KR20220040160A - 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패널 내부에 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 가열 또는 냉각된 순환공기를 사용하며 순환공기에 기반한 복사열에 의해 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 냉난방용 복사패널은 중공 또는 다기공 구조를 갖는 복수의 에어 트랩 형상체가 내부에 충진되는 케이싱으로 구성되고, 케이싱에는 가열 또는 냉각된 순환공기를 케이싱 내부로 도입하는 순환공기 도입관과 상기 케이싱 내부로 도입되어 복수의 에어 트랩 형상체 사이의 공간을 순환한 후 케이싱 외부로 순환공기가 배출되는 순환공기 배출관을 구비하며, 상기 복수의 에어 트랩 형상체는 내부에 공기가 트랩되는 중공형 볼, 다기공 볼 및 다기공 바 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템{Radiant Panel for Heating and Cooling and Heating and Cooling System Using the Same}

본 발명은 냉난방용 복사패널에 관한 것으로, 특히 패널 내부에 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 가열 또는 냉각된 순환공기를 사용하며 순환공기에 기반한 복사열에 의해 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 실내 공간의 난방을 위하여 전열히터나 보일러에서 가열된 물을 바닥에 설치된 난방 배관을 통해 흘려보내 바닥을 데우게 된다. 이와 같은 난방 시스템은 하나의 보일러를 사용하여 샤워 등을 위한 온수 공급과 함께 실내 난방을 동시에 수행할 수 있어 널리 사용되고 있다.

그러나 이와 같은 난방 시스템은 온수에 의해 바닥을 데우고, 데워진 바닥에 의해 실내가 가열되기 때문에 실내공간을 적정 온도로 난방하기 위한 시간이 오래 소요되는 문제가 있다.

또한, 건물의 노후화 등으로 밀폐성이 나빠질 경우, 외부에서 침입하는 차가운 바람에 의해 실내 공간의 온도가 원하는 온도를 유지하기 어려운 문제가 발생한다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 전열기나 온풍기를 별도로 설치하고 있지만, 이러한 장치들은 열을 발생시키기 위해 전기, 석유 또는 가스 등을 사용하기 때문에 취급이 어렵고 유지비가 많이 소요되는 문제가 있다.

더욱이, 온풍기는 연료가 연소하면서 인체에 해로운 가스가 배출되어, 실내의 환기를 자주 하여야 함은 물론 그로 인한 열손실이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

최근 대류가 아닌 복사의 원리로 온도 변화를 주는 복사 냉난방시스템이 주목받고 있으며, 전체 냉난방시스템 중 복사 냉난방시스템의 시장 점유율도 꾸준하게 증가하고 있다.

에어컨이나 온풍기 등 대류식 냉난방시스템은 실내의 공기를 차갑게 하거나 가열한 후 대류 현상으로 실내 전체 온도를 조절하는 원리를 이용하는 것인데 반해, 복사 냉난방시스템은 냉수나 온수를 순환시켜 실내 공기를 간접적으로 냉각시키거나 가열하는 원리를 이용하는 것이다.

대류식 냉난방 시스템은 거실에 하나의 본체를 구비하고 거실과 구획된 복수의 방에 냉난방을 실시하기 위해서는 공기 순환을 위한 덕트가 마련되어야 하고, 환기 적용에 따른 외기 도입량이 증가되어 이에 따른 에너지 비용이 증가하고, 온도분포가 불균일하다는 문제점이 있다. 또한 과도한 기류에 따른 사용자의 불쾌감이 발생하고, 먼지의 비산 등 실내의 생활 환경을 악화시키는 문제점도 가지고 있다.

이에 반해, 복사 냉난방시스템은 공기보다 열용량이 큰 물을 열매체로 사용하므로 유지비 면에서 유리하다. 즉, 기존의 에어컨이나 온풍기에 비해 열수송 에너지가 적고, 동일한 쾌적도를 유지하기 위해 실내 온도를 상대적으로 낮거나 높게 유지할 수 있어 에너지 절감에 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

또한, 소음이 적고 공기 중 미세 먼지나 세균의 부유물이 적어 실내 공기의 질을 향상할 수 있다는 장점과, 실내의 온도뿐만 아니라 습도분포를 일정하게 유지할 수 있어 아이부터 성인, 노인에 이르기까지 생활하기에 쾌적한 실내 환경을 제공할 수 있다. 이 밖에도, 복사 냉난방시스템은 기존의 공조기기가 가지고 있는 소음 및 기류감 문제가 없기 때문에 주택 뿐만 아니라 병원, 도서관, 연구실, 박물관, 문화예술시설, 레스토랑 등 공공시설에 적용하기가 유리하다.

이러한 복사 냉난방시스템은, 복사패널을 통해 냉난방이 이루어지는 냉난방시스템으로, 벽체나 천장에 설치되는 복사패널과, 온수 공급을 위한 보일러와, 냉수 공급을 위한 냉동기 및 냉난방 제어기를 포함한다. 복사패널은 연속적인 행렬을 이루도록 벽체 또는 천장에 설치되고 내부에 열매체 튜브가 구비된다. 보일러는 열매체 튜브에 연결되어 온수를 공급하고, 냉동기는 열매체 튜브에 연결되어 냉수를 공급하며, 냉난방 제어기는 열매체 튜브에 냉수 또는 온수가 선택적으로 공급되도록 보일러 및 냉동기의 작동을 제어한다. 이러한 복사 냉난방시스템은 한국 등록특허공보 제10-1078605호(특허문헌 1) 등에 개시되어 있다.

복사 냉난방시스템을 각종 건축물에 적용함에 있어서 복사패널의 배치와 설치가 중요하다. 실내의 냉난방 효율을 높이기 위해서는 복사패널을 벽체나 천장에 일정한 간격으로 연속적으로 배치해야 하며, 이웃하는 복사패널과의 열매체 튜브의 연결이 안정적으로 이루어져야 한다. 또한 시공이 편리해야 공사 비용과 공사 시간을 줄일 수 있다.

특허문헌 1에서 좀더 조립 및 유지 관리가 용이하고 시공이 간편한 개선된 구조의 냉난방용 복사패널이 특허문헌 2에 제안되어 있다.

한국 공개특허공보 제10-2014-0128103호(특허문헌 2)에는 내부에 열매체가 유동하는 유로가 형성된 열매체 튜브, 건축물에 설치된 고정 프레임에 고정되는 것으로 양쪽 면이 개방된 마감패널, 상기 마감패널의 안쪽에 고정되고, 상기 열매체 튜브의 내부를 따라 유동하는 열매체의 열을 고르게 전달받을 수 있도록 상기 열매체 튜브와 접하고 상기 마감패널의 일측 개방구를 통해 상기 건축물의 실내로 노출되는 복사판을 갖는 열전도판, 및 상기 마감패널의 안쪽에 배치되어 상기 열매체 튜브 및 상기 열매체 튜브가 접하는 상기 복사판의 일면을 덮는 단열재를 포함하는 냉난방용 복사패널을 개시하고 있다.

특허문헌 2에서 좀더 조립 및 유지 관리가 용이하고 시공이 간편한 개선된 구조의 냉난방용 복사패널이 특허문헌 3에 제안되어 있다.

한국 등록특허공보 제10-1517589호(특허문헌 3)에는 내부에 열매체가 유동하는 유로가 형성된 열매체 튜브; 일측이 개방되고, 상기 열매체 튜브가 수용되는 수용실이 마련된 패널 몸체를 갖는 마감패널; 상기 패널 몸체의 가장자리 일측에 상기 수용실의 중간 쪽으로 연장되도록 구비되는 제 1 고정부재; 상기 제 1 고정부재와 마주하도록 상기 패널 몸체의 가장자리 또 다른 일측에 상기 수용실의 중간 쪽으로 연장되도록 배치되는 제 2 고정부재; 상기 마감패널의 수용실에 배치되어 상기 마감패널의 수용실에 수용된 상기 열매체 튜브를 덮는 단열재; 및 상기 수용실에 배치된 상기 단열재를 덮도록 상기 마감패널에 결합됨으로써 상기 단열재가 상기 수용실에서 이탈하는 것을 방지하는 것으로, 상기 단열재의 상기 마감패널의 개방된 일측으로 드러나는 일면을 덮는 덮개판과, 상기 제 1 고정부재에 걸릴 수 있도록 상기 덮개판의 일단으로부터 연장되는 제 1 고정돌기와, 상기 제 2 고정부재에 걸릴 수 있도록 상기 덮개판의 타단으로부터 연장되는 제 2 고정돌기를 갖는 단열재 고정체;를 포함하며, 상기 단열재 고정체는 상기 단열재의 가장자리 둘레를 감싸기 위해 상기 덮개판의 둘레에 돌출 구비되는 펜스를 더 포함하고, 상기 단열재는 상기 덮개판과 상기 펜스에 의해 구획 형성되는 장착실에 수용되는 냉난방용 복사패널을 개시하고 있다.

한편, 한국 등록특허공보 제10-1081669호(특허문헌 4)에는 슬래브 위의 바닥층에 설치된 바닥배관을 순환하는 냉수 또는 온수가 경량 콘크리트 패널 내부도 순환하게 되어, 바닥층에 의한 복사 냉난방뿐만 아니라 경량 콘크리트 패널에 의한 벽체 복사 냉방 또는 난방이 이루어지는 복사 냉난방 기능 및 국부 배기 기능을 가진 경량 콘크리트 패널 및 이를 이용한 벽체구조가 개시되어 있다.

특허문헌 4의 경량 콘크리트 패널을 이용하여 벽체를 구축하게 되면, 바닥에만 냉난방이 이루어지는 것이 아니라 거주자의 가슴이나 머리 등의 높이에서도 냉난방이 이루어질 수 있으므로, 입식 생활을 하는 거주자에게 만족스러운 쾌적한 실내 온도 환경을 조성할 수 있게 되며, 그에 따라 냉난방 효율도 더욱 상승하게 된다.

상기한 특허문헌 1 내지 4의 냉난방용 복사패널은 패널 내부에 열매체가 유동하는 유로가 형성된 열매체 튜브를 내장하고, 냉난방 제어기를 사용하여 보일러와 냉동기로부터 온수 또는 냉수를 열매체 튜브를 통하여 순환시키도록 제어하고 있다.

그러나, 상기한 특허문헌 1 내지 4의 냉난방용 복사패널은 보일러와 냉동기의 작동 정지와 송풍기의 가동 중단에 따라 빠르게 대기중의 온도로 열교환이 이루어지게 된다. 그 결과 종래의 복사패널은 고온 또는 저온의 열매체가 순환할 때 이를 흡수하여 저장함에 의해 보일러와 냉동기의 작동 정지 이후에도 장시간 동안 복사열을 방출할 수 없는 단점이 있다.

또한, 특허문헌 1 내지 4의 냉난방용 복사패널은 열매체 튜브를 순환하는 열매체로 물을 사용하는 것이므로, 에어컨이나 온풍기 등 대류식 냉난방시스템과 같이 빠르게 실내의 공기를 차갑게 하거나 가열한 후 대류 현상으로 실내 전체 온도를 조절하는 것이 어렵다. 즉, 상기한 종래의 냉난방용 복사패널은 냉난방시스템의 가동 초기 또는 사용자의 필요에 따라 빠르게 실내의 공기를 차갑게 하거나 가열할 수 없는 문제가 있다.

더욱이, 열매체 튜브를 순환하는 열매체로 물을 사용하는 종래의 복사패널은 열매체 튜브가 금속 파이프인 경우, 장기간 사용시 배관 파이프 내부가 부식되거나 이물질이 쌓여서 순환되는 열매체의 흐름을 방해하기 때문에 열효율이 낮아지거나 배관 파이프의 파손에 따라 누수가 발생하는 문제가 있다.

: 한국 등록특허공보 제10-1911284호 : 한국 등록특허공보 제10-1036754호 : 한국 등록특허공보 제10-1517589호 : 한국 등록특허공보 제10-1081669호

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 패널 내부에 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 가열 또는 냉각된 순환공기를 사용함에 의해, 냉온풍기의 작동시에는 순환공기에 기반한 복사열에 의해 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세 기공 내부에 트랩된 공기가 순환공기의 열량을 흡수/저장한 후 냉온풍기가 작동 정지된 경우에는 패널 내부의 공간과 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세 기공 내부에 트랩된 공기에 의해 장시간 동안 잠열을 방출할 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 순환공기 공급배관에 복수의 배출밸브를 설치함에 의해 사용자의 필요에 따라 냉온풍기의 가동 초기 또는 냉온풍기 본체와 멀리 떨어진 장소에서도 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 배출하여 대류방식으로 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 패널 내부에 에어 트랩 형상체를 충진시킴에 의해 건물의 단열성, 방음성, 방화성을 높이고, 습도 조절과 결로현상 방지를 도모할 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 패널 내부에 중공 또는 다기공 형태의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 물 대신 공기를 사용함에 의해, 패널의 고장 파손시에도 누수 발생이 발생하지 않고 하자 보수에도 많은 시간과 큰 비용이 발생하지 않는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 열매체 튜브를 순환하는 열매체로 공기를 사용함에 따라 장기간 사용시에도 배관 파이프 내부가 부식되거나 이물질이 쌓이는 문제가 발생하지 않아 일정한 열효율을 유지할 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따른 냉난방용 복사패널은 중공 또는 다기공 구조를 갖는 복수의 에어 트랩 형상체; 상기 복수의 에어 트랩 형상체가 내부에 충진되는 케이싱; 가열 또는 냉각된 순환공기를 케이싱 내부로 도입하는 순환공기 도입관; 및 상기 케이싱 내부로 도입되어 복수의 에어 트랩 형상체 사이의 공간을 순환한 후 케이싱 외부로 순환공기가 배출되는 순환공기 배출관;을 포함하며, 상기 복수의 에어 트랩 형상체는 내부에 공기가 트랩되는 중공형 볼, 다기공 볼 및 다기공 바 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 냉난방용 복사패널은 중공 또는 다기공 구조를 갖는 복수의 에어 트랩 형상체; 상기 복수의 에어 트랩 형상체가 내부에 충진되는 케이싱; 가열 또는 냉각된 순환공기를 케이싱 내부로 공급하는 순환공기 공급배관; 및 상기 케이싱 내부로 도입되어 복수의 에어 트랩 볼 사이의 공간을 순환한 후 케이싱 외부로 순환공기가 배출되는 순환공기 회수배관;을 포함하며, 상기 복수의 에어 트랩 형상체는 내부에 공기가 트랩되는 중공형 볼, 다기공 볼 및 다기공 바 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 에어 트랩 형상체는 다수의 미세기공을 갖는 구형상 코어; 및 상기 코어의 외주에 코팅된 코팅막;을 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 에어 트랩 형상체의 크기는 10mm 내지 200mm 범위로 설정될 수 있다. 상기 에어 트랩 형상체는 세라믹 또는 합성수지로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 복수의 에어 트랩 형상체는 양단부가 폐쇄되어 기공 내부에 공기가 트랩된 다기공 바(bar)일 수 있다.

본 발명에 따른 냉난방용 복사패널은 상기 케이싱의 내부에 수용된 복수의 에어 트랩 형상체가 한쪽으로 쏠리는 것을 차단하기 위한 복수의 가로 칸막이와 복수의 세로 칸막이를 더 포함하며, 상기 복수의 가로 칸막이와 복수의 세로 칸막이 각각은 상기 에어 트랩 형상체의 크기보다 작은 복수의 관통구멍이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 냉난방용 복사패널에서 상기 복수의 에어 트랩 형상체는 중공 또는 미세기공 내부에 케이싱 내부를 순환하는 순환공기에 의해 열량을 흡수, 저장한 후 순환공기의 순환이 정지되면 상기 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세기공 내부에 트랩된 공기에 의해 잠열을 방출할 수 있다.

상기 복사패널은 복수개 인접하여 배치되고, 상기 복수의 복사패널 사이의 순환공기 흐름은 지그재그방식이거나, 상향식일 수 있다.

본 발명에 따른 냉난방 시스템은 사용자의 선택에 따라 가열 또는 냉각된 순환공기를 발생하는 냉온풍기; 냉난방부하가 요구되는 지역에 설치되며 중공 또는 다기공 구조를 갖는 복수의 에어 트랩 형상체가 케이싱 내부에 충진되어 있는 복수의 냉난방용 복사패널; 상기 냉온풍기로부터 복수의 냉난방용 복사패널 내부로 가열 또는 냉각된 순환공기를 공급하는 순환공기 공급배관; 및 상기 복수의 냉난방용 복사패널로부터 배출되는 순환공기를 냉온풍기로 순환시키는 순환공기 회수배관;을 포함하며, 상기 복수의 에어 트랩 형상체는 내부에 공기가 트랩되는 중공형 볼, 다기공 볼 및 다기공 바 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 케이싱은 금속재, 세라믹, 합성수지 또는 목재로 이루어지며, 직사각형 함체와 함체의 개방부를 덮는 커버를 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉온풍기는 제습 기능을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 냉난방 시스템은 상기 냉온풍기와 냉난방용 복사패널을 연결하는 순환공기 공급배관에 설치되어 상기 순환공기를 가압하여 순환공기 공급배관을 통해 복수의 냉난방용 복사패널로 공급하기 위한 송풍기를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방 시스템은 상기 냉온풍기와 냉난방용 복사패널을 연결하는 순환공기 공급배관과 순환공기 회수배관 중 적어도 하나에 설치되어 순환공기를 이물질을 필터링하기 위한 필터를 더 포함할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 냉난방 시스템은 상기 순환공기 공급배관과 순환공기 회수배관 중 적어도 하나에 설치되며 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 복사패널 사이의 순환공기 흐름은 지그재그방식 또는 상향식이고, 상기 복수의 냉난방용 복사패널과 순환공기 공급배관 및 순환공기 회수배관 사이의 연결은 패킹부재를 이용하여 실링될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 패널 내부에 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 가열 또는 냉각된 순환공기를 사용함에 의해, 냉온풍기의 작동시에는 순환공기에 기반한 복사열에 의해 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있다.

그 결과, 본 발명에서는 측벽 또는 칸막이로 사용되는 냉난방용 복사패널로부터 발생된 복사열에 의해 사용자의 눈높이에서 실내 공기의 열교환이 이루어는 것이므로, 종래에 온수순환방식의 바닥난방인 경우와 비교하여 상대적으로 사용자가 피부로 느끼는 열교환 효과가 더 높게 나타난다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방용 복사패널에 의한 열교환은 거주자의 가슴이나 머리 등의 높이에서도 냉난방이 이루어질 수 있으므로, 입식 생활을 하는 거주자에게 만족스러운 쾌적한 실내 온도 환경을 조성할 수 있게 되어, 그에 따라 냉난방 효율도 더욱 상승하게 되어, 그 결과 본 발명은 종래에 온수순환방식의 바닥난방인 경우 보일러 가동을 장시간 실시하거나 실내온도가 낮아서 별도의 전열기나 온풍기를 사용하는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 패널 내부에 중공 또는 다기공 형태의 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 공기를 사용함에 의해, 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세 기공 내부에 트랩된 공기가 순환공기의 열량을 흡수/저장한 후 냉온풍기가 작동 정지된 경우에는 패널 내부의 공간과 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세 기공 내부에 트랩된 공기에 의해 장시간 동안 잠열을 방출할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 순환공기 공급배관에 복수의 배출밸브를 설치함에 의해 사용자의 필요에 따라 냉온풍기의 가동 초기 또는 냉온풍기 본체와 멀리 떨어진 장소에서도 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 배출하여 대류방식으로 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 패널 내부에 에어 트랩 형상체를 충진시킴에 의해 건물의 단열성, 방음성, 방화성을 높이고, 습도 조절과 결로현상 방지를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 원적외선을 방사하는 황토, 옥, 백반석 등으로 이루어진 세라믹 에어 트랩 형상체를 사용하는 경우, 원적외선 방사 효과와 함께 뛰어난 단열성에 따른 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있게 된다.

종래에 스티로폼을 함유한 샌드위치 형태의 패널을 사용하는 경우 화재발생시 유독성 가스가 발생하나, 에어 트랩 형상체를 사용하는 본 발명의 복사패널의 경우 유독성 가스 발생을 방지하면서 화재의 발생 억제, 화제 확산을 차단시킬 수 있다.

온수 또는 냉수를 순환시키는 종래기술에서는 누수가 발생하기 쉽고 누수가 발생된 경우 하자 보수하는 데 많은 시간과 큰 비용이 발생할 수 있으나, 본 발명에서는 패널 내부에 중공 또는 다기공 형태의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 물 대신 공기를 사용함에 의해, 패널의 고장 파손시에도 누수 발생이 발생하지 않고 하자 보수에도 많은 시간과 큰 비용이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에서는 열매체 튜브를 순환하는 열매체로 공기를 사용함에 따라 장기간 사용시에도 배관 파이프 내부가 부식되거나 이물질이 쌓이는 문제가 발생하지 않아 일정한 열효율을 유지할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방용 복사패널을 나타내는 사시도 및 냉난방용 복사패널의 설치 구조를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1a에서 커버를 제거한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따라 순환공기 흐름이 지그재그 방식으로 설정된 복수의 냉난방용 복사패널을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 순환공기 흐름이 상측방향으로 설정된 복수의 냉난방용 복사패널을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 5는 본 발명의 냉난방용 복사패널에 적용되는 칸막이를 나타내는 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 순환공기 공급배관으로부터 복사패널 내부로 순환공기가 도입되는 구조와 복사패널 내부로부터 순환공기 회수배관으로 순환공기가 배출되는 구조에 고무패킹을 이용하여 실링을 구현한 확대 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 순환공기 공급배관으로부터 복사패널 내부로 순환공기가 도입되는 구조와 복사패널 내부로부터 순환공기 회수배관으로 순환공기가 배출되는 구조를 나타낸 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따라 복수의 순환공기 공급배관을 이용하여 복수의 냉난방용 복사패널에 순환공기를 공급하는 배관라인을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명에 따른 냉난방용 복사패널의 수평방향 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 본 발명에 따른 냉난방용 복사패널에 수용되는 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체를 나타내는 단면도이다.
도 10c는 본 발명에 따른 양단부가 폐쇄되어 기공 내부에 공기가 트랩된 다기공 바(bar)를 나타내는 일부 절단 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방용 복사패널을 구동하기 위한 냉난방 시스템을 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

본 발명에 따른 냉난방용 복사패널은 가열 또는 냉각된 순환공기를 제공하는 하나의 냉온풍기 본체에 연결되어 사용되며, 사용자가 거주하는 거실, 주방, 방의 벽면의 전면에 부착하거나 벽체를 대신하여 적어도 하나 이상 설치되어 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방용 복사패널은 외벽 내측의 내벽 또는 칸막이벽 뿐 아니라 바닥면에도 설치될 수 있다.

본 발명에서는 패널 내부에 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 가열 또는 냉각된 순환공기를 사용한다.

이에 따라 냉온풍기의 작동시에는 순환공기에 기반한 복사열에 의해 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있고, 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세 기공 내부에 트랩된 공기가 순환공기의 열량을 흡수/저장한 후 냉온풍기가 작동 정지된 경우에는 패널 내부의 공간과 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세 기공 내부에 트랩된 공기에 의해 장시간 동안 잠열을 방출할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 순환공기 공급배관에 복수의 배출밸브를 설치함에 의해 사용자의 필요에 따라 냉온풍기의 가동 초기 또는 냉온풍기 본체와 멀리 떨어진 장소에서도 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 배출하여 대류방식으로 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있다. 따라서, 일반적으로 하나의 냉온풍기가 거실 등에 배치된 경우, 냉온풍기와 멀리 떨어진 침실이나 주방 등에서 배출밸브를 열어서 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 방출하여 빠른 실내 공기의 열교환을 대류방식으로 진행함에 의해 원하는 실내 온도를 빠르게 실현할 수 있다.

첨부된 도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방용 복사패널을 나타내는 사시도 및 냉난방용 복사패널의 설치 구조를 나타내는 측면도이고, 도 2는 도 1a에서 커버를 제거한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따라 순환공기 흐름이 지그재그 방식으로 설정된 복수의 냉난방용 복사패널을 개략적으로 나타낸 설명도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 순환공기 흐름이 상측방향으로 설정된 복수의 냉난방용 복사패널을 개략적으로 나타낸 설명도이며, 도 5는 본 발명의 냉난방용 복사패널에 적용되는 칸막이를 나타내는 평면도이다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방용 복사패널(100)은 도 1a 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상을 갖는 케이싱(10) 내부에 세라믹 또는 합성수지로 이루어진 복수의 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체(20)가 충진되어 있다.

상기 냉난방용 복사패널(100)은 일측(하측)에 가열 또는 냉각된 공기를 패널 내부로 공급하는 순환공기 도입관(13)이 연결되고, 복사패널(100)의 타측(상측)에는 패널 내부로 도입된 가열 또는 냉각된 공기가 패널 내부에 충진된 복수의 에어 트랩 형상체(20) 사이의 공간(24)을 순환한 후 해당 패널 외부로 배출되는 순환공기 배출관(14)이 연결되어 있다.

상기 케이싱(10)은 금속재, 합성수지, 세라믹 또는 목재로 이루어질 수 있으며, 직사각형 함체(11)와 함체(11)의 개방부를 덮는 커버(12)를 포함할 수 있다. 상기 케이싱(10)은 필요에 따라 세라믹으로 이루어지는 것도 가능하다.

또한, 상기 케이싱(10)은 패널이 설치되는 거실 등의 벽 전면과 배면에 위치하는 한쌍의 직사각형 플레이트와 측면 테두리를 조립하여 구성할 수 있다.

상기 케이싱(10)의 내부에는 함체(11) 내부에 수용된 복수의 에어 트랩 형상체(20)가 한쪽으로 쏠리는 것을 차단하기 위한 복수의 가로(수평) 칸막이(15a,15b)를 가지고 있다. 또한, 케이싱(10)이 큰 경우 필요에 따라 함체(11) 내부에 복수의 세로(수직) 칸막이를 설치할 수 있다.

더욱이, 패널의 두께가 좁은 경우는 도 9a와 같이 1열로 에어 트랩 형상체(20)를 수납하고, 패널의 두께가 넓은 경우는 도 9b와 같이 2열 또는 3열로 에어 트랩 형상체(20)를 수납할 수 있다. 도 9b와 같이 복수 열로 에어 트랩 형상체(20)를 수납하는 경우는 각 열 사이에도 칸막이를 삽입할 수 있다. 케이싱(10)에 수납되는 에어 트랩 형상체(20)는 볼의 직경에 따라 수납되는 열이 결정될 수 있다.

상기 복수의 가로(수평) 칸막이(15;15a,15b) 및 세로(수직) 칸막이는 도 5에 도시된 바와 같이 각각 공기가 통과할 수 있는 복수의 관통구멍(15c)이 형성되어 있다. 관통구멍(15c)의 크기는 에어 트랩 형상체(20)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 에어 트랩 형상체(20)의 크기는 10mm 내지 200mm 범위를 가질 수 있고, 도 10a에 도시된 바와 같이, 내부(21a)가 비어있는 중공형 볼(21) 또는 도 10b에 도시된 바와 같이 다수의 미세기공(22c)을 갖는 구형상 코어(22a)의 외주에 코팅막(22b)이 형성된 다기공 볼(22) 중 하나의 형태로 이루어질 수 있다.

그 결과, 상기 중공형 볼(21)과 다기공 볼(22)은 중공 내부(21a) 또는 코팅막(22b)으로 둘러싸인 코어(22a)의 미세기공(22c) 내부에 공기가 트랩될 수 있는 있는 구조를 가진다.

상기 중공형 볼(21)과 다기공 볼(22)의 코어(22a)는 도자기를 만드는 황토를 포함하여 세라믹 또는 합성수지로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 중공형 볼(21) 또는 다기공 볼(22)의 코어(22a)는 예를 들어, 황토를 주성분으로 하며, 옥, 맥반석 등의 부성분을 혼합한 세라믹 분말에 기공 형성에 필요한 기공 전구체 분말을 혼합한 복합분말을 사용하여 구형으로 성형한 후, 소결시킨 다기공 세라믹 볼로 이루어질 수 있다. 그 결과, 원적외선 방출이 이루어질 수 있는 재료로 성형된 다기공 세라믹 형상체는 승온된 순환공기에 의해 가열되는 경우 더욱 높은 효율로 원적외선을 방사할 수 있다.

상기 중공형 볼(21)은 유리 또는 합성수지로 이루어질 수 있으며, 프레스 성형방법으로 2개의 반구형 컵을 성형한 후, 2개의 반구형 컵을 조립하여 접합하는 방법으로 쉽게 중공형 볼을 형성할 수 있다.

또한, 상기 중공형 볼(21)은 세라믹으로 이루어질 수 있으며, 프레스 성형방법으로 2개의 반구형 컵을 성형한 후, 2개의 반구형 컵을 조립한 후 소결하는 방법으로 쉽게 세라믹 중공형 볼을 형성할 수 있다.

더욱이, 상기 에어 트랩 형상체(20)는 상기 중공형 볼(21)과 다기공 볼(22) 이외에 도 10c에 도시된 바와 같이 내부에 다기공 구조를 가지는 다기공 바(22d)로 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 세라믹 분말에 바인더를 혼합한 슬러리 재료를 사용하여 내부에 다수의 기공을 갖는 세라믹 그린 바를 압출한 후, 적당한 길이로 절단하여 바렐(barrelling) 연마한 후 소성함에 의해 바의 양단부가 폐쇄되어 기공 내부에 공기가 트랩된 다기공 바(bar)(22d)를 제조할 수 있다. 상기 다기공 바(22d)는 단면이 원형이나, 직사각형 또는 정사각형 등을 포함하는 다각형 구조일 수 있다. 또한, 상기 다기공 바(22d)는 필요에 따라 외주에 코팅막(22b)으로 둘러싸인 구조로 이루질 수 도 있다.

다기공 구조의 코어(22a)의 외주에 코팅되는 코팅막(22b)은 금속재, 유리 등으로 이루어질 수 있으며, 구형상으로 이루어진 코어(22a)의 형태를 유지하기 위한 강도를 제공하면서 미세기공(22c) 내부에 트랩된 공기를 가두는 역할을 한다.

냉난방용 복사패널(100)에 충진되는 에어 트랩 형상체(20)는 상기 중공형 볼(21), 다기공 볼(22) 또는 다기공 바(bar)(22d)와 같이 내부에 공기가 트랩될 수 있는 구조를 갖는 것이라면, 어떤 것도 사용 가능하며 상기 중공형 볼(21) 또는 다기공 볼(22)에 제한되지 않는다. 에어 트랩 형상체(20)의 형상은 반듯이 구형상일 필요는 없고 단면 구조가 각대형 바 형상, 타원형 또는 다각형도 가능하다.

에어 트랩 형상체는 패널 내부에 충진되므로 습기에 노출되면 곰팡이 등이 발생할 수 있다. 이를 고려하여 세라믹 에어 트랩 형상체를 성형하기 위한 복합분말에 소량의 산화티타늄을 포함할 수 있다. 산화티타늄은 광촉매 반응을 발생시키는 광촉매제의 일종으로, 담배 냄새, 곰팡이 및 세균에 의한 악취, 화장실의 암모니아에 의한 악취 등을 분해시킬 수 있는 기능을 가지고 있다.

본 발명에서는 상기한 패널 내부에 충진된 에어 트랩 형상체(20)가 순환공기에 함유된 습기로 인하여 곰팡이 등이 발생하는 것을 막기 위하여 냉온풍기(40)는 제습 기능을 갖는 것으로 제한한다.

상기 중공형 볼(21) 또는 다기공 볼(22)과 같이 내부에 공기가 트랩된 에어 트랩 형상체(20)가 충진된 냉난방용 복사패널(100)은 냉온풍기(40)로부터 공급되는 가열 또는 냉각된 순환공기가 순환공기 도입관(13)을 통하여 패널 내부로 공급된 후, 복수의 에어 트랩 형상체(20) 사이의 공간(24)을 순환하고 순환공기 배출관(14)을 통하여 패널 외부로 배출될 수 있다.

상기 에어 트랩 형상체(20)의 내부에 트랩된 공기는 냉온풍기(40)로부터 가열 또는 냉각된 순환공기에 의해 가열되거나 냉각될 수 있다. 이 경우, 복수의 에어 트랩 형상체(20)가 내장된 본 발명에 따른 냉난방용 복사패널(100)은 냉온풍기(40)로부터 가열 또는 냉각된 순환공기의 순환이 이루어지고 있는 경우, 패널로부터 실내로 복사가 이루어짐에 따라 실내의 온도를 가열하거나 냉각시키게 된다. 즉, 냉온풍기(40)의 작동시에는 순환공기에 기반한 복사열에 의해 실내 공기와의 열교환이 이루어질 수 있다.

또한, 에어 트랩 형상체(20)의 중공 내부(21a) 또는 미세기공(22c) 내부에 트랩된 공기가 순환공기의 열량을 흡수/저장한 후 냉온풍기(40)가 작동 정지된 경우, 즉, 냉온풍기(40)로부터 순환공기의 순환이 중단된 경우에도 패널 내부의 공간(24)과 에어 트랩 형상체(20)의 중공 내부(21a) 또는 미세기공(22c) 내부에 트랩된 공기에 의해 장시간 동안 서서히 잠열을 방출하면서 실내 공기와의 열교환이 이루어질 수 있다.

상기 에어 트랩 형상체(20)의 중공 내부(21a) 또는 미세기공(22c) 내부에 트랩된 공기는 발포 폴리스티렌의 열전달율보다 더 낮은 0.024w/mK의 열전달율을 갖는다. 따라서, 가열 또는 냉각된 공기의 순환이 중단된 경우 상기 에어 트랩 형상체(20)가 내장된 냉난방용 복사패널(100)은 실내와 실외 또는 내측과 외측을 단열시키는 단열재로서 충분한 역할을 할 수 있다.

상기 에어 트랩 형상체(20)의 크기는 외벽 내부에 설치되는 내벽 패널인 경우, 외벽의 두께가 두꺼우면 내벽 패널의 두께와 에어 트랩 형상체(20)의 크기는 작아지고, 상기와 반대로 외벽의 두께가 얇아지면 내벽 패널의 두께와 에어 트랩 형상체(20)의 크기는 크게 설정될 수 있다. 또한, 추운지방에 설치되는 경우는 따뜻한 지방에 설치되는 경우보다 더 두껍게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 난방용 복사패널(100)은 외벽 내측에 설치되는 내벽으로 설치되는 경우, 외벽과 내벽 사이에 단열재를 삽입하거나 단열재 없이 공기로 완충하는 공간을 두고 설치함에 의해 외부와 내부를 단열시키는 단열층을 추가로 확보할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 난방용 복사패널(100)은 도 3 및 도 4와 같이 복수의 난방용 복사패널(100a-100e)을 상호 밀착시켜서 설치되며, 예를 들어, 인접한 난방용 복사패널(100a-100e) 사이에는 접착제나 조립 브라켓을 사용하여 주지된 연결방법으로 고정할 수 있다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따라 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100e)이 밀착되어 설치된 경우, 순환공기 흐름(F)이 지그재그 방식으로 설정될 수 있다.

이를 위해 제1냉난방용 복사패널(10a)과 제2냉난방용 복사패널(10b) 사이의 연결은 제1냉난방용 복사패널(10a)의 상부로부터 연장된 순환공기 배출관(14)이 제2냉난방용 복사패널(10b)의 상측 내부로 도입된 후 고정너트(16)가 체결되어 고정되고, 제2냉난방용 복사패널(10b)과 제3냉난방용 복사패널(10c) 사이의 연결은 제2냉난방용 복사패널(10b)의 하부로부터 연장된 순환공기 배출관(14)이 제3냉난방용 복사패널(10c)의 하측 내부로 도입된 후 고정너트(16)가 체결되어 고정될 수 있다.

상기한 방식으로 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100e)이 상호 연결되면, 제1냉난방용 복사패널(10a)의 순환공기 도입관(13)으로 냉온풍기(40)로부터 가열 또는 냉각된 순환공기의 공급이 이루어질 때 순환공기의 흐름(F)은 화살표로 도시된 바와 같이 지그재그 방식으로 설정될 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 제2실시예에 따라 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100e)이 밀착되어 설치된 경우, 순환공기 흐름(F)이 모두 상측방향으로 설정될 수 있다.

이 경우, 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100e) 각각의 하측에는 순환공기 공급배관(31)으로부터 분지된 도입관(31a)이 도 6a와 같이 패널 내부로 연장되어 연결되고, 패널 각각의 상측에는 순환공기 회수배관(32)으로부터 분지된 배출관(31a)이 도 6b와 같이 패널 내부로 연장되어 연결되어 있다.

상기 도입관(31a)과 배출관(31a)의 외주에는 패널 내부의 기밀과 고정 연결을 위해 고무, 합성수지 또는 금속으로 이루어진 패킹부재(17)가 결합되어 있다.

또한, 상기 도입관(31a) 및 배출관(31a)과 패널 사이의 결합은 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 고정너트(16)가 체결되어 고정될 수 있다.

상기와 같이 순환공기 공급배관(31)과 순환공기 회수배관(32)을 이용하여 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100e)의 하측과 상측을 연결하면, 순환공기 흐름(F)이 모두 상측방향으로 설정될 수 있다. 본 발명의 제2실시예에 따라 모든 패널에서 상측방향 순환공기 흐름(F)은 지그재그 방식보다 순환공기 흐름(F)이 적은 부하를 받게 되어 순환공기 흐름(F)이 빠르게 진행될 수 있다.

이 경우에도 냉온풍기(40)로부터 멀리 떨어진 위치에 배치되는 복사패널에는 순환공기가 인가되는 압력이 낮아지게 되어 순환공기의 흐름 속도가 낮아지게 된다.

이러한 점을 고려하여 도 8에 도시된 바와 같이, 복수개의 순환공기 공급배관(31,33)을 설치하고 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에는 복수개의 순환공기 공급배관(31,33)이 교대로 연결되어 순환공기를 공급하는 방식으로 배관라인을 구성할 수 있다.

또한, 복수개의 순환공기 공급배관(31,33)을 설치하고 냉온풍기(40)로부터 멀리 떨어진 위치에 배치되는 복사패널에는 근접 배치된 복사패널에의 순환공기 공급을 바이패스하고 원격지에 직접 순환공기를 공급하도록 연결된 배관라인을 구성하는 것도 물론 가능하다.

상기한 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)은 설치시에 바닥면에 트랜치형 요홈이 형성된 하부패널설치레일(18a)을 먼저 설치하고, 하부패널설치레일(18a)의 요홈에 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)을 조립할 수 있다.

만약 냉난방용 복사패널(100a-100f)의 높이가 천정에 다다르는 높이를 가지는 경우는 바닥면에 하부패널설치레일(18a)을 설치하고, 이에 대응하는 천정에 상부패널설치레일(18b)을 설치한 후, 하부패널설치레일(18a)와 상부패널설치레일(18b)의 요홈에 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)을 조립할 수 있다.

이하에 도 11을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방용 복사패널을 구동하기 위한 냉난방 시스템을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉난방 시스템은 냉풍과 온풍을 사용자 선택에 따라 발생할 수 있는 냉온풍기(40), 상기 냉온풍기(40)로부터 공급되는 고온 또는 냉각된 순환공기를 높은 압력으로 거실, 주방 및 복수의 방(43a-43n)에 설치된 냉난방부하, 즉 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에 공급하기 위한 송풍기(41), 및 상기 송풍기(41)의 전단 또는 후단에 배치되어 고온 또는 냉각된 순환공기의 미세먼지 등을 검출하기 위한 필터(42)를 포함하고 있다.

냉온풍기(40)와 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f) 사이에는 패널의 입력측에 순환공기를 공급하는 순환공기 공급배관(31)이 연결되고, 출력측에는 냉난방용 복사패널(100a-100f)로부터 순환공기를 회수하는 순환공기 공급배관(32)이 연결되어 있다.

냉온풍기(40)와 순환공기 회부배관(32) 사이에는 미세먼지를 검출하는 다른 필터(44)가 설치될 수 있으며, 거실, 주방 및 복수의 방(43a-43n)에 설치된 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에는 각 지역마다 순환공기의 흐름을 제어하기 위한 개폐제어밸브(47a-47n)가 설치될 수 있다.

또한, 상기 개폐제어밸브(47a-47n)는 예를 들어, 바이메탈을 이용하여 설정온도 이상이면 밸브를 닫고 설정온도 이하로 내려가면 밸브를 개방하는 난방분배기로 대체하여 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에 대한 순환공기의 흐름을 제어하는 것도 가능하다.

또한, 냉온풍기(40)로부터 떨어진 주방 및 복수의 방(43a-43n)에 설치된 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에는 순환공기 공급배관(31) 또는 순환공기 회부배관(32)에 순환공기 배출구(35)가 설치된 분지관(36)을 연결하고, 배출밸브(34)를 제어하여 순환공기를 배출하는 것도 가능하다. 이 경우 사용자는 필요에 따라 배출밸브(34)를 개폐하여 순환공기를 실내로 직접 배출하는 것도 가능하다.

더욱이, 거실, 주방 및 복수의 방(43a-43n)에 설치된 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에는 각 지역마다 순환공기의 온도를 측정하여 각 지역의 온도를 냉온풍기(40) 본체에서 개별적으로 제어하기 위한 온도센서(T1-Tn)가 설치될 수 있다.

도 11에 도시된 실시예에서는 냉난방 시스템이 냉풍과 온풍을 선택적으로 발생할 수 있는 하나의 냉온풍기(40)를 이용하는 것을 예시하고 있으나, 냉풍을 발생하는 냉풍기와 온풍을 발생하는 온풍기를 조합하여 사용하는 것도 물론 가능하다.

상기 냉온풍기(40)와 냉풍기는 패널 내부에 충진된 에어 트랩 형상체(20)가 습기 등으로 인하여 곰팡이가 발생하는 것을 막을 수 있도록 제습 기능을 갖는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉난방 시스템에서는 겨울철에 냉온풍기(40) 또는 온풍기로부터 가열된 순환공기가 발생하면 송풍기(41)에서 가압하여 순환공기 공급배관(31)을 통하여 사용자가 거주하는 거실, 주방, 방의 벽면과 바닥에 설치된 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에 공급된다.

이 경우, 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)을 순환하는 가열된 순환공기는 도 3과 같이 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)을 지그재그 방식으로 통과하거나 도 4와 같이 순환공기 공급배관(31)으로부터 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)의 하부로부터 상부로 상측방향으로 순환공기가 진행하여 순환공기 회수배관을 통하여 냉온풍기(40) 또는 온풍기로 귀환한다.

이 경우, 복사패널(100a-100f) 내부에 충진되어 있는 중공 또는 다기공 구조의 복수의 에어 트랩 형상체(20)는 패널 내부를 순환하는 가열 순환공기에 의해 가열되어 열량을 흡수/저장하며 동시에 가열된 순환공기에 의해 복사패널(100a-100f)로부터 실내로 복사열이 방사되어 실내 공기와의 열교환이 이루어질 수 있다.

그 후 냉온풍기(40)가 작동 정지되면 패널 내부의 공간(24)과 에어 트랩 형상체(20)의 중공 또는 미세 기공 내부에 트랩된 가열된 공기에 의해 장시간 동안 잠열을 실내로 방출한다.

또한, 본 발명에 따른 냉난방 시스템에서는 여름철에 냉온풍기(40) 또는 냉풍기로부터 냉각된 순환공기가 발생하면 송풍기(41)에서 가압하여 순환공기 공급배관(31)을 통하여 사용자가 거주하는 거실, 주방, 방의 벽면과 바닥에 설치된 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f)에 공급된다.

냉각된 순환공기는 복수의 냉난방용 복사패널(100a-100f) 내부를 순환한 후 순환공기 회수배관을 통하여 냉온풍기(40) 또는 온풍기로 귀환한다.

이 경우, 복사패널(100a-100f) 내부에 충진되어 있는 중공 또는 다기공 구조의 복수의 에어 트랩 형상체(20)는 패널 내부를 순환하는 냉각된 순환공기에 의해 냉각되어 열량을 흡수/저장하며 동시에 냉각된 순환공기에 의해 복사패널(100a-100f)로부터 실내로 복사열이 방사되어 실내 공기와의 열교환이 이루어질 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 사용자의 필요에 따라 냉온풍기(40)의 가동 초기 또는 냉온풍기 본체와 멀리 떨어진 장소에서도 순환공기 공급배관(31)에 설치된 배출밸브(34)를 개폐하여 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 배출하여 대류방식으로 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있다. 따라서, 냉온풍기(40)와 멀리 떨어진 침실이나 주방 등에서 배출밸브(34)를 열어서 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 방출하여 빠른 실내 공기의 열교환을 대류방식으로 진행함에 의해 원하는 실내 온도를 빠르게 실현할 수 있다.

본 발명에서는 원적외선을 방사하는 황토, 옥, 백반석 등으로 이루어진 세라믹 에어 트랩 형상체를 사용하는 경우, 원적외선 방사 효과와 함께 뛰어난 단열성에 따른 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 순환공기의 흐름이 복수의 에어 트랩 형상체(20) 사이에 형성된 공간(24)을 통해 유동되어질 수 있게 되어 전도열과 대류열을 효과적으로 방어할 수 있게 됨과 함께 세라믹 에어 트랩 형상체가 습기로 인해 변형되는 현상이 방지되어 단열효율을 극대화 할 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명의 에어 트랩 형상체(20)는 습기로 인해 변형되는 현상을 코어(22a)의 외주에 코팅막(22b)을 형성하여 해결할 수 있으며, 또한, 본 발명의 냉난방 시스템에서는 여름철에 냉온풍기(40)로부터 냉각된 순환공기를 공급할 때 냉온풍기(40)가 제습 기능을 갖고 순환공기 중에 포함되는 습기를 낮추는 방법을 취할 수 있고, 필요에 따라 가열된 순환공기를 냉난방용 복사패널(100a-100f)로 공급함에 의해 패널 내부에 존재하는 습기를 제거하는 것도 가능하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

본 발명은 패널 내부에 중공 또는 다기공 구조의 에어 트랩 형상체를 충진시키고 패널 내부를 순환하는 열매체로 가열 또는 냉각된 순환공기를 사용함에 의해, 순환공기에 기반한 복사열에 의해 실내 공기의 열교환이 이루어질 수 있는 냉난방용 복사패널 및 이를 이용한 냉난방 시스템에 적용될 수 있다.

10: 케이싱 11: 함체
12: 커버 13: 순환공기 도입관
14: 순환공기 배출관 15-15b: 칸막이
15c: 관통구멍 16: 고정너트
17: 패킹부재 18a: 하부패널설치레일
18b: 상부패널설치레일 20: 에어 트랩 형상체
21: 중공 볼 21a: 중공 내부
22: 다기공 볼 22a: 코어
22b: 코팅막 22c: 미세기공
24: 공간 31,33:순환공기 공급배관
32:순환공기 회수배관 31a: 도입관
32a: 배출관 34: 배출밸브
35: 순환공기 배출구 36: 분지관
40: 냉온풍기 41: 송풍기
42,44: 필터 43a-43n: 방
47a-47n: 개폐제어밸브 T1-Tn: 온도센서
100-100f: 복사패널 22d: 다기공 바

Claims (16)

1. 중공 또는 다기공 구조를 갖는 복수의 에어 트랩 형성체;
   상기 복수의 에어 트랩 형상체가 내부에 충진되는 케이싱;
   가열 또는 냉각된 순환공기를 케이싱 내부로 도입하는 순환공기 도입관; 및
   상기 케이싱 내부로 도입되어 복수의 에어 트랩 형성체 사이의 공간을 순환한 후 케이싱 외부로 순환공기가 배출되는 순환공기 배출관;을 포함하며,
   상기 복수의 에어 트랩 형상체는 내부에 공기가 트랩되는 중공형 볼 또는 다기공 볼 중 하나로 이루어지는 냉난방용 복사패널.
2. 중공 또는 다기공 구조를 갖는 복수의 에어 트랩 형성체;
   상기 복수의 에어 트랩 형상체가 내부에 충진되는 케이싱;
   가열 또는 냉각된 순환공기를 케이싱 내부로 공급하는 순환공기 공급배관; 및
   상기 케이싱 내부로 도입되어 복수의 에어 트랩 형성체 사이의 공간을 순환한 후 케이싱 외부로 순환공기가 배출되는 순환공기 회수배관;을 포함하며,
   상기 복수의 에어 트랩 형상체는 내부에 공기가 트랩되는 중공형 볼 또는 다기공 볼 중 하나로 이루어지는 냉난방용 복사패널.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 에어 트랩 형성체는
   다수의 미세기공을 갖는 구형상 코어; 및
   상기 코어의 외주에 코팅된 코팅막;을 포함하는 냉난방용 복사패널.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 에어 트랩 형상체의 크기는 10mm 내지 200mm 범위로 설정되는 냉난방용 복사패널.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 에어 트랩 형상체는 세라믹 또는 합성수지로 이루어지는 냉난방용 복사패널.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 케이싱의 내부에 수용된 복수의 에어 트랩 형상체가 한쪽으로 쏠리는 것을 차단하기 위한 복수의 가로 칸막이와 복수의 세로 칸막이를 더 포함하며,
   상기 복수의 가로 칸막이와 복수의 세로 칸막이 각각은 상기 에어 트랩 형상체의 직경보다 작은 직경을 갖는 복수의 관통구멍이 형성되는 냉난방용 복사패널.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 에어 트랩 형상체는 중공 또는 미세기공 내부에 케이싱 내부를 순환하는 순환공기에 의해 열량을 흡수, 저장한 후 순환공기의 순환이 정지되면 상기 에어 트랩 형상체의 중공 또는 미세기공 내부에 트랩된 공기에 의해 잠열을 방출하는 냉난방용 복사패널.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 에어 트랩 형상체는 양단부가 폐쇄되어 기공 내부에 공기가 트랩된 다기공 바(bar)인 냉난방용 복사패널.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복사패널은 복수개 인접하여 배치되고,
   상기 복수의 복사패널의 순환공기 흐름은 상향식 또는 지그재그방식인 냉난방용 복사패널.
10. 사용자의 선택에 따라 가열 또는 냉각된 순환공기를 발생하는 냉온풍기;
    냉난방부하가 요구되는 지역에 설치되며 중공 또는 다기공 구조를 갖는 복수의 에어 트랩 형상체가 케이싱 내부에 충진되어 있는 복수의 냉난방용 복사패널;
    상기 냉온풍기로부터 복수의 냉난방용 복사패널 내부로 가열 또는 냉각된 순환공기를 공급하는 순환공기 공급배관; 및
    상기 복수의 냉난방용 복사패널로부터 배출되는 순환공기를 냉온풍기로 순환시키는 순환공기 회수배관;을 포함하며,
    상기 복수의 에어 트랩 형상체는 내부에 공기가 트랩되는 중공형 볼. 다기공 볼 및 다기공 바 중 하나로 이루어지는 냉난방 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 케이싱은 금속재, 합성수지, 세라믹 또는 목재로 이루어지며, 직사각형 함체와 함체의 개방부를 덮는 커버를 포함하는 냉난방 시스템.
12. 제10항에 있어서,
    상기 냉온풍기는 제습 기능을 갖는 냉난방 시스템.
13. 제10항에 있어서,
    상기 냉온풍기와 냉난방용 복사패널을 연결하는 순환공기 공급배관에 설치되어 상기 순환공기를 가압하여 순환공기 공급배관을 통해 복수의 냉난방용 복사패널로 공급하기 위한 송풍기를 더 포함하는 냉난방 시스템.
14. 제10항에 있어서,
    상기 냉온풍기와 냉난방용 복사패널을 연결하는 순환공기 공급배관과 순환공기 회수배관 중 적어도 하나에 설치되어 순환공기를 이물질을 필터링하기 위한 필터를 더 포함하는 냉난방 시스템.
15. 제10항에 있어서,
    상기 순환공기 공급배관과 순환공기 회수배관 중 적어도 하나에 설치되며 가열 또는 냉각된 순환공기의 일부를 실내로 배출하기 위한 적어도 하나의 배출밸브를 더 포함하는 냉난방 시스템.
16. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 복사패널 사이의 순환공기 흐름은 지그재그방식 또는 상향식이고,
    상기 복수의 냉난방용 복사패널과 순환공기 공급배관 및 순환공기 회수배관 사이의 연결은 패킹부재를 이용하여 실링되는 냉난방 시스템.

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