an optimal heating environment and humidity environment and innovatively save energy An object of the present invention is to provide a floor radiant heating and cooling system and a cooling and heating method.
본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 초에너지 절약 주택의 바닥복사 냉난방을 위한 시스템으로서, 외기 온도가 0℃ 이하인 겨울철에는 바닥패널에 35~40℃의 물을 순환시켜 난방을 하며, 여름철에는 약 20℃의 물을 순환시켜 바닥 복사 냉방을 하고, 외부 공기("외기")는 지중덕트를 통해 공급하되 냉각코일을 이용하여 고온다습한 공기를 제습한 상태로 실내에 공급함으로써 바닥 복사면에 결로를 방지하면서도 연중 쾌적한 온도를 유지할 수 있는 초에너지 절약 주택의 지열활용 환기병용 바닥복사 냉난방시스템과 냉난방 방법이 제공된다. In the present invention, in order to achieve the above object, as a system for heating and cooling the floor radiation of the ultra-energy-saving house, in the winter when the outside temperature is 0 ℃ or less in the winter by heating the water in the floor panel 35 ~ 40 ℃, in the summer The radiant floor is cooled by circulating water at about 20 ℃, and the outside air (“outside air”) is supplied through the underground duct, but is supplied to the room by supplying the humidified air to the room by dehumidifying it by using a cooling coil. A floor radiant heating and cooling system and a heating / cooling method for geothermal utilization ventilation of ultra-energy-saving houses that prevent condensation and maintain a comfortable temperature throughout the year are provided.
구체적으로 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 초에너지 절약 주택에 대해 지열을 이용하여 복사 냉난방을 하며 환기와 대류에 의한 냉난방을 하는 냉난방시스템으로서, 바닥 복사에 의하여 실내를 냉방 또는 난방하는 복사 냉난방 시스템과, 외기를 이용하여 실내를 환기시키고 대류에 의해 냉방 또는 난방하는 환기-대류 시스템과, 상기 복사 냉난방 시스템에 이용되는 제1 순환수 및 상기 환기-대류 시스템에 이용되는 제2 순환수에 대해 지열에 의하여 열교환을 시키는 지열 교환시스템을 포함하여 구성되며; 상기 복사 냉난방 시스템은, 실내에 설치되며 배관이 매설되어 있고 상기 배관에 제1 순환수가 공급되어 복사에 의해 냉방 또는 난방을 하게 되는 복사패널과, 상기 배관으로 제1 순환수를 공급하고 배관을 순환한 제1 순환수가 저장되는 제1 수저장탱크를 포함하여 구성되고; 상기 환기-대류 시스템은, 실내에 설치되어 외기를 실내로 유입시키는 실내 환기관과, 실내의 공기를 외부로 배출하는 배출관과, 지중에 매설되어 있으며 흡입된 외기가 통과되면서 1차 예열 또는 1차 예냉되는 지중덕트와, 실내로부터 배출관을 통해 배출되는 배출 공기와 제2 순환수에 의해, 상기 지중덕트로부터 유입된 외기의 습기와 온도를 조절한 후 상기 실내 환기관으로 보내는 전열교환 환기장치와, 상기 전열교환 환기장치로 제2 순환수를 공급하고 순환된 제2 순환수가 회수되는 제2 수저장탱크를 포함하여 구성되며; 상기 지열 교환시스템은, 상기 제1 수저장탱크 및 제2 수저장탱크에 저장된 제1 순환수 및 제2 순환수가 순환하여 지열에 의하여 열교환이 이루어지도록 하는 지열 열교환기와, 상기 제1 순환수 및 제2 순환수에 열을 가하거나 냉각시키는 히트 펌프를 포함하여 구성되고; 제1 순환수가 상기 배관을 순환함으로써 상기 복사패널의 복사에 의해 실내의 냉방 또는 난방이 이루어지며; 상기 실내 환기관을 통해 외기가 실내로 들어와서 배출관을 통해 외부로 배출됨으로써 실내의 환기가 이루어지되, 외기가 지중덕트를 통해 상기 전열교환 환기장치를 거치면서 외기의 습도와 온도가 조절되어 실내로 유입됨으로써 대류에 의한 냉방 또는 난방이 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 초에너지 절약 주택의 냉난방시스템이 제공 된다. Specifically, in order to achieve the above object, in the present invention, a radiant air-conditioning system that uses radiant heat for geothermal energy-saving houses and performs air conditioning and heating by ventilation and convection. A cooling and heating system, a ventilation-convection system that ventilates the room using outside air, and cools or heats it by convection, a first circulation water used for the radiative air conditioning system, and a second circulation water used for the ventilation-convection system. Geothermal heat exchange system for heat exchange by geothermal heat; The radiant air-conditioning system includes a radiant panel installed indoors and having a pipe embedded therein, the first circulation water being supplied to the pipe to cool or heat by radiation, and supplying the first circulation water to the pipe and circulating the pipe. A first water storage tank in which one first circulating water is stored; The ventilation-convection system includes an indoor ventilation pipe installed in the room and introducing outdoor air into the room, a discharge pipe discharging the indoor air to the outside, and a first preheating or primary precooling while the outdoor air sucked in the ground is passed through. A heat exchange ventilation device for controlling the moisture and temperature of the outside air introduced from the underground duct and sending it to the indoor ventilation pipe by means of the underground duct, the discharge air discharged through the discharge pipe from the room, and the second circulating water; A second water storage tank for supplying a second circulation water to the exchange ventilator and for recovering the circulated second circulation water; The geothermal heat exchange system includes a geothermal heat exchanger configured to circulate first and second circulation water stored in the first water storage tank and the second water storage tank to perform heat exchange by geothermal heat, and the first circulation water and the first water storage tank. Two heat pumps for heating or cooling the circulating water; Cooling or heating the room is performed by radiation of the radiation panel by circulating the pipe with a first circulation water; Outside air enters the room through the indoor ventilation pipe and is discharged to the outside through the discharge pipe, whereby indoor ventilation is performed, while outdoor air passes through the electrothermal exchange ventilation device through the underground duct, humidity and temperature of the outside air are controlled and introduced into the room. Thereby, the cooling and heating system of the ultra-energy saving house, characterized in that the cooling or heating by convection is further provided.
위와 같은 본 발명의 시스템에서, 상기 전열교환 환기장치에는, 제2 순환수가 흐르고 있어 외기와 접촉하여 열교환함으로써 외기를 예냉 또는 예열시키는 순환수 코일이 구비될 수 있으며, 상기 전열교환 환기장치에는, 배출관을 통하여 주택의 실내로부터 배출되는 공기의 열교환이 이루어짐과 동시에 지중덕트를 통해 유입되는 외기의 열교환이 이루어지는 열교환기가 포함되어 있어, 상기 전열교환 환기장치로 들어온 외기가 순환수 코일에 접촉하기 전에 상기 열교환기를 지나면서 예냉 또는 예열될 수도 있다. In the system of the present invention as described above, the pre-heat exchange ventilator, the second circulating water flows and may be provided with a circulating water coil for pre-cooling or preheating the outside air by heat exchange in contact with the outside air, the pre-heat exchange ventilator, discharge pipe A heat exchanger includes heat exchange of the air discharged from the interior of the house through the air duct and heat exchange of the outside air introduced through the ground duct, and the heat exchanger is performed before the outside air entering the electrothermal exchange ventilator contacts the circulating water coil. It may be precooled or preheated through the group.
또한 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 위와 같은 복사 냉난방 시스템, 환기-대류 시스템 및 지열 교환시스템을 이용하여 초에너지 절약 주택에 대해 지열을 활용하여 복사 냉난방을 하며 환기와 대류에 의한 냉난방을 하는 냉난방 방법으로서, 제1 순환수를 상기 배관로 순환시킴으로써 상기 복사패널의 복사에 의해 실내의 냉방 또는 난방이 이루어지도록 하며; 외기를 상기 지중덕트를 거쳐 상기 실내 환기관을 통해 실내로 공급하고 배출관을 통해 외부로 배출함으로써 실내를 환기시키되, 외기가 지중덕트를 통해 상기 전열교환 환기장치로 들어와서, 상기 열교환장치를 거치면서 외기의 열교환이 이루어지도록 하고, 후속하여 외기가 순환수 코일과 접촉하도록 하여 습도가 제거되고 열교환이 추가로 이루어지도록 한 상태로 실내 환기관을 통해 실내로 유입되도록 함으로써, 대류에 의한 냉방 또는 난방이 더 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 초에너지 절약 주택의 냉난방 방법이 제공된다. In addition, in the present invention, in order to achieve the above object, by using the above-mentioned radiant air-conditioning system, ventilation-convection system and geothermal heat exchange system to radiate air-conditioning by using geothermal heat for super-energy-saving house and cooling and heating by ventilation and convection A cooling and heating method comprising: circulating a first circulating water through the pipe so as to cool or heat a room by radiation of the radiation panel; The outside air is supplied to the room through the indoor duct through the underground duct and the outside is discharged through the discharge pipe to ventilate the room, but the outside air enters the electrothermal exchange ventilator through the underground duct, and passes through the heat exchange device. Heat exchange is performed, and the air is subsequently brought into contact with the circulating water coil to remove humidity and additional heat exchange to the room through the indoor ventilation pipe, thereby further cooling or heating by convection. There is provided a heating and cooling method for an ultra-energy-saving house, characterized in that the building.
본 발명에 의하면 초에너지 절약 주택에 대하여, 복사패널에 냉수를 흘려보내 이를 이용하여 냉방을 함으로써 과냉의 우려를 예방할 수 있다. 또한 본 발명은 유량조절이나 바이패스 장치 등 추가적인 장치가 없는 간단한 구조를 가지고 있으므로, 하자보수 및 유지관리가 편리하다는 장점이 있다. 특히, 본 발명은 초에너지 절약 주택에 대하여, 복사패널의 결로방지, 실내의 습도 조절, 및 제습을 위한 별도의 패키지 에어콘(PAC)이나 팬코일(FCU) 유닛의 설치가 필요 없으며, 종래에 필요하였던 외기보상제어나, 노점온도 제어, 미세유량조절밸브 및 3방 밸브가 필요 없게 되고, 간단한 온/오프 제어만으로도 적정한 습도와 냉방온도의 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있게 된다는 장점이 있다.According to the present invention, the super-energy-saving house can be cooled by using cold water flowing through the radiation panel, thereby preventing the risk of overcooling. In addition, the present invention has a simple structure without the additional device, such as a flow rate control or bypass device, there is an advantage that the maintenance and maintenance is convenient. In particular, the present invention does not require the installation of a separate package air conditioner (PAC) or fan coil (FCU) unit for preventing condensation of the radiation panel, controlling humidity in the room, and dehumidifying the ultra energy-saving house. The external air compensation control, dew point temperature control, fine flow control valve and three-way valve is not required, and a simple on / off control can maintain a comfortable indoor environment with proper humidity and cooling temperature.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are described as one embodiment by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation are not limited.
도 1에는 본 발명에 따른 초에너지 절약 주택의 지열활용 환기병용 냉난방시스템(이하, "통합냉난방시스템"이라고 약칭한다)의 구성을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a cooling and heating system for geothermal utilization ventilation bottle (hereinafter, referred to as "integrated cooling and heating system") of a super-energy saving house according to the present invention.
본 발명에 따른 통합냉난방시스템은, 앞서 정의한 초에너지 절약 주택 즉, 현행 에너지이용합리화법 제21조에 규정에 따른 건물에너지효율등급 1등 이상의 건물로서 표준주택대비 에너지절감율 33.5%이상인 주택에 구비되는 것으로서, 복사 냉난방 시스템(10)과, 환기-대류 시스템(20)과, 지열 교환시스템(30)을 포함하여 구성되어 있다. The integrated heating and cooling system according to the present invention is a super-energy-saving house defined above, that is, a building having an energy efficiency rating of 1st class or higher as defined in
우선 본 발명에 따른 복사 냉난방 시스템(10)은, 바닥 복사에 의하여 초에너지 절약 주택의 내부를 냉방 또는 난방하는 것으로서, 초에너지 절약 주택 내에 설치되며 배관(11)이 매설되어 있고 상기 배관(11)에 제1 순환수가 공급되어 복사에 의해 냉난방을 하게 되는 복사패널(12)과, 상기 배관(11)으로 제1 순환수를 공급하고 배관(11)을 순환한 제1 순환수가 저장되는 제1 수저장탱크(13)를 포함하여 구성된다. First, the radiant cooling and
본 발명에 따른 환기-대류 시스템(20)은, 외기를 초에너지 절약 주택 내부로 유입시키고 초에너지 절약 주택 내부의 공기를 외부로 배출하여 초에너지 절약 주택 내부를 환기시킴과 동시에 필요에 따라서는 대류를 통한 초에너지 절약 주택 내부를 냉방 또는 난방하는 시스템이다. 상기 환기-대류 시스템(20)은, 주택 내에 설치되어 외기를 주택 내로 유입시키는 실내 환기관(21)과, 주택 내의 공기를 배출하는 배출관(22)과, 지중에 매설되어 있으며 외기를 직접 흡입하여 통과시키는 지중덕트(23)와, 실내로부터 배출관(22)을 통해 배출되는 배출 공기와 제2 순환수에 의해, 상기 지중덕트(23)로부터 유입된 외기의 습기와 온도를 조절한 후 상기 실내 환기관(21)으로 보내는 전열교환 환기장치(24)와, 상기 전열교환 환기장치(24)로 제2 순환수를 공급하고 순환된 제2 순환수가 회수되는 제2 수저장탱크(25)를 포함하여 구성된다. Ventilation-
본 발명에 따른 지열 교환시스템(30)은, 상기 제1 수저장탱크(13) 및 제2 수저장탱크(25)에 저장된 제1 순환수 및 제2 순환수가 순환하여 지열에 의하여 열교환이 이루어지도록 하는 지열 열교환기(31)와, 상기 제1 순환수 및 제2 순환수에 열을 가하거나 냉각시키는 히트 펌프(32)를 포함하여 구성된다. In the geothermal
우선 복사 냉난방 시스템(10)에 의한 복사 냉난방 작동에 대해 살펴보면, 제1 수저장탱크(13)에 저장되어 있던 제1 순환수는 배관(11)으로 공급되어 순환하면서 복사패널(12)을 통해 복사 작용을 하게 되고, 제1 순환수의 온도가 계절에 맞는 적정 온도보다 낮아지거나 높아지게 되면, 제1 순환수는 지열 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어진 후 다시 제1 수저장탱크(13)로 공급되어 저장된다. First, the radiation cooling and heating operation by the radiant heating and
예를 들어, 여름철의 경우, 상기 제1 수저장탱크(13)에는 약 19℃ 내지 약 21℃의 제1 순환수가 저장되는데, 제1 순환수는 배관(11)을 순환하면서 복사패널(12)을 통해 초에너지 절약 주택(1)의 내부를 냉방한 후, 다시 제1 수저장탱크(13)로 되돌아온다. 이와 같은 과정을 반복하면서 초에너지 절약 주택(1) 내부를 냉방하게 되는데, 제1 수저장탱크(13) 내의 제1 순환수 온도가 사전 설정된 온도 이상으로 상승하게 되면 지열 열교환기(31)를 순환하면서 열교환이 이루어져 다시 온도가 하강하여 제1 수저장탱크(13)로 공급되어 저장되며, 위와 같은 순환을 반복하게 된다. For example, in the summer, the first
겨울철의 경우, 복사패널(12)에 의한 복사난방을 위해서는 약 40℃의 제1 순 환수가 필요한데, 만일 제1 수저장탱크(13) 내의 제1 순환수의 온도가 위와 같은 복사난방에 필요한 온도에 미치지 않는 경우에는 히트 펌프(32)를 통해서 제1 순환수를 가열한다. 이와 같이, 제1 순환수는 지열 열교환기(31)와 히트 펌프(32)를 통해, 복사냉방 또는 복사난방에 적합한 온도로 유지되어 제1 수저장탱크(13)에 저장되는 것이다. In winter, the radiant heating by the
이 때, 히트 펌프(32)는 공기를 이용한 것이거나 기타 공지의 것을 사용할 수 있으며, 그 동력원으로는 풍력, 태양광 등 친환경적인 동력원을 이용하여도 되며 기존 전력을 이용하여도 무방하다. 즉, 본 발명에 있어서 히트 펌프(32)의 종류 및 그 동력원에는 어떠한 제한도 없으며 공지의 것을 이용하면 충분하다. At this time, the
한편, 이러한 본 발명의 복사 냉난방 시스템(10)에 의한 복사 냉난방 작동은, 사용자의 온/오프 작동에 의해 필요할 때마다 이루어지도록 할 수도 있으며(사용자에 의한 수동 제어), 희망 냉방온도 또는 난방온도를 설정해두고 위와 같은 냉난방작동에 의해 실내의 온도가 희망 냉방온도에 이르게 되면 제1 순환수의 순환을 정지시켜 냉방 또는 난방작동을 오프(off)시키고, 실내의 온도가 다시 상승하거나 하강하게 되면 제1 순환수의 순환을 개시시켜 냉방 또는 난방작동을 온(on)시켜서, 제1 순환수의 순환 정지 및 개시가 자동적으로 반복되어 실내를 희망하는 온도로 유지하도록 할 수도 있다(자동 제어). On the other hand, the radiant cooling and heating operation by the radiant heating and
다음으로 본 발명에 따른 환기-대류 시스템(20)의 구체적인 구성과 작동을 살펴본다. Next look at the specific configuration and operation of the ventilation-
상기 환기-대류 시스템(20)의 실내 환기관(21)은, 주택 내에 설치되어 외기 를 주택 내로 유입시키고, 주택 내의 공기는 배출관(22)을 통하여 주택 외부로 배출됨으로써, 실내의 환기 및 대류가 이루어진다. 지중덕트(23)는 지중에 매설되어 있는데, 흡입된 외기는 상기 지중덕트(23)를 통과하면서 1차 예냉(지중의 온도가 외기보다 낮은 경우/예를 들어 여름철) 또는 1차 예열된다(지중의 온도가 외기보다 높은 경우/ 예를 들어 겨울철). 외기가 지중덕트(23)를 통과하면서 1차 예냉될 때에는, 지중덕트(23) 내에서 결로수가 응축되면서 외기의 습도가 일부 제거된다. The
전열교환 환기장치(24)는 실내로부터 배출관(22)을 통해 배출되는 배출 공기와 제2 순환수에 의해, 상기 지중덕트(23)로부터 유입된 외기의 습기와 온도를 조절한 후 상기 실내 환기관(21)으로 보낸다. 구체적으로, 상기 전열교환 환기장치(24)에는, 배출관(22)을 통하여 주택의 실내로부터 배출되는 배출 공기의 열교환이 이루어짐과 동시에 지중덕트(23)를 통해 유입되는 외기의 열교환이 이루어지는 열교환기(242)와, 제2 순환수가 흐르는 순환수 코일(241)이 구비되어 있다. The total
상기 순환수 코일(241)을 순환하는 제2 순환수는 제2 수저장탱크(25)에 저장된다. 상기 제2 수저장탱크(25)에 저장된 제2 순환수는, 그 온도가 계절에 맞는 적정 온도보다 낮아지거나 높아질 경우, 지열 열교환기(31)에 의해 열교환이 이루어지고 필요에 따라 히트 펌프(32)를 통해 가열된 후 다시 제2 수저장탱크(25)로 공급되어 저장된다. The second circulation water circulating in the
이러한 구성의 본 발명에 따른 환기-대류 시스템(20)에서, 초에너지 절약형 주택의 실내에 외기를 공급하여 환기하고자 할 경우, 외기는 흡입되어 우선 지중덕트(23)를 통과하게 된다. 이 때, 외기는 상기 지중덕트(23)를 통과하면서 예냉됨 과 동시에 습도가 일부 제거되거나 또는 예열되고, 계속하여 외기는 전열교환 환기장치(24)로 들어가게 된다. 전열교환 환기장치(24)로 들어간 외기는 열교환기(242)를 거쳐 열교환이 이루어져 2차 예열 또는 2차 예냉되고, 순환수 코일(241)과 접촉하여 습도 조절이 됨과 동시에 3차 예열 또는 3차 예냉된 후, 전열교환 환기장치(24)와 연결된 실내 환기관(21)을 통해 실내로 공급된다. In the ventilation-
한편, 실내의 공기는 배출관(22)을 통해 배출되는데, 배출관(22)은 전열교환 환기장치(24)와 연결되어 있어, 실내로부터의 배출 공기는 전열교환 환기장치(24)로 들어오게 된다. 전열교환 환기장치(24)로 들어온 배출 공기는 열교환기(242)를 거쳐 다음과 같은 방식으로 열교환이 이루어진 후 전열교환 환기장치(24)의 외부로 배출된다. On the other hand, the indoor air is discharged through the
여름철의 경우 냉방이 이루어지고 있는 실내로부터 배출관(22)을 통해 배출되는 실내의 공기는 주택 외부의 외기에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가지고 있다. 따라서 배출관(22)을 통하여 배출되어 전열교환 환기장치(24)로 들어온 실내 공기는 열교환기(242)를 거치면서 열교환이 이루어지는데, 지중덕트(23)를 통해 1차 예냉된 상태로 전열교환 환기장치(24)로 들어온 외기 역시 열교환기(242)를 거치면서 2차 예냉이 이루어지는 것이다. 즉, 배출된 실내 공기가 열교환기(242)를 거치면서 열교환기(242)의 온도가 내려가고, 외기는 이렇게 온도가 내려간 열교환기(242)를 거치면서 2차로 냉각되는 것이다. In the summer, the indoor air discharged through the
한편, 여름철의 경우, 외기에 상당한 습도가 포함되어 있기 때문에 주택 실내 냉방을 위하여 앞서 살펴본 것처럼 본 발명의 복사 냉난방 시스템(10)의 복사 냉방 작동을 하게 되면, 차가운 온도의 복사패널(12)에 결로가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 환기-대류 시스템(20)의 다음과 같은 작동을 통해 외기가 제습된 상태로 실내로 유입되도록 함으로써 이러한 결로현상이 발생하는 것을 방지하게 된다. On the other hand, in the summer season, since a considerable humidity is included in the outside air when the radiation cooling operation of the radiation cooling and
여름철에는 지중에 매립되어 있는 지중덕트(23)가 지상보다 상대적으로 낮은 온도를 유지하고 있기 때문에, 흡입된 외기는 지중덕트(23)를 통과하면서 1차 예냉됨과 동시에 지중덕트(23) 내의 결로에 의해 습도가 다소 제거된다. 지중덕트(23)를 통과한 외기는 전열교환 환기장치(24)로 유입되고, 열교환기(242)를 지나 순환수 코일(241)과 접촉한 뒤, 실내 환기관(21)을 통해 실내로 공급된다. 이 때, 순환수 코일(241)에는 제2 순환수가 순환하는데, 제2 순환수는 제2 수저장탱크(25)에 저장되어 있던 것으로서, 지열 열교환기(31)에서 열교환이 이루어져 약 10℃ 내지 약 13℃ 온도를 유지하게 된다. 이와 같이, 순환수 코일(241)에는 약 10℃ 내지 약 13℃ 온도의 차가운 제2 순환수가 흐르고 있으므로, 외기가 순환수 코일(241)과 접촉하면서 결로 현상에 의해 외기에 포함되어 있던 대부분의 습기가 제거되고, 이와 같이 습기가 제거된 외기가 실내 환기관(21)을 통해 주택의 실내로 공급된다. 따라서 습도가 높은 외기가 그냥 실내로 유입됨으로 인한 복사패널(12)에서의 결로 현상을 방지할 수 있다. 물론 제2 순환수의 온도를 조절함으로써, 실내 환기관(21)으로 공급될 외기에 포함된 습도를 조절할 수도 있다. 또한 외기가 차가운 순환수 코일(241)과 접촉하면서 추가적으로 3차 예냉되는데, 이와 같이 예냉된 외기가 실내 환기관(21)을 통해 공급되면 냉각된 공기의 대류를 통한 추가적인 냉방 이 이루어지게 된다. 즉, 외기가 지중덕트(23) 및 전열교환 환기장치(24)를 거쳐 예냉된 상태로 실내 환기관(21)을 통해 실내로 공급되면서 대류를 통한 추가적인 냉방이 이루어지게 된다. In summer, the
반면에 난방이 필요한 경우, 즉 겨울철에는, 지중에 매립되어 있는 지중덕트(23)가 지상보다 상대적으로 높은 온도를 유지하고 있다. 따라서 외기가 지중덕트(23)를 통과하면서 1차 예열된다. 한편, 겨울철의 경우, 난방이 이루어지고 있는 실내로부터 배출관(22)을 통해 배출되는 실내의 공기는 주택 외부의 외기에 비해 상대적으로 높은 온도를 가지고 있다. 따라서, 배출관(22)을 통하여 배출되어 전열교환 환기장치(24)로 들어온 실내 공기는 열교환기(242)를 거치면서 열교환이 이루어진다. 즉, 배출된 실내 공기가 열교환기(242)를 거치면서 열교환기(242)의 온도가 올라가게 되는 것이다. 전열교환 환기장치(24)로 들어온 외기는 열교환기(242)를 거치면서 열교환기(242)로부터 열을 공급받아 2차 예열된다. 이와 같이 열교환기(242)를 거치면서 2차로 예열된 외기는 후속하여 순환수 코일(241)과 접촉하여 추가적으로 3차 예열된다. On the other hand, when heating is required, that is, in winter, the
난방이 필요한 상태에서는 제2 수저장탱크(25)에 저장된 제2 순환수를 약 40℃ 정도의 온도를 가지도록 유지된다. 순환수 코일(241)에는 약 40℃ 정도의 제2 순환수가 흐르고 있으므로, 외기가 전열교환 환기장치(24)로 들어온 외기는 순환수 코일(241)과 접촉하면서 3차로 예열된다. 이와 같은 과정을 거쳐 예열된 외기가 실내 환기관(21)을 통해 실내로 공급되면서 대류를 통한 추가적인 난방이 이루어지게 된다. In a state in which heating is required, the second circulation water stored in the second
본 발명에 따른 환기-대류 시스템(20)의 작동은 사용자의 수동 온/오프 제어에 의해 필요할 때마다 이루어지도록 할 수도 있으며(수동 제어), 희망하는 실내 습도("희망 습도")를 설정해두고, 실내의 습도가 설정된 희망 습도에 이를 때까지, 외기로부터의 습기 제거하여 실내로 공급하는 작동이 자동적으로 이루어지도록 할 수도 있다. The operation of the ventilation-
위와 같은 본 발명에 따른 통합냉난방시스템의 전형적인 냉방시 운전방법을 정리하면, 실내의 냉방을 위해 앞서 설명한 것과 같이 복사 냉난방 시스템(10)을 작동시켜 복사 냉방을 하게 된다. 아울러, 앞서 설명한 것과 같이 환기-대류 시스템(20)을 작동시켜, 냉각되고 제습이 이루어진 상태의 외기를 실내로 공급하여 실내를 환기시킴과 동시에 대류에 의한 냉방도 수행한다. 실내의 습도가 희망하는 습도에 도달하게 되면, 환기-대류 시스템(20)의 작동을 정지시키고 복사 냉난방 시스템(10)만을 작동시키면서 실내의 희망 냉방 온도에 맞추어 복사 냉난방 시스템(10)을 온/오프 제어하여, 적정한 실내 냉방 온도와 실내 습도를 유지한다. When arranging the typical operation method of the cooling system of the integrated air conditioning system according to the present invention as described above, the radiant cooling by operating the radiant
이와 같이, 본 발명에 의하면, 복사패널(12)에 냉수를 흘려보내 이를 이용하여 냉방을 함으로써 과냉의 우려를 예방할 수 있다. 또한 본 발명은 유량조절이나 바이패스 장치 등 추가적인 장치가 없는 간단한 구조를 가지고 있으므로, 하자보수 및 유지관리가 편리하다는 장점이 있다. 특히, 본 발명은 복사패널(12)의 결로방지, 실내의 습도 조절, 및 제습을 위한 별도의 패키지 에어콘(PAC)이나 팬코일(FCU) 유닛의 설치가 필요 없으며, 종래에 필요하였던 외기보상제어나, 노점온도 제어, 미세유량조절밸브 및 3방 밸브가 필요 없게 되고, 간단한 온/오프 제어만으 로도 적정한 습도와 냉방온도의 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있게 된다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, the cold panel is allowed to flow through the
다음으로 위와 같은 본 발명에 따른 통합냉난방시스템의 전형적인 난방시 운전방법을 정리하면, 실내의 난방을 위해 앞서 설명한 것과 같이 복사 냉난방 시스템(10)을 작동시켜 복사 난방을 하게 된다. 아울러, 앞서 설명한 것과 같이 환기-대류 시스템(20)을 작동시켜, 예열된 상태의 외기를 실내로 공급하여 실내를 환기시킴과 동시에 대류에 의한 난방도 수행한다. Next, when the typical heating operation method of the integrated air conditioning system according to the present invention as described above, the radiant heating by operating the radiant
실내의 습도가 희망하는 습도에 도달하게 되면, 환기-대류 시스템(20)의 작동을 정지시키고 복사 냉난방 시스템(10)만을 작동시키면서 실내의 희망 난방 온도에 맞추어 복사 냉난방 시스템(10)을 온/오프 제어하여, 적정한 실내 난방 온도와 실내 습도를 유지한다. When the indoor humidity reaches the desired humidity, the operation of the ventilation-
한편, 중간기(초겨울, 초여름, 한시적으로 춥거나 더울 경우 등)에는 복사 냉난방 시스템(10)의 작동을 중지시키고, 환기-대류 시스템(20)만을 가동시켜 환기와 대류 냉난방을 통해 실내공기 및 열환경을 쾌적하게 유지할 수 있다. On the other hand, in the mid-stage (early winter, early summer, temporarily cold or hot, etc.), the operation of the radiant
도 1은 본 발명에 따른 초에너지절약형 지열활용 환기병용 바닥복사 냉난방시스템의 구성을 보여주는 개략도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of the floor radiation heating and cooling system for the ultra-energy-saving geothermal utilization ventilation bottle according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11 배관 12 복사 패널11
13 제1 수저장탱크 21 실내 환기관13 1st
22 배출관 23 지중 덕트22
24 전열교환 환기장치 25 제2 수저장탱크24 Total
31 지열 교환기 32 히트 펌프31
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