KR100483691B1

KR100483691B1 - 변풍량 공기조화장치 및 방법

Info

Publication number: KR100483691B1
Application number: KR10-2002-0029415A
Authority: KR
Inventors: 주영덕; 이준호
Original assignee: 주식회사 나라컨트롤
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2005-04-18
Also published as: KR20030091401A

Abstract

본 발명은 건물 실내의 공기를 제어할 수 있는 변풍량 공기조화기에 관한 것으로, 외기댐퍼와 바이패스댐퍼의 개폐 위치를 서로 독립적으로 제어하고 혼합 챔버 내의 압력에 의해 바이패스댐퍼와 환기팬을 제어하는 방식으로 실내에 필요한 요구 외기량을 공급할 수 있는 변풍량 공기조화장치에 관한 것이다.

본 발명은 압력센서, CO₂ 센서, 온습도 센서, 정압 센서를 통해 공기조화장치내의 공기 상태를 수신하여 컨트롤러에 설정된 기준값과 비교하여 외기댐퍼와 배기댐퍼, 바이패스댐퍼, 급기팬, 환기팬의 동작을 제어한다. 이와 같은 제어 방식을 도입할 경우 건물 실내의 이산화탄소량이 설정량 보다 증가하거나 실내 부하 변화로 인해 급기량이 증가 또는 감소할 경우에 실내에 필요한 요구 외기량을 공급할 수 있다. 또한 보다 정확하고 안정적으로 급기량을 공급할 수 있으며, 효율적인 운전으로 에너지를 절약하고 적절한 실내 압력 유지 및 쾌적한 실내 공기 환경을 유지할 수 있는 경제적이고 안정적인 것이다.

Description

변풍량 공기조화장치 및 방법{The apparatus for handling air and method thereof}

본 발명은 건물 실내로 공급되는 공기를 제어할 수 있는 변풍량 공기조화기에 관한 것으로, 특히 외기 댐퍼와 바이패스 댐퍼를 독립적으로 제어하며 외기/혼합기 챔버 압력과 환기/배기 챔버 압력에 의해 바이패스 댐퍼와 환기팬을 제어하는 방식으로 실내에 필요한 요구 외기량을 공급할 수 있는 변풍량 공기조화 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 변풍량 공기조화 시스템은 실내 부하 변동에 따라 급기 온도를 일정하게 유지시키고 실별, 존별 송풍량을 변화시켜 실온을 제어하는 방식으로 에너지 절약의 가능성과 개별 제어와 관련된 여러 가지 장점 때문에 적용이 확대되고 있다. 공기조화는 공기조건 또는 공기조정이라고도 한다. 세계 최초의 공기조화장치는 1902년 미국의 브루클린에 있는 서킷 윌헬름즈 석판인쇄출판회사에 W. H. 캐리어의 설계로 설치된 것이다. 환기·냉방·난방·가습의 기능을 갖는 장치는 그 이전에도 사용되었으나, 습도를 조절할 수 있는 기능을 구비하는, 공기조화장치라고 말할 수 있는 것이 설치된 것은 이것이 시초이다. 1911년 캐리어는 공기조화에 관한 논문 "합리적인 습공기(濕空氣)의 방정식"을 발표하였으며, 이것은 공기조화공학의 기초가 된 중요한 이론이다. 주택 ·호텔 ·회관 ·사무실 등의 공기조화는 실내의 사람을 쾌적한 상태로 만드는 것을 목적으로 하는 것으로서, 보건공기조화라고 한다. 사람에게 쾌적한 공기상태는 기후조건 ·복장 ·생활수준 ·건강상태 등 여러 가지 조건에 의하여 영향을 받게 되므로 일정한 값이 있는 것은 아니나, 여름에는 온도 26∼28℃, 상대습도 약 50%, 겨울에는 온도 20∼22℃, 상대습도 약 40%를 목표로 하는 것이 보통이다. 공기조화는 온도의 변경만을 목적으로 하는 것이 아니고 습도조절, 공기정화, 기류조정 등을 적당한 상태로 만들려는 것이므로, 단지 실내를 덥게 하거나 차게 하는 것만은 아니다.

한편, 도 1은 종래의 변풍량 공기조화 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.

배기덕트(10)는 실내의 공기를 외부로 유출시키는 통로이며, 덕트를 통해 유출되는 배기량은 배기댐퍼(12)에 의해 조절된다.

환기덕트(11)는 실내로부터 공기조화장치로 들어오는 실내 공기의 통로이며, 환기량을 측정하기 위한 풍량측정장치(16)가 설치되어 있다.

환기팬(14)은 환기덕트(11)로 들어오는 환기량을 조정한다.

외기덕트(20)는 외부로부터 공기를 건물 내로 흡수하는 통로이며, 덕트를 통해 유입되는 외기량은 외기댐퍼(22)에 의해 조절된다.

급기덕트(21)는 공기조화장치로부터 실내로 공급되는 공기의 통로이며, 급기량을 측정하기 위한 풍량측정장치(16)과 급기덕트(21)를 통과하는 공기의 압력을 측정하기 위한 정압센서(28)가 설치되어 있다.

급기팬(24)은 실내로 공급되는 급기량을 조절한다.

바이패스댐퍼(32)는 외기댐퍼(20)에 종속되어 동작한다.

컨트롤러(40)는 변풍량 공기조화 장치의 전체적인 동작을 제어한다.

종래의 변풍량 공기조화장치의 제어는 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 급기팬(24)의 회전속도는 실내로 공급되는 공기의 정압에 의해 조절되고, 급기덕트(21)에 설치된 풍량측정장치(FMS: Flow Measuring Station)(16)에서 실내로 공급되는 공기의 동압을 측정하여 측정된 동압과 풍량측정장치(16)의 면적에 의해 급기량을 산정한다.

미리 설정된 급기량과 환기량의 비율에 의해 환기량을 재설정하며, 환기덕트(21)에 설치된 풍량측정장치(16)에서 동압을 측정하여 측정된 동압과 풍량측정장치(16)의 면적에 의해 환기량을 산정한다. 급기량에 따른 환기량의 재설정값과 실제 환기량과의 편차에 의해 환기팬(14)의 회전 속도를 제어한다.

또한, 컨트롤러(40)로부터 하나의 제어신호로 배기댐퍼(12), 외기댐퍼(22), 바이패스댐퍼(32)의 개폐 위치를 조절하기 때문에 댐퍼의 개폐 위치에 따른 외기량과 배기량, 바이패스량을 정확히 조절하기 어려운 문제점이 있다.

종래의 변풍량 공기조화장치에 사용되는 풍량측정장치(16)는 주로 고가이고 풍량측정장치(16)의 설치 공간의 부족으로 층류 형성이 되지 않아 측정 오차가 발생하며, 외기, 환기의 온습도 차이에 의한 공기 비중차를 고려하지 않아 풍량의 편차가 발생하여 오차가 발생하며, 차압 트랜스미터 자체의 오차와 환산 등에 의한 오차등으로 인한 오차 누적으로 전체적으로 큰 오차를 발생한다.

또한, 배기댐퍼(12), 외기댐퍼(22), 바이패스댐퍼(32)를 컨트롤러(40)를 통해 하나의 제어신호로 동시에 제어함으로써 소요 외기량 확보를 위한 바이패스댐퍼(32)의 독립적인 제어가 불가능하며, 댐퍼의 비선형 특성으로 인해 댐퍼의 개폐 위치를 변경하여도 요구되는 배기량과 외기량의 정확한 비율을 얻기 어려운 문제점이 있다.

상술한 바와 같이 종래에는 고가의 풍량측정장치를 사용하여 풍량을 측정하여 환기량을 제어하고 배기댐퍼(12), 외기댐퍼(22), 바이패스댐퍼(32)를 하나의 제어신호에 의하여 통합적으로 제어하여 외기량과 배기량을 조절하기 때문에 건물 실내에 필요한 신선 요구 외기량을 적절히 공급하기 어려우며 이를 보상할 수 있는 것이 고려되지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 변풍량 공기조화장치에서는 실내 부하 변화에 따른 급기량과 환기량을 고가의 풍량측정장치로 조절하던 것을, 외기 댐퍼와 배기 댐퍼는 이산화탄소량이나 공기의 온습도 관계에 의해 제어되고 바이패스 댐퍼는 외기량과 바이패스량이 만나는 외기/혼합기 챔버내의 압력에 의해 제어되며 환기팬은 환기량이 배기량과 바이패스량으로 분기되는 환기/배기 챔버내의 압력에 의해 제어된다. 급기팬은 급기 덕트에 설치된 정압 센서에 의해 제어된다. 이와 같이 혼합 챔버 압력 제어에 의한 방식을 적용할 경우 실내 부하 변화에 따른 풍량 변화에도 신선 요구 외기량을 실내 이산화탄소량 변화에 대해 적절히 유지할 수 있으며 보다 정확하고 안정적인 급기량을 공급할 수 있는 변풍량 공기조화 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배출되는 배기량을 조절할 수 있는 배기댐퍼, 외부에서 유입되는 외기량을 조절할 수 있는 외기댐퍼, 실내에서 환기되는 환기량을 다시 실내로 공급할 수 있도록 바이패스 시키기 위한 바이패스 댐퍼, 외기량과 바이패스량이 혼합되는 외기/혼합기 챔버, 환기량이 배기량과 바이패스량으로 분기되는 환기/배기 챔버, 실내의 공기를 환기시키기 위해 실내에서 공조기로 들어오는 공기를 조절하는 환기팬, 공조기에서 실내로 공급되는 공기를 조절하는 급기팬으로 구성된 공기조화 장치로써 실내에서 환기되는 환기 덕트의 끝단에 구비되어 설정시간 간격으로 이산화탄소와 온습도를 측정하는 제 1 센서, 배기/환기 챔버에 구비되어 설정시간 간격으로 배기/환기 챔버내의 압력을 측정하는 제 2 센서, 외기/혼합기 챔버에 구비되어 설정시간 간격으로 외기/혼합기 챔버내의 압력을 측정하는 제 3 센서, 급기 덕트의 실내측 끝단에 구비되어 정압을 측정하는 제 4 센서, 외기량의 온습도를 측정하는 제 5 센서, 다수의 센서로부터 측정값을 수신하여 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

또한, 본 발명의 컨트롤러는 제 1센서로부터 설정 시간 간격으로 이산화탄소량과 온습도값이 입력되고 설정값과 비교하여 차이가 발생하면 외기댐퍼와 배기 댐퍼의 개폐위치를 변경하여 외기량과 배기량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 컨트롤러는 제 3센서로부터 설정 시간 간격으로 외기/혼합기 챔버내의 압력값을 수신하고 컨트롤러에 설정된 설정값과 비교하여 차이가 발생하면 바이패스 댐퍼의 개폐 위치를 변경하여 바이패스되는 바이패스량을 조절하며 실내에 요구되는 신선 외기량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 외기댐퍼의 초기 개폐 위치, 최대 급기량, 초기 요구 외기량, 실내의 이산화탄소 설정량, 각종 센서들로부터 수신되는 시간 간격을 설정하기 위한 설정 시간 간격등을 사용자에 의해 입력되는 초기 설정구간 단계, 설정시간 마다 환기 덕트의 실내측 끝단에 구비된 이산화탄소 센서와 온습도 센서로부터 이산화탄소량과 온습도를 컨트롤러에서 수신하는 단계, 설정시간 마다 외기/혼합기 챔버에 구비되어 있는 압력센서로부터 측정된 압력값을 컨트롤러에서 수신하는 단계, 설정시간 마다 배기/환기 챔버에 구비된 압력센서로부터 압력값을 컨트롤러에서 수신하는 단계, 설정시간 마다 급기 덕트의 실내측 끝단에 구비된 정압 센서로부터 측정된 정압값을 컨트롤러에서 수신하는 단계, 컨트롤러는 설정시간 마다 다수의 센서로부터 수신되는 입력값과 상기 컨트롤러에 설정된 값을 비교 판단하여 전체 동작을 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 컨트롤러는 설정시간 마다 다수의 센서로부터 수신되는 입력값과 상기 컨트롤러에 설정된 값을 비교 판단하여 전체 동작을 제어하며 이산화탄소 센서, 온습도 센서, 압력센서, 정압 센서로부터 수신되는 값들을 컨트롤러에 설정된 기준값들과 비교하여 소정의 차이가 발생하면 외기댐퍼, 바이패스 댐퍼, 환기팬, 급기팬의 동작을 제어하는 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 실내의 공기를 제어할 수 있는 변풍량 공기조화 장치의 구성도이다.

배기덕트(50)는 실내로부터 환기된 공기를 외부로 배출시키는 통로이며, 배출되는 공기의 양은 배기댐퍼(52)에 의해 조절된다.

환기덕트(51)는 실내로부터 환기된 공기를 공조기로 유입시키는 통로이며, 실내측 끝단에 온습도와 이산화탄소를 측정할 수 있는 제1센서(58)가 구비되어 있다.

환기팬(56)은 실내로부터 공급되는 환기량을 조절한다.

환기/배기 챔버(53)에서는 환기량이 배기량과 바이패스량으로 분기되고, 챔버 내에는 환기/배기 챔버(53) 내의 압력을 측정하는 제2센서(54)가 구비되어 있다.

한편, 외기덕트(70)는 외부공기를 건물 내로 공급하는 통로이며, 외기량의 온습도를 측정하는 제5센서(72)와 외부에서 유입되는 외기량을 조절하는 외기댐퍼(22)가 구비되어 있다.

급기팬(76)은 실내로 공급되는 급기량을 조절한다.

급기덕트(71)는 실내로 공급되는 공기의 통로이며, 실내측 끝단에 위치하여 정압을 측정하는 제 4센서(78)가 구비되어 있다.

외기/혼합기 챔버(60)에서는 바이패스량과 외기량이 혼합되며, 외기/혼합기 챔버(60) 내의 압력을 측정하는 제3센서(64)가 구비되어 있다.

바이패스댐퍼(62)는 환기덕트(51)를 통하는 실내 공기의 환기량과 배기덕트(50)를 통해 외부로 배기되는 배기량을 바이패스시켜 다시 실내로 공급되도록 하고, 외기/혼합기 챔버(60)를 통하는 바이패스량을 조절한다.

컨트롤러(80)는 변풍량 공기조화 장치의 전체 동작을 제어하는 것으로, 먼저 변풍량 공기조화 장치는 초기 설정 단계에 의해 구동되고 가동 중에 여러 개의 센서로부터 측정된 온습도, 압력, 정압, 이산화탄소량 등의 값을 수신하여 설정 시간 간격마다 외기/혼합기 챔버 설정압력, 배기/환기 챔버 설정압력, 외기댐퍼 설정개폐위치를 재설정하여 실내에 필요한 요구외기량을 유지한다.

도 2에서 제5센서(72)는 온습도 센서, 제3센서(64)는 압력센서, 제2센서(54)는 압력센서, 제1센서(58)는 CO₂센서와 온습도 센서, 제4센서(78)는 정압 센서를 나타낸다.

본 발명에서는 배기댐퍼(52)와 외기댐퍼(74)의 개폐 위치 조절은 컨트롤러로부터 송신되는 하나의 제어신호로 동시에 이루어지며, 바이패스댐퍼(62)의 개폐 위치 조절은 개별적인 제어신호로 이루어진다. 따라서, 바이패스댐퍼의 제어로 바이패스량을 조절함으로써 실내에 필요한 요구외기량을 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 변풍량 공기조화 장치의 동작 순서도로써 설명은 다음과 같다.

먼저, 초기 설정 단계는 외기댐퍼(74)와 배기댐퍼(52)의 초기 개폐 위치 설정, 실내 이산화탄소 설정량, 최대 급기량 등 사용자에 의해 컨트롤러에 입력되는 부분과 입력된 초기 설정값에 의해 초기 최소외기량 설정, 환기/배기 챔버(53)와 외기/혼합기 챔버(60)가 유지해야 할 초기 설정 압력을 설정하여 바이패스 댐퍼(62)의 초기 개폐 위치와 환기팬의 초기 회전속도를 설정한다. 또한 외기 댐퍼, 외기/혼합기 챔버 압력, 환기/배기 챔버 압력을 설정하기 위해 주기적으로 여러 개의 센서로부터 현재의 온습도, 압력, 이산화탄소량 등을 입력받을 수 있는 시간을 설정하여 컨트롤러에 입력하고 가동을 시작한다(S82).

가동을 한 후에 설정시간 간격으로 다수의 센서로부터 현재값을 수신하여 제어하는 것으로, 먼저 제1센서(58)인 이산화탄소 센서로부터 이산화탄소의 량을 컨트롤러에서 수신한다. 컨트롤러에 설정된 이산화탄소 설정량과 제1센서(58)부터 수신한 이산화탄소량과의 차이를 측정하여, 일정량 이상이면 외기댐퍼(74)의 개폐 위치를 변경하며, 외기댐퍼(74)의 조절에 따라 동시에 배기댐퍼(52)의 개폐 위치가 조절되어 공기의 유입량과 유출량을 조절하게 된다(S84, S86).

다음은 설정시간 간격으로 외기/혼합기 챔버(60)의 압력을 측정하여 바이패스 댐퍼(62)를 제어하는 것으로, 제3센서(64)인 압력센서로부터 현재의 압력값을 컨트롤러에서 수신하여, 설정된 압력값과 비교하여 일정이상의 변화가 발생하면 바이패스댐퍼(62)의 개폐 위치를 변경한다(S88, S90).

다음 단계로 설정시간 간격으로 환기/배기 챔버(53)의 압력을 측정하여 환기팬(56)을 제어하는 것으로, 제2센서(54)인 압력센서로부터 현재의 압력값을 컨트롤러(80)에서 수신하며, 컨트롤러(80)에서는 수신된 압력값과 설정된 압력값을 비교하여 일정이상 차이가 발생할 경우 환기팬(56)의 회전속도 등을 조절하여 환기량을 제어한다(S92, S94).

다음 단계로 설정시간 간격으로 실내로 공기를 공급하는 급기덕트(71)에 구비된 제4센서(78)인 정압 센서로부터 현재의 정압값을 컨트롤러(80)에서 수신하며, 설정된 정압과 수신된 정압값과의 차이를 계산하며 일정이상의 차이가 발생하면 급기팬(76)의 회전 속도 등을 조절하여 공급되는 급기량을 조절한다(S96, S98).

도 4는 본 발명에 따른 변풍량 공기조화장치의 컨트롤러에서 계산되는 기준값을 재설정하기 위한 순서도를 나타낸다.

먼저, 초기 설정 조건으로 실내의 이산화탄소 설정량, 실내에 예상되는 이산화탄소 최대량, 외기댐퍼 개폐 최소 위치, 외기 댐퍼 개폐 최대 위치, 실내에 요구되는 외기량의 최소량과 최대량, 설정되는 기준값을 재설정하기 위한 설정시간간격을 사용자에 의해 입력된다(S100).

사용자에 의해 이미 입력된 이산화탄소 설정량, 실내 이산화탄소 최대량, 외기댐퍼 개폐 최소 위치를 사용하여 센서에 의해 수신된 이산화탄소량에 따라 설정시간 마다 외기댐퍼의 개폐 위치를 재설정한다(S101).

이미 입력된 외기 댐퍼 개폐 최대 위치, 실내에 요구되는 외기량의 최소량과 최대량을 사용하여 재설정된 외기댐퍼 개폐 위치에 따른 요구 외기량을 계산한다(S102).

상기 재설정된 외기댐퍼 개폐 위치와 상기 계산된 요구 외기량으로 외기/혼합기 챔버 압력과 환기/배기 챔버 압력을 재설정한다(S103, S104).

한편, 도 5는 종래의 변풍량 공기조화장치와 본 발명의 변풍량 공기조화 장치의 특성을 나타낸 그래프이다.

도 5(a)는 종래의 변풍량 공기조화장치를 빌딩 등에서 가동시킬 경우, 시간에 대하여 이산화탄소량에 따라 실내에 공기를 공급하는 급기량(CHM)과 실외로부터 실내로 유입되는 공기의 양인 외기량(CHM)의 변화를 나타낸 그래프이다.

종래의 변풍량 공기조화장치는 고가의 풍량조절장치(16)를 사용하여 풍량을 제어하는 것으로, 이산화탄소 설정량은 1000 PPM이고 측정되는 이산화탄소량이 설정량보다 증가할 경우 외기댐퍼의 개폐 위치가 더 개방됨에 따라 외기량이 증가하는 것을 볼 수 있으며 이산화탄소량이 설정량보다 감소하여 줄어들 경우 외기댐퍼가 닫히게 되어 외기량이 줄어들게 되며 실제로 외기댐퍼가 30%로 개방되어 있는데도 외기량은 도입되지 못하는 결과를 볼 수 있다. 또한 실내 부하의 감소로 실내로 공급되는 급기량(CMH)이 감소할 경우 외기량(CMH)도 감소하게 되어 동일한 이산화탄소량에 대해 필요한 요구 외기량을 충족시키지 못하는 결과를 초래한다.

한편, 도 5(b)는 본 발명의 변풍량 공기조화장치의 특성 그래프를 나타낸 것으로, 이산화탄소 설정량은 1000 PPM이고 측정되는 이산화탄소량의 변화가 그림과 같이 나타날 경우 이산화탄소량이 설정량보다 증가하면 외기댐퍼의 개폐 위치가 개방되어 외기량이 증가하는 것을 볼 수 있으며 이산화탄소량이 설정량보다 감소하면 외기댐퍼가 최소 개폐 위치를 유지한다. 종래 기술에서는 외기댐퍼가 최소 개폐 위치에서는 외기량이 도입되지 못했으나 본 발명에서는 실내에 필요한 최소 요구 외기량을 유지하는 것을 확인할 수 있다. 또한 실내 부하의 감소로 급기량이 줄어들 경우 종래 기술에서는 외기량이 줄어들었으나 본 발명에서는 외기량이 급기량 변화와 상관없이 유지되고 있는 것을 볼 수 있으며 따라서 실내에 필요한 신선 요구 외기량을 실내 이산화탄소량 변화에 대해 적절하게 공급할 수 있음을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명은 센서로부터 압력, 온습도, 정압과 이산화탄소량에 따라 공조장치내의 풍량을 조절하며, 이산화탄소량 변화에 따라 외기댐퍼를 제어하고 외기/혼합기 챔버 압력으로 바이패스 댐퍼를 독립적으로 제어하기 때문에 동시에 제어되는 종래 기술과는 달리 댐퍼의 비선형적인 특성 문제를 해결할 수 있었으며, 환기/배기 챔버 압력에 의해 환기팬을 제어하고 외기/혼합기 챔버 압력에 의해 바이패스 댐퍼를 제어하기 때문에 실내 부하 변화에 따른 급기량 변화시나 이산화탄소량 변화시 실내에 필요한 요구 외기량을 적절히 공급할 수 있음을 확인하였다.

이상과 같이, 본 발명의 변풍량 공기조화 장치는 풍량 변화 등의 부하 변동시에 바이패스 댐퍼를 따로 제어하여 일정한 요구 외기량을 유지할 수 있고, 바이패스 댐퍼의 비선형 특성 문제도 해결하였다. 또한, 외기/혼합기 챔버 압력에 의해 바이패스 댐퍼를 제어하고 환기/배기 챔버 압력에 의해 환기팬을 제어함으로써 실내 부하 변동에 대해서 보다 안정적으로 외기량을 공급할 수 있으며, 효율적인 운전으로 에너지를 절약하고 적절한 실내 압력 유지 및 쾌적한 실내 공기 환경을 유지할 수 있는 경제적이고 안정적인 것이다.

도 1은 종래의 변풍량 공기조화장치의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 변풍량 공기조화장치의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 변풍량 공기조화장치의 동작 순서도.

도 4는 본 발명에 따른 변풍량 공기조화장치의 컨트롤러에서 계산되는 기준값 재설정 순서도.

도 5(a)는 종래의 변풍량 공기조화 장치의 특성 그래프.

도 5(b)는 본 발명의 변풍량 공기조화 장치의 특성 그래프.

<도면의 부호에 대한 설명>

10, 50 : 배기덕트 11, 51 : 환기덕트

12, 52 : 배기댐퍼 14, 56 : 환기팬

16 : 풍량측정장치 20, 70 : 외기덕트

22, 74 : 외기댐퍼 24, 76: 급기팬

28 : 정압센서 21, 71 : 급기덕트

32, 62 : 바이패스 댐퍼 40: 컨트롤러

53 : 환기/배기챔버 54 : 센서 2

58: 센서 1 60 : 외기/혼합기 챔버

64 : 센서 3 72 : 센서 5

78 : 센서 4 80: 컨트롤러

Claims

공기의 유출로이며 공기를 조절할 수 있는 배기댐퍼(52)가 구비된 배기덕트(50), 공기의 유입로이며 공기를 조절할 수 있는 외기댐퍼(74)가 구비된 외기덕트(70), 실내로부터 외부로 환기되는 실내공기의 통로 역할을 하는 환기덕트(51), 환기덕트(51)를 통하여 실내 공기를 외부로 환기시키는 환기팬(56), 환기덕트(51)를 통하는 실내 공기의 환기량과 배기덕트(50)를 통해 외부로 배기되는 배기량을 바이패스시켜 다시 실내로 공급되도록 하는 바이패스댐퍼(62), 환기량이 배기량과 바이패스량으로 분기되는 환기/배기 챔버(53), 외기량과 바이패스량이 만나는 외기/혼합기 챔버(60), 외기/혼합기 챔버(60)를 통하여 실내에 필요한 공기를 실내로 공급하는 급기팬(76), 외부에서 실내로 공급되는 통로 역할을 하는 급기덕트(71), 및 상기한 구성요소들의 작동을 제어하는 컨트롤러(80)로 구성되는 변풍량 공기조화 장치에 있어서,

상기 환기덕트(51)의 실내측 끝단에 이산화탄소와 온습도를 측정하는 제 1 센서(58)가 구비되고,

상기 환기/배기 챔버(53)에 압력을 측정하는 제 2 센서(54)가 구비되며,

상기 외기/혼합기 챔버(60)에 압력을 측정하는 제 3 센서(64)가 구비되고,

상기 급기덕트(71)에 정압을 측정하는 제 4 센서(78)가 구비되며,

상기 외기덕트(70)의 공기 유입구에 온습도를 측정하는 제 5 센서(72)가 구비되어 상기 컨트롤러(80)에 의해 작동이 제어되는 것을 특징으로 하는 변풍량 공기조화 장치.
제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러(80)는

상기 제 1센서(58)로부터 이산화탄소량과 온습도값이 입력되면, 설정된 기준값과 비교하여 소정의 차이가 발생하면 상기 외기댐퍼(70)와 배기댐퍼(50)의 개폐 위치를 변경하여 공기의 유출입을 제어하는 것을 특징으로 하는 변풍량 공기조화 장치.
제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러(80)는

상기 제 2센서(54)로부터 압력값을 수신하면 상기 컨트롤러(80)에 설정된 기준값과 비교하여 소정의 차이가 발생하면 환기팬(56)의 회전 속도를 조절하여 환기량을 제어하는 것을 특징으로 하는 변풍량 공기조화 장치.
제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러(80)는

상기 제 3센서(64)로부터 압력값을 수신하면 상기 컨트롤러(80)에 설정된 기준값과 비교하여 소정의 차이가 발생하면 상기 바이패스 댐퍼(62)의 개폐 위치를 변경하여 바이패스량을 조절하는 것을 특징으로 하는 변풍량 공기조화 장치.
제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러(80)는

상기 제 4센서(78)로부터 정압값을 수신하면 상기 컨트롤러(80)에 설정된 기준값과 비교하여 소정의 차이가 발생하면 상기 급기팬(76)의 회전속도를 조절하여 급기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 변풍량 공기조화 장치.
공기조화 장치의 초기 설정치로 실내의 이산화탄소 설정량, 실내에 공급되는 최대 급기량, 최소 요구 외기량, 급기 설정 정압 및, 여러 개의 센서로부터 현재값을 수신하는 설정시간간격을 사용자에 의해 입력하고, 입력된 초기 조건에 의해 공기조화 장치의 외기댐퍼 초기 개폐 위치와 외기/혼합기 챔버 압력, 환기/배기 챔버 압력을 설정하여 가동시키는 제 1단계;

설정시간 마다 환기덕트의 실내측 끝단에 구비된 이산화탄소 센서와 온습도 센서로부터 이산화탄소량과 온습도를 컨트롤러에서 수신하는 제 2단계;

상기 설정시간 마다 외기/혼합기 챔버에 구비되어 있는 압력센서로부터 챔버 압력값을 상기 컨트롤러에서 수신하는 제 3단계;

상기 설정시간 마다 환기/배기 챔버에 구비된 압력센서로부터 챔버 압력값을 상기 컨트롤러에서 수신하는 제 4단계;

상기 설정시간 마다 급기덕트의 실내측 끝단에 구비된 정압 센서로부터 정압값을 상기 컨트롤러에서 수신하는 제 5단계; 및

설정시간 마다 상기 제2 내지 제 5단계를 통해 수신되는 이산화탄소 검출값, 온습도, 외기/혼합기 챔버 압력값, 환기/배기 챔버 압력값 및 급기덕트의 정압값을 상기 컨트롤러에서 기준값과 각각 비교하여 재결정하는 제 6단계;

를 포함한 것을 특징으로 하는 변풍량 공기조화 장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서, 상기 제 6단계는

초기 설정 조건으로 이산화탄소 설정량, 실내에 예상되는 이산화탄소 최대량, 외기댐퍼 개폐 최소위치, 외기댐퍼 개폐 최대위치, 실내에서 요구되는 외기량의 최소량과 최대량 및 설정되는 기준값을 재설정하기 위한 설정시간 간격을 입력하는 제 7단계;

상기 제 7단계에서 초기 조건으로 설정된 이산화탄소 설정량, 실내 이산화탄소 최대량 및 외기댐퍼 개폐 최소위치를 이용하여 수신된 이산화탄소 검출값을 근거로 설정시간마다 외기댐퍼의 개폐 위치를 재설정하는 제 8단계;

상기 제 7단계에서 초기 조건으로 설정된 외기댐퍼 계폐 최대위치, 실내에서 요구되는 외기량의 최소량과 최대량을 이용하여 재설정된 외기댐퍼 개폐 위치를 근거로 요구 외기량을 계산하는 제 9단계; 및

상기 제 8단계를 통해 재설정된 외기댐퍼 개폐 위치와 상기 9단계에서 계산된 요구 외기량을 근거로 외기/혼합기 챔버 압력과 환기/배기 챔버 압력을 재설정하는 제 10단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 변풍량 공기조화 장치의 제어 방법.