KR101797204B1 - 실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실내외 공기질에 따라 실내 환기 및 실내 정화를 택일하여 실내 공기질을 개선하고, 특히 미세먼지의 제거효율을 향상시켜 미세먼지의 실내 유입을 원천적으로 차단하는 한편, 공기 흐름을 원활하게 하여 에너지 낭비를 최소화하고 유지관리가 간편한 실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템에 관한 것으로서, 급기 덕트와 배기 덕트 사이에 설치한 경로 전환기, 이중관 형태의 열교환 구간을 갖는 덕트, 미세먼지를 입도를 키운 후 포집하는 제진기 및 실내외 공기질을 측정하는 수단을 포함한다.

Description

실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템{REAL-TIME ENVIRONMENT SENSING-TYPE SYSTEM FOR INDOOR AIR QUALITY MANAGEMENT OF APARTMENT HOUSES}
본 발명은 실내외 공기질에 따라 실내 환기 및 실내 정화를 택일하여 실내 공기질을 개선하고, 특히 미세먼지의 제거효율을 향상시켜 미세먼지의 실내 유입을 원천적으로 차단하는 한편, 공기 흐름을 원활하게 하여 에너지 낭비를 최소화하고 유지관리가 간편한 실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템에 관한 것이다.
공동주택은 단독주택과는 다르게 복수 세대의 주거 공간을 제공하기 위해 고층화, 고단열화 및 고기밀화한 건축물로서, 세대 내의 사람 활동에 연관되어 발생하는 실내 공기질(indoor air quality)의 악화 문제가 있어서 실내 공기질을 개선하기 위한 설비 또는 장치가 요구된다.
환기는 실내 공기질을 개선하는 유용한 방법이기는 하지만, 실외 대기환경에 따라 제약을 받는다.
여기서, 실내 공기질의 주요 평가 항목은 온도, 습도, VOC(휘발성유기화합물) 농도 및 CO2(이산화탄소) 농도이고, 실외 공기질의 평가 항목 중에 환기에 의해 영향을 주는 주요 항목은 온도, 습도, VOC(휘발성유기화합물) 농도, O3(오존) 농도 및 NOx(질소산화물) 농도이다.
즉, 냉난방 장치 등의 공기조화 설비(또는 장치)를 가동하여 적정 온도 및 습도로 조성한 실내 공기질이 환기에 의해 악화될 수 있으며, 이 경우에, 환기가 냉난방 비용의 증가 요인이 된다.
또한, 높은 농도의 VOC, NOx 또는 O3 가 환기에 의해 실내로 유입되어 실내 공기질을 더욱 악화시킬 수 있다.
이에, 등록특허 제10-0509332호는 실내외 온도차나 엔탈피 차에 따라 바이패스 운전, 단수 제어운전, 혼합 환기운전 및 절약 운전을 선택하기 위해 FAST/SLOW/ECONO 프로세스를 갖추며, 아울러, 실내 CO2 농도 및 VOC 농도에 따라 환기하고, 공기치환횟수 또는 외기 급기량을 조절하여서, 에너지 소비를 줄인다.
그렇지만, 실내외 공기질에 따라 운전 방식을 선택하여 소비 에너지를 줄이는 것도 유효하지만, 온도 및 엔탈피 외에도 실외 대기의 다양한 환경인자를 실시간 감응하여 실내 공기질의 개선에 적합한 동작을 선택함은 물론이고, 실내로 급기할 시에 미세먼지 및 VOC의 유입을 원천적으로 차단하며, 아울러, 급기 및 배기 통로의 전 구간에 걸쳐 공기 흐름에 저항을 가하는 요소를 최소화하면서, 미세먼지 및 VOC를 걸러내는 필터도 공기 흐름에 저항을 가하는 요소를 최소화하는 구조로 구성하여, 가동 시간 대비 최대 효율을 얻어 에너지 소비를 줄이는 것이 더욱 중요하다.
이는 공동주택의 각 세대별로 실내 공기질 관리시스템을 구축함에 있어, 세대 내에 있는 격실별로 급기 및 배기용 덕트를 가지 상으로 설치하여야 하고, 외기와의 통로 상에 환기/정화 동작의 전환을 위한 밸브, 급기와 배기 사이의 열교환기, 미세먼지, NOx, VOCs 및 O3 의 유입 차단을 위한 필터 등을 집중 설치하여야 하는 바, 급기 및 배기의 흐름에 가해지는 저항 요소가 많이 있기 때문이고, 최근, 미세먼지 주의 예보를 발령하는 일수가 늘어나는 추세와, NOx, VOCs 및 O3 의 발생량이 증가하는 추세에 따라 적절하게 대응하여야 하기 때문이다.
또한, 공동주택의 거주자 입장에서 전문 기술가가 아닌 이상 유지관리가 어려우므로, 유지관리를 최소화하거나 또는 거주자가 자가로 유지할 수 있을 정도로 간편하게 운용할 수 있어야 한다.
KR 10-0509332 B1 2005.08.11.
따라서 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 실내외의 환경을 실시간 감응하여 환기 동작, 환기와 정화를 동시 수행하는 동작 및 환기를 하지 아니하고 실내 공기를 정화하는 동작 중에 적절한 동작을 선택하고, 최근 심각하게 대두되는 미세먼지, NOx, VOCs 및 O3 의 실내 유입을 차단하며, 아울러, 유지관리하게 간편하면서, 각 격실별로 급기 및 배기함에 있어 공기 흐름을 원활하게 하는 구조를 갖추어 에너지 소비를 최대한 줄일 수 있는 실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템에 있어서, 실외의 온도, 습도, 미세먼지 농도, VOC 농도, NOx 농도 및 O3 농도를 실외 환경인자로 하여 실외 공기질을 측정하는 대기환경 감시장치(100); 및 공동주택의 각 세대별로 설치되어 실내 공기질 및 실외 공기질에 따라 실내 공기를 환기 또는 정화하여 실내 공기질을 관리하는 실내 공기질 관리시스템(200); 을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 실내 공기질 관리시스템(200)은 급기 덕트와 배기 덕트로 이루어지고, 급기 덕트와 배기 덕트 각각에 대해 외부 대기와 연통되는 외기 연통구(221a)를 갖는 공통 구간(221)과 공통 구간(221)에서 분기하여 세대 내의 각 격실에 설치한 디퓨져에 이르는 분기 구간(222)으로 구분되되, 배기 덕트가 급기 덕트의 내부를 관통하여 열교환이 이루어지는 이중관 형태의 열교환 구간(223)을 갖는 덕트(220); 공통 구간(221)에서 외기 연통구(221a)에 근접하게 구비되며, 급기 덕트와 배기 덕트를 동시 개방하는 환기 모드 및 외기 연통구(221a) 측을 폐구함과 동시에 급기 덕트와 배기 덕트를 상호 이어놓는 정화 모드가 가능한 경로 절환기(230); 급기 공기가 통과하는 공간에 전기장을 가하여 공기 중의 입자상 오염물의 입도를 키우는 응집부(241), 입도를 키운 입자상 오염물을 하전시키는 하전부(242), 하전된 입자상 오염물을 정전기력으로 포집하는 집진부(243)를 포함하며, 응집부(241), 하전부(242) 및 집진부(243)의 순서로 공통구간(221)의 급기 덕트에 설치되는 제진기(240); 급기 덕트에서 제진기(240)에 이어 설치되며, 가스상 오염물을 걸러내는 가스필터(250); 실내의 온도, 습도, VOC 농도 및 CO2 농도를 실내 환경인자로 하여 실내 공기질을 측정하는 실내 센서(260); 및 급기 덕트와 배기 덕트에 공기 흐름을 유도하여 실내 공기질을 개선하는 동작의 가동 여부를 실내 공기질에 따라 결정하고, 가동할 시에는 실내외 공기질에 따라 환기 모드 및 정화 모드 중에 택일하고 제진기(240) 및 가스필터(250)의 가동 여부를 결정하여 제어하는 지능형 제어장치(210);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 응집부(241)은 접지시키는 전극봉과 펄스 파형의 전압을 인가하는 전극봉을 평행하게 교호적으로 배치하여 급기 공기를 전극봉 사이로 통과되게 한 것이고, 상기 하전부(242)는 펄스 파형의 전압을 인가하는 전극봉을 평행하게 배치하여, 급기 공기를 전극봉 사이로 통과되게 한 것이고, 상기 집진부(243)는 접지시키는 금속재 폼으로 구성되어 하전부(242)를 통과한 급기 공기를 통과시키는 것으로 함을 특징으로 한다.
상기 집진부(243)는 접지시키는 금속재 폼을 물통에 담긴 용수의 수면상에 배치하고, 금속재 폼을 향해 노즐로 분무하는 공간에 급기 공기를 통과시켜서 공기 중 입자상 오염물이 분무 액적에 응집된 후 금속재 폼에 포집되게 하는 한편, 분무 액적을 물통으로 회수하여 노즐로 다시 분무하는 것으로 함을 특징으로 한다.
상기 실내 센서(260)는 세대 내의 각 격실별로 설치하고, 급기 덕트와 배기 덕트의 각 분기 구간(222)에는 밸브 또는 팬에 의해 공기 유량의 조절이 가능하며, 상기 지능형 제어장치(210)는 격실 크기 및 격실 내의 오염 정도에 비례하는 유량의 공기가 분기 구간(222)을 통해 흐르도록 제어함을 특징으로 한다.
상기 열교환 구간(223)에는 급기 덕트 및 배기 덕트 중 어느 하나에 병렬로 연결되는 제1 바이패스 덕트(224)가 구비되고, 제진기(240) 및 가스필터(250)가 설치된 구간에 병렬로 연결되는 제2 바이패스 덕트(225)가 구비되며, 상기 지능형 제어장치(210)는 미리 설정한 공기질 이하의 실내 공기질이 측정된 격실과 연통되는 분기 구간(222)만 개방하고 이외의 분기 구간(222)을 폐쇄한 상태로 실내 공기질 개선 동작을 가동시키며, 환기 모드로 제어할 시에 실내외 온도와 실외 미세먼지 농도, VOC 농도, NOx 농도 및 O3 농도에 따라 선택적으로 제1 바이패스 덕트(224) 또는 제2 바이패스 덕트(225)를 경유하여 공기가 흐르도록 유도함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 경로 절환기, 제진기, 가스필터 및 열교환 구간을 구비하여, 실내외 공기질에 따라 환기 모드와 정화 모드를 적절하게 선택하여 실내 공기질을 개선할 수 있고, 제진기의 미세먼지 제거 효율을 향상시켜 실외 미세먼지의 실내 유입을 원천 차단할 수 있으며, 경로 절환기, 제진기 및 열교환 구간에서 공기 흐름에 저항을 가하는 요인이 최소화되어 공기 흐름이 원활하며, 이에, 에너지 소비를 최소화하며 실내 공기질을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 환경 감응형 공동주택 실내공기질 관리 시스템의 구성도.
도 2는 실내 공기질 관리시스템(200)을 설치한 세대를 보여주는 도면.
도 3은 도 2를 평면도로 도시한 도면.
도 4는 실내 공기질 관리시스템(200)의 구성도.
도 5는 공통 구간(221) 중에 경로 절환기(230), 제진기(240) 및 가스필터(250)가 설치된 구간의 평단면도.
도 6은 급기 덕트(220a)에서 제진기(240) 및 가스필터(250)가 설치된 구간의 투시 사시도.
도 7은 제진기(240)의 다른 실시 예를 보여주는 투시 사시도.
도 8은 실내 공기질 관리시스템(200)의 동작 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템은 실외 공기질을 측정하기 위한 대기환경 감시장치(100)와, 공동주택의 각 세대별로 설치하여 실외 공기질 및 실내 공기질에 따라 실내를 환기 또는 정화하는 실내 공기질 관리시스템(200)을 포함하여 구성된다.
상기 대기환경 감시장치(100)는 단지 내의 공용 지역 또는 어느 한 동의 옥상에 설치하며, 실외의 온도, 습도, 미세먼지 농도, VOC 농도, NOx 농도 및 O3 농도를 실외 환경인자로 하여 실외 공기질을 측정한다. 여기서 측정한 실외 공기질은 각 세대 내의 실내 공기질 관리시스템(200)에 전달한다.
이를 위한 상기 대기환경 감시장치(100)는 온도 및 습도를 측정하는 온습도 측정기(110)와, 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정기(120)와, VOC(휘발성유기화합물) 농도, NOx(질소산화물) 농도 및 O3(오존) 농도를 측정하는 대기오염물 측정기(130)와, 통신모듈(140)을 포함하여 구성된다.
통신모듈(140)은 세대별로 설치된 실내 공기질 관리시스템(200)에 유선 또는 무선 통신으로 전달하기 위한 통신모듈이며, 아울러, 도면에 표시한 바와 같이 세대 거주자의 스마트폰(300)에 실외 공기질을 전송하는 기능을 갖추는 것이 좋다.
상기 실내 공기질 관리시스템(200)은 공동주택의 각 세대에 하나씩 설치되며, 도 2 내지 도 8을 참조하며 상세하게 설명한다.
도 2는 실내 공기질 관리시스템(200)을 설치한 세대를 보여주는 도면이고, 도 3은 도 2를 평면도 도시한 도면이고, 도 4는 실내 공기질 관리시스템(200)만을 도시하되, 공통 구간(221)과 디퓨져(228)가 설치된 구간을 부분 확대하여 보여준 도면이다.
도 5는 경로 절환기(230), 제진기(240) 및 가스필터(250)가 설치된 덕트 구간의 평단면도이다. 도 5에는 경로 절환기(230) 및 제1,2 삼방 밸브(224a, 225a)에 의해 공기 흐름 경로가 가변되는 여러가지 예를 보여준다.
도 6은 제진기(240) 및 가스필터(250)가 설치된 덕트 구간의 투시 사시도이다.
상기 실내 공기질 관리시스템(200)은 대기환경 감시장치(100)로부터 전달받는 실외 공기질에 따라 세대 내의 각 격실을 환기 또는 정화하며, 이를 위해서 세대 내의 각 격실을 실외와 연결시키기 위한 덕트(220), 덕트(220)를 통한 공기 흐름의 경로를 가변하는 경로 절환기(230), 급기 공기에서 입자상의 미세먼지를 제거하는 제진기(240), 급기 공기에서 가스상의 오염물을 제거하는 가스필터(250), 실내 공기질을 센싱하는 실내 센서(260), 및 실내 공기질과 실외 공기질에 따라 환기 모드 및 정화 모드로 제어하는 지능형 제어장치(210)를 포함하여 구성된다.
세내 내의 격실은 거실, 방, 주방, 세면실 등을 예로 들 수 있다.
상기 덕트(220)는 외벽을 관통시켜 형성한 외기 연통구(221a)에 일단을 연결하고 타단을 격실의 천정에 설치한 디퓨져(228)에 연결하여 격실 내의 공기와 실외 대기를 상호 연통시키게 하되, 2개를 나란하게 설치하여 하나는 급기 덕트(220a)로 하고 다른 하나는 배기 덕트(220b)로 사용한다.
구체적인 실시 예에 따르면, 급기 덕트(220a) 및 배기 덕트(220b)는 각각 외부 대기와 연통되는 외기 연통구(221a)에 일단을 연결하고 타단에 분배기(222a)를 연결한 공통 구간(221)과, 공통 구간(221)에 연결한 분배기(222a)에 의해 분기하여 세대 내의 각 격실에 설치한 디퓨져(228)에 이르는 가지 상의 분기 구간(222)으로 구분되며, 공통 구간(221)에는 열교환 구간(223)이 마련되어 있다.
여기서, 열교환 구간(223)은 배기 덕트(220b)가 급기 덕트(220a)의 내부를 관통하여서 급기 공기와 배기 공기 사이에 열교환이 이루어지게 하는 이중관 형태로 구성되며, 분배기(222a)에 치우치게 설치하여 외기 연통구(221a)와의 사이에 후술하는 경로 절환기(230), 제진기(240) 및 가스필터(250)를 순차적으로 설치할 수 있는 구간이 확보되게 한다.
물론, 열교환 구간(223)에서는 배기 덕트(220b)를 내부에 여유있게 관통시킬 정도로 급기 덕트(220a)을 확관시켜 급기 공기의 흐름도 원활하게 한다. 이와 같이 구성되는 열교환 구간(223)은 급기 공기와 배기 공기의 흐름을 원활하게 하며, 도 2 및 도 3에 예시한 바와 같이 실제 공동주택의 각 세내 내에서는 충분한 길이로 설치할 수 있어 교환 열량도 충분하게 할 수 있다.
아울러, 열교환 구간(223)에서는 급기 덕트(220a) 및 배기 덕트(220b) 중에 어느 하나에 제1 바이패스 덕트(224)를 병렬 연결한다. 물론, 열교환 구간(223)의 덕트 및 제1 바이패스 덕트(224) 중에 선택하여 공기 흐름을 유도하는 제1 삼방 밸브(224a)를 병렬 연결점에 설치하여, 제1 삼방 밸브(224a)를 동작시켜 급기 공기와 배기 공기를 열교환하며 통과되게 하거나 아니면 열교환 없이 열교환 구간(223)을 통과되게 할 수 있다.
상기 디퓨져(228)는 세대 내의 격실 공기와 연통되는 통로로서, 밸브(228a)를 구비하여 풍량 조절이 가능하다. 이러한 풍량 조절이 가능한 디퓨져(228)는 예를 들어 등록실용신안 제20-0472462호 또는 등록특허 제10-1132646호에 의해 공지되었으므로, 상세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 밸브(228a)는 지능형 제어장치(210)에 의해 제어하는 모터(미도시)에 의해 구동되어 공기 통로의 크기를 조절함으로써, 공기 유량을 조절할 수 있게 한다.
상기한 밸브(228a)는 분배기(222a)에 설치하여도 좋다.
한편, 각 디퓨져(228)에는 팬(미도시)을 설치하여 팬의 회전속도 조절로 공기 유량을 조절하여도 좋다.
상기 경로 절환기(230), 제진기(240) 및 가스필터(250)는 도 4에 확대 도시한 바와 같이 공통 구간(221) 중에 외기 연통구(221a)와 열교환 구간(223) 사이에 순차적으로 설치된다.
상기 경로 절환기(230)는 도 5에 도시한 바와 같이 외기 연통구(221a)에 가장 근접하게 설치되며, 급기 덕트(220a) 및 배기 덕트(220b)를 동시 개방하는 환기 모드와, 급기 덕트(220a)와 배기 덕트(220b)의 외기 연통구(221a) 측을 동시 폐구함과 아울러 급기 덕트(220a)와 배기 덕트(220b)를 상호 이어놓는 정화 모드가 가능하다.
구체적인 실시 예에 따르면, 급기 덕트(220a)와 배기 덕트(220b)를 상호 나란하게 연접시킨 후 연접시킨 면 중에 일부에 관통구를 형성하여 상호 이어지게 하고, 관통구에서 외기 연통구(221a)에 가까운 일변을 축으로 회전시켜 관통구를 막거나 아니면 덕트 내부 통로를 가로막을 수 있는 밸브를 급기 덕트(220a)와 배기 덕트(220b)에 각각 설치하였다. 이에, 양측 밸브로 내부 통로를 동시 막는 경우 양측 덕트는 상호 이어져 실내 공기의 순환경로가 형성되고, 양측 밸브로 동시 관통구를 막는 경우 실내 공기와 외부 공기 사이의 경로가 형성된다. 여기서, 양측 밸브는 덕트 내부 통로를 막을 시에 관통구와 예각을 이루어 급기 덕트(220a)와 배기 덕트(220b) 사이를 서로 이어놓을 시의 공기 흐름을 원활하게 하였다.
아울러, 급기 덕트(220a)의 내부에 장착되어 실내에 공기를 불어넣는 흡기팬(226)과, 배기 덕트(220b)의 내부에 장착되어 실내 공기를 배기하는 배기팬(227)이 구비된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 흡기팬(226) 및 배기팬(227) 중에 어느 하나는 경로 절환기(230)를 기준으로 외기 연통구(221a) 측에 설치하고 다른 하나는 실내를 향하는 방향에 설치한다. 이에, 환기 모드 시에는 흡기팬(226) 및 배기팬(227)을 모두 가동시키고, 정화 모드 시에는 실내를 향하는 방향에 설치한 하나의 팬만 가동시킨다. 설명의 편의를 위해서, 도면에 도시한 바와 같이 배기팬(227)이 외기 연통구(221a) 측에 설치되고 흡기팬(226)이 실내를 향하는 방향에 설치되는 것으로 한다.
입자상 오염물질을 걸러내는 제진기(240) 및 가스상 오염물질을 걸러내는 가스 필터(250)는 경로 절환기(230)에 이어 순차적으로 설치되되, 급기 덕트(220a)에만 설치되어, 실내로 유입시킬 공기에서 입자상 오염물질을 먼저 제거한 후 가스상 오염물질을 제거한다.
도 6을 참조하면, 상기 제진기(240)는 급기 공기가 통과하는 공간에 전기장을 가하여 공기 중의 입자상 오염물인 미세먼지의 입도를 키우는 응집부(241), 입도를 키운 입자상 오염물을 하전시키는 하전부(242), 하전된 입자상 오염물을 정전기력으로 포집하는 집진부(243)를 포함하여 구성되며, 급기 덕트(220a)를 통한 급기 공기의 흐름 방향을 따라 응집부(241), 하전부(242) 및 집진부(243)의 순서로 설치된다.
도 6에 도시한 구체적인 실시 예에 따르면, 상기 응집부(241)는 제1 전극봉과 제2 전극봉을 간격을 두고 평행하게 교호적으로 배치한 구조로서, 덕트 내부 통로를 가로막도록 설치하여서, 각 전극봉이 덕트 내부에서 폭방향으로 가로지르게 하며, 이에, 급기 공기가 제1 전극봉과 제2 전극봉의 사이를 통과하게 한다.
여기서, 제2 전극봉은 접지(ground)시키고, 제1 전극봉에는 주기적으로 양(+)의 전압(V1)을 인가한다. 즉, 제1 전극봉과 제2 전극봉 사이에는 주기적인 펄스 파형의 전압(V1)을 인가한다.
이와 같이 응집부(241)를 구성함으로써, 제1 전극봉과 제2 전극봉 사이를 통과하는 공기 중의 입자상 오염물(미세먼지)은 양극(+)으로 하전되는 입자와 음극(-)으로 하전되는 입자로 분류되어 상호 정전기력으로 뭉쳐지며, 통과 이전에 비해 통과 이후의 입도가 커진다. 아니면, 입자상 오염물(미세먼지)은 제1 전극봉과 제2 전극봉 사이의 전기장에 의해 일정한 방향으로 편극 또는 분극(polatization)되거나 아니면 자체의 극성에 따라 정렬되어 상호 정전기력으로 응집될 수도 있다.
상기 하전부(242)는 봉 형상의 방전극을 간격을 두고 평행하게 배치한 구조로서, 응집부(241)와 마찬가지로 덕트 내부 통로를 가로막도록 설치하여서, 각 전극봉이 덕트 내부에서 폭방향으로 가로지르게 하며, 이에, 급기 공기가 방전극 사이를 통과한다.
여기서, 방전극에는 주기적인 펄스 파형으로 양(+)의 전압(V2)이나 아니면 음(-)의 전압(V2)을 인가한다.
이와 같이 하전부(242)를 구성함으로써, 응집부(241)에 의해 입도를 키운 입자상 오염물이 방전극 사이를 통과하면서 하전되며, 입도를 키운 이후에 하전시키므로 하전효율을 높일 수 있다.
상기 집진부(243)는 하전부(242)에 이어 설치되어, 통과하는 급기 공기 중에 있는 하전된 입자상 오염물을 정전기력을 포집하는 구성요소로서, 급기 공기를 가로막는 집진극을 포함한다.
여기서, 집진극은 예를 들어 알루미늄 또는 구리를 발포하여 스폰지처럼 공기를 통과시킬 수 있는 금속재 폼으로 구성된다.
또한, 집진극은 접지된다. 즉, 방전극과 집진극 사이에는 주기적인 펄스 파형의 전압(V2)이 인가되는 것이다.
이와 같이 집진부(243)를 구성하여 급기 덕트(220a) 내에 설치함으로써, 급기 공기가 통과하는 중에 급기 공기 중에 있는 하전된 입자상 오염물이 정전기력으로 포집된다. 더욱이, 금속재 폼으로 구성된 집진극을 통과하게 되므로 단일 판 또는 평행하게 배치한 복수 판으로 구성하는 경우보다 공기와의 접촉 면적이 상대적으로 매우 커서 하전된 입자상 오염물의 집진효율을 극대화할 수 있다.
금속재 폼으로 구성한 집진극은 급기 덕트(220a)에 설치할 시에 탈착 가능하여 교체할 수 있게 하는 것이 좋다. 예를 들면, 집진극을 급기 덕트(220a) 내부에 넣고 마개로 덮는 구멍을 급기 덕트(220a)의 상면에 조성하고, 구멍을 통해 집진극을 넣는 급기 덕트(220a)의 내부에는 내부로 끼워진 집진극의 테두리를 따라 돌기를 조성하거나 홈을 조성하여 집진극을 안정적으로 잡아주게 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기한 바와 같이 응집부(241) 및 하전부(242)에서 일정한 전압을 인가하지 아니하고 펄스형 전압을 인가하는 것은 플라즈마 방전에 이르지않게 하기 위함이다.
응집부(241)에서 제1 전극봉과 제2 전극봉 사이 또는 하전부(242) 및 집진부(243)에서 방전극과 집진극 사이에 고전압을 인가하면, 극의 표면 근처에서 코로나 방전이 발생하여 입자상 오염물이 하전되며, 초기 코로나 방전 이후에는 양 전극 사이에 플라즈마 통로가 형성되어 플라즈마 방전으로 진행될 수 있다.
그런데, 플라즈마 방전에 이르면 유해가스가 발생하고 입자상 오염물이 산화되어 2차 오염이 발생하며, 전극의 손상 및 에너지 낭비의 문제도 발생한다.
이에, 본 발명의 실시 예에서는 인가하는 고전압의 펄스 폭을 플라즈마 방전으로 진행되지 않게 하는 범위 내에서 적절하게 정한다.
예를 들어, 제1 전극봉과 제2 전극봉 사이의 간격은 방전극과 집진극 사이의 간격보다 상대적으로 작으므로, 제1 전극봉과 제2 전극봉 사이에 인가하는 펄스형 고전압을 방전극과 집진극 사이에 인가하는 펄스형 고전압보다 작게 하거나, 또는 제1 전극봉과 제2 전극봉 사이에 인가하는 펄스형 고전압의 펄스 폭을 방전극과 집진극 사이에 인가하는 펄스형 고전압의 펄스 폭보다 상대적으로 작게 하는 방식을 채용하며, 이때의 고전압 크기 및 펄스 폭은 반복 실험에 의해 플라즈마 방전으로 이어지지 않는 값으로 정할 수 있을 것이다.
도 7에 도시한 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 집진부(243)는 정전분무식으로 구성할 수 있다.
도면을 참조하면, 상기 집진부(243)는 덕트의 하부에 구멍을 형성한 후 그 구멍을 통해 용수를 담을 수 있게 설치한 물통(243b), 상기한 금속재 폼으로 구성되며 물통(243b)에 담긴 용수의 수면 상에 배치하여 구멍을 막듯이 설치하고 접지시킨 집진극(243a), 덕트의 내부 천정에 설치하여 집진극(243a)과 상하로 마주하게 함에 따라 집진극(243a)을 향해 분무하게 되는 노즐(243c), 분무한 액적이 회수되는 물통(243b)의 용수를 펌핑하여 노즐(243c)로 다시 분무하는 펌프(미도시), 자외선을 조사하는 UV 램프(미도시)를 포함하여 구성된다.
여기서, 물통(243b), 집진극(243a) 및 노즐(243c)은 UV 램프의 자외선에 의해 친수 효과를 일으키는 광촉매로 코팅한다.
이에, 노즐(243c)과 집진극(243a) 사이를 통과하는 급기 공기 중의 하전된 입자상 오염물은 노즐(243c)에서 분무되는 액적에 응집되어 정전기력은 물론이고 액적의 낙하하려는 힘을 받게 되므로, 집진효율을 높일 수 있다.
또한, 입자상 오염물이 응집된 액적이 금속재 폼으로 구성한 집진극(243a)을 투과하므로, 집진효율을 더욱 높일 수 있을 뿐만 아니라, 광촉매로 코팅한 집진극(243a)에는 포집되는 입자상 오염물이 친수 효과에 의해 물통으로 낙하하는 용수에 의해 씻겨나가므로, 집진극(243a)을 지속적으로 사용할 수 있다.
또한, 물통(243b) 및 노즐(243c)도 광촉매로 코팅되어 있어 입자상 오염물에 의해 오염되는 것을 최소화할 수 있다.
물론, 물통(243b)으로 회수한 용수를 노즐(243c)로 다시 분무할 시에는 별도의 필터(미도시)로 입자상 오염물을 걸러내게 하고, 물통(243b)의 용수를 깨끗한 물로 교환할 수 있게 하는 것이 좋다.
한편, 급기 덕트(220a)에는 제진기(240) 및 가스필터(250)가 설치된 구간에 제2 바이패스 덕트(225)를 추가로 설치하여서, 급기 공기를 제2 삼방 밸브(225a)의 동작에 따라 제진기(240) 및 가스필터(250)를 순차 경유하게 하거나 아니면 제진기(240) 및 가스필터(250)를 경유하지 아니하게 하고 대신에 제2 바이패스 덕트(225)를 경유하게 할 수 있다. 여기서, 제2 삼방 밸브(225a)는 지능형 제어장치(210)에 의해 제어되는 모터(미도시)로 동작한다.
상기 가스 필터(250)는 급기 공기의 흐름 방향을 따라 상기 제진기(240)에 이어 설치하는 것으로서, 가스상 오염물을 걸러낸다. 여기서는 적어도 상기한 실외 환경인자인 NOx(질소산화물), VOC(휘발성유기화합물), O3(오존) 및 CO2(이산화탄소)를 필터링할 수 있게 구성하는 것이 좋다.
상기 가스 필터(250)는 본 발명의 출원인이 출원하여 등록받은 등록특허 제10-1198923호에 개시한 나노복합필터를 채용할 수 있다. 이에 따른 나노복합필터는 이산화티탄 광촉매에 나노결정 금속산화물을 혼합하여 제조한 나노복합소재를 비드에 코팅하여 나노복합소재 비드를 제조한 후, 나노복합소재 비드를 필터케이스에 충전한 것으로서, 나노복합소재 비드 사이의 틈새를 통해 공기를 원활하게 통과시킬 수 있고, UV 램프로 자외선을 조사하게 구성함으로써, 휘발성유기화합물(VOC), 질소산화물(NOx), 산류 등의 공기 중 가스상 오염물을 여과할 수 있으며, 오염물의 흡착성능과 분해성능을 좋으면서, 지속적으로 여과 성능을 유지할 수 있다.
상기 실내 센서(260)는 각 격실에 설치되며, 격실 내의 실내의 온도, 습도, VOC 농도 및 CO2 농도를 실내 환경인자로 실내 공기질을 측정한다. 여기서, 실내 공기질로 측정되는 온도, 습도, VOC 농도 및 CO2 농도는 실내 환경을 평가하는 항목으로서, 다른 항목을 추가할 수도 있다.
측정한 실내 공기질은 지능형 제어장치(210)에 전달된다.
상기 실내 센서(260)의 설치 위치는 격실 내의 천정이나 벽면이 될 수 있고, 아니면 도 4에 확대 도시하여 보여준 바와 같이 배기 덕트(220b)의 디퓨져(228)에 설치할 수 있으며, 분기 구간(222)의 배기 덕트(220b) 내부로 설치하는 것도 가능하다.
상기 지능형 제어장치(210)는 대기환경 감시장치(100)로부터 실외 공기질을 전달받고, 실내 센서(260)로부터 실내 공기질을 전달받아서, 실내 공기질에 따라 실내 공기질 개선 동작의 가동 여부를 결정하고, 실내 공기질 개선 동작을 가동시킬 시에는 실외 공기질에 따라 동작 모드를 결정하여 동작 모드별로 미리 정해둔 제어동작을 수행한다.
실내 공기질 개선 동작은 급기 덕트와 배기 덕트에 공기 흐름을 유도하여 실내 공기질을 개선하는 동작이다.
동작 모드는 환기 모드와 정화 모드로 구분된다.
여기서, 환기 모드는 환기와 동시에 정화 동작을 병행하는 환기/정화 동작과 정화 동작은 중지하고 환기만 시키는 환기 동작으로 구분된다.
정화 모드는 실외 공기의 유입을 차단하면서 실내 공기를 급기 덕트와 배기 덕트를 통해 순환시키며 정화하는 동작이다.
물론, 정화 동작은 제진기(240)를 가동하여 입자상 오염물을 여과하고 가스필터(250)를 가동하여 가스상 오염물을 여과하는 것이다.
상기 지능형 제어장치(210)에 의한 제어동작에 대해 도 8을 참조하며 설명한다.
먼저, 쾌적한 실내 공기의 기준점인 실내 공기질의 임계치(THin)을 사용자로부터 입력받는다(S10). 또한, 각 격실별로 격실의 실내 공간 크기를 입력받는다.
여기서 임계치(THin)는 온도, 습도, VOC 농도 및 CO2 농도에 대해 개별적으로 정할 수 있으나, 온도 및 습도에 대해서는 계절, 주야 또는 거주자의 재실 여부에 따라 사용자가 원하는 임계치로 입력받고 VOC 농도 및 CO2 농도는 디볼트값으로 미리 설정하여 두는 것도 좋다.
임계치(THin)가 정해진 이후 지능형 제어장치(210)는 실내 센서(260)를 통해 실내 공기질(Qin)을 각 격실별로 실시간 획득하고(S20), 상기 임계치(THin)와 비교하여 실내 공기질 개선의 필요성에 대해 판단한다(S40). 또한, 실내 공기질(Qin)을 실시간 획득하여 임계치(THin)와 비교하는 중에 대기환경 감시장치(100)로부터 실외 공기질이 전송되면 이를 수신하여 둔다.
여기서, 실내 공기질(Qin)은 실내 환경인자로 지목한 온도, 습도, VOC 농도 및 CO2 농도이다. 그런데, 실내 공기질(Qin)은 각 격실별로 측정되므로, 격실별 측정된 값 중에 가장 낮은 질의 값으로 측정된 것을 임계치와 비교하는 것이 좋다.
실내 공기질(Qin)과 임계치(THin)를 비교할 시에, 온도 및 습도의 경우 실내 온도 및 습도가 임계치(THin)에서 소정의 차이값보다 크게 벗어났는 지의 여부로 공기질 개선의 필요성에 대해 판단할 수 있다. 특히, 온도의 경우는 계절에 따라 공기실 개선의 필요성에 대한 판단 방식에 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 여름철 실내 온도가 임계치 온도보다 높은 경우 및 겨울철 실내 온도가 임계치 온도보다 낮은 경우를 공기질 개선이 필요하다고 판단할 수 있다.
실내 VOC 농도 및 CO2 농도의 경우는 임계치(THin) 농도보다 큰 경우에 실내 공기질 개선의 필요성이 있다고 판단한다.
그리고, 온도, 습도, VOC 농도 및 CO2 농도 중에 어느 하나라도 실내 공기질이 임계치보다 낮으면 실내 공기질 개선의 필요성이 있다고 판단하고, 다음과 같이 실내 공기질 개선 동작을 수행한다.
실내 공기질 개선 동작은 각 격실의 실내 공기질에 따라 디퓨져(228)의 밸브(228a)를 개별적으로 제어하여 격실별로 공기 유량을 조절한다.
각 디퓨져(228)를 통한 공기 유량은 밸브(228a)에 의해 조절되되, 다음의 수학식으로 조절되게 할 수 있다.
Figure 112016055911024-pat00001
수학식 1에서, Ai 는 복수의 격실 중 i번째 격실에 설치한 디퓨져(228)에서 밸브(228a)에 의해 정해지는 공기 유량이고, A는 밸브(228a)를 완전 개방하여 최대 통과시킬 수 있는 최대 공기 유량이고, ai 는 i번째 격실의 실내 공간 크기 및 오염 정도에 따라 산정하는 값이다. 즉, 밸브(228a)의 구조에 의해 최대 공기 유량 A가 정해지고, 산정한 ai 에 따라 밸브(228a)를 제어하여 실제 공기 유량 Ai 를 조절할 수 있다. 다만, 공기 흐름은 공통 구간(221)의 배기팬 또는 흡기팬에 의해 유도되므로, 상기한 최대 공기 유량 A는 각 디퓨져(228)의 밸브를 모두 완전 개방하였을 시에 개개의 디퓨져(228)를 통과하는 공기 유량으로 하는 것이 좋다.
여기서, 상기 ai 가 격실의 실내 공간 크기 및 오염 정도에 비례하는 값으로 정해지도록 상기 ai 를 산정하기 위한 미리 규칙을 설정하여 둔다. 여기서, 각 격실에 대한 실내 공간 크기는 상기한 바와 같이 사용자가 입력한 값을 적용하고, 각 격실에 대한 오염 정도는 예를 들어 격실의 실내 공기질과 임계치 사이의 차이 값으로 할 수 있다.
한편, 앞서 설명하였듯이 상기 밸브(228a)를 대신하여, 소형 팬을 구비하여 공기 유량을 조절할 수 있는 디퓨져(228)를 사용하는 경우에는, 수학식 1에서 A는 팬을 최대 속도로 회전시킬 시의 공기 유량이 되고, ai 에 따라 팬의 회전 속도를 제어하여 Ai 를 조절할 수 있다.
즉, 급기 덕트와 배기 덕트의 각 분기 구간(222)에는 분기 구간(222)과 연통되는 격실 크기 및 격실 내의 오염 정도에 비례하는 유량의 공기가 흐를 수 있게 한다.
이와 같이 디퓨져(228)별로 흐를 수 있는 공기 유량을 조절하는 밸브(228a)나 아니면 팬을 설치함으로써, 덕트(220)의 공기 흐름을 유도하는 흡기팬(225) 또는 배기팬(227)의 가동에 의한 격실의 급기 및 배기 공기량은 격실의 크기 및 격실의 오염 정도에 비례하게 된다.
한편, 임계치(THin) 공기질 미만의 공기질로서 극히 불량한 공기질을 나타내는 미리 설정하여 둔 값 이하의 실내 공기질 항목이 특정 격실에서 측정되면, 해당 격실에 설치된 디퓨져(228)의 밸브만 완전 개방 동작시키고 다른 격실에 설치된 디퓨져(228)의 밸브는 모두 폐쇄 동작시킨다. 이는 특정 격실의 오염 정도가 매우 심할 시에 그 특정 격실만 신속하게 실내 공기질을 개선하기 위함이다.
이와 같이 격실별로 공기 유량을 조절한 이후(S50), 실외 공기질(Qout)을 최소 충족 공기질(THmin) 및 실내 공기질(Qin)과 각각 비교하여 환기 모드 및 정화 모드 중에 어느 하나를 택일한다(S60, S70).
여기서의 비교는 공기질의 절대치 비교와 상대치 비교를 포함한다.
최소 충족 공기질(THmin)은 환기에 적합하지 아니한 실외 공기질의 기준점으로서, 미리 설정하여 둔다.
택일 방식에 대한 구체적인 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
최소 충족 공기질(THmin)은 실외 환경인자 중에 미세먼지 농도, NOx 농도, VOC 농도 및 O3 농도에 대한 최소 충족 조건으로 할 수 있다. 즉, 제진기(240) 및 가스필터(250)를 가동시켜 실외 공기를 정화하여 환기시키기에도 적합하지 않는 조건으로 최소 충족 공기질(THmin)을 정할 수 있다.
이에, 실외 공기질(Qout)이 최소 충족 공기질(THmin) 미만이면 정화 모드를 택한다(S60).
실외 공기질(Qout)이 최소 충족 공기질(THmin) 이상이면, 실내외 환경인자로서 겹치는 공기질 항목인 온도, 습도 및 VOC 농도에 대해 실외 공기질(Qout)과 실내 공기질(Qin) 사이의 차이가 미리 설정된 임계 오차(△) 이상인지를 확인한다(S70). 여기서의 임계 오차(△)는 환기 모드에서 실내 공기질을 개선할 수 있는 최소한의 값으로 정하며, 이 값 미만이면 환기 모드에서 실내 공기질이 개선되지 않고 악화된다.
구체적인 실시 예를 설명하자면, 실내 공기질에 대한 임계치(THin)을 초과하여 실내 공기질 개선 동작의 수행 요인이 된 실내 공기질 항목에 대해 실외 공기질에서 실내 공기질을 차감하여 얻는 값이 상기 임계 오차(△) 이상인 항목이 존재하는 제1 조건과, 제1 조건을 만족한 항목을 제외하고 나머지 모든 실내 공기질 항목에 대해 실외 공기질에서 실내 공기질을 차감하여 얻는 값이 미리 설정한 최대 허용 오차 이하인 제2 조건을 모두 충족하면 환기 모드를 택하고, 제1,2 조건 중에 어느 하나라도 충족하지 못하면 정화 모드를 택한다.
여기서, 최대 허용 오차는 모든 실내 공기질 항목에 대해 환기에 의해 심하게 악화되는 것을 방지하기 위한 제한 조건이다. 이러한 최대 허용 오차는 공기질 항목별로 설정하여 두되, 일부는 설정하여 두지 않고 제2 조건의 만족 여부를 판단할 시에 제외하는 것도 가능하다.
즉, 개선할 실내 공기질 항목에 대해서 환기 모드에 의해 조금이나마 개선할 수 있는 임계 오차를 적용하되, 공기질이 환기에 의해 허용값 이상으로 악화되는 것을 막기 위해 최대 허용 오차를 적용한다.
여기서, 임계 오차 또는 최소 허용 오차는 '0'으로 하여 크기 비교로 할 수도 있다.
예를 들어, VOC 농도에 의해 실내 공기질을 개선하게 되는 경우, 제1 조건을 충족하지만 여름철 및 겨울철 냉난방에 의해 실내 온도를 적정 온도로 유지하는 경우 실내외 온도차에 의해 제2 조건을 충족하지 못하면, 가스필터(250)를 가동하는 정화 모드를 수행하여 실내 온도를 유지하면서, VOC 농도를 낮춘다.
실외 환경인자에 CO2 농도가 포함되어 비교 대상이 될 수 있으나, 공동주택의 주변 환경은 CO2 농도에 의해 환기시키지 아니하는 상황은 없다고 볼 수 있다.
여기서, 환기 모드를 택할 시에는 경로 절환기(230)를 제어하여 급기 덕트(220a) 및 배기 덕트(220b) 모두를 실외와 연통시킨 상태에서 흡기팬(226) 및 배기팬(227)을 모두 가동시켜 실내 공기를 실외 공기로 환기한다.
이때, 입자상 오염물 및 가스상 오염물에 대한 실외 공기질을 미리 설정한 실외 공기 임계치(THout)와 비교하여 실외 공기 임계치(THout) 이상으로 좋으면(S80) 급기 공기가 제진기(240) 및 가스필터(250)를 통과하지 아니하고 제2 바이패스 덕트(225)를 통과하게 제어하여 환기 동작을 수행한다(S100). 물론, 이때의 제진기(240) 및 가스필터(250)는 가동하지 아니한다. 도 5(b)는 환기 동작을 보여준다.
실외 공기 임계치(THout)는 상기한 최소 충족 공기질(THmin)보다 좋은 공기질을 의미할 수 있고, 각 공기질 항목에 대해 개별적으로 설정하여 실외 공기질의 모든 항목에 대해 실외 공기 임계치(THout)보다 좋아야 환기 동작을 수행하게 하는 것이 좋다.
만약, 환기 모드 하에서 실외 공기질이 실외 공기 임계치(THout) 미만이면, 급기 공기를 제진기(240) 및 가스필터(250)를 통과시켜서 환기/정화 동작을 수행한다(S200). 도 5(a)는 환기/정화 동작을 보여준다. 물론, 제진기(240) 및 가스필터(250)를 각각 가동시킨 상태로 하고, 제2 삼방 밸브(225a)를 제어하여 제2 바이패스 덕트(225)로의 공기 흐름은 차단한다. 즉, 여기서의 실외 공기 임계치(THout)는 그 이상의 공기질을 갖는 실외 공기를 실내로 정화 없이 유입시켜도 괜찮은 값으로 하여야 할 것이다.
한편, 환기 동작(S100) 및 환기/정화 동작(S200)에서는, 실외 온도와 실내 온도에 따라 급기 공기를 열교환 구간(223)으로 흐르게 할 것인지, 아니면 제1 바이패스 덕트(224)로 흐르게 할 것인지를 결정하여 제1 삼방 밸브(224a)를 제어한다.
예를 들면, 실외 온도와 미리 설정한 임계치 온도 사이의 차이가 실내 온도와 임계치 온도 사이의 차이보다 더 크면 열교환 구간(223)에서 열교환되게 하고, 작거나 같으면 제1 바이패스 덕트(224)로 통과시켜 열교환 없이 환기되게 한다. 즉, 환기할 시에는 실내 온도가 실외 공기와 실내 공기 사이의 열교환에 의해서 온도에 대한 실내 공기질이 나빠진다고 판단될 시에 바이패스 덕트(224)를 통해 공기가 흐르도록 제어한다.
이와 같이 환기 모드를 택할 시에 환기 동작(S100)이나 아니면 환기/정화 동작(S200)을 수행하여서, 공기 흐름을 최대한 원활하게 하고, 실외의 미세먼지, NOx, VOC 및 O3 의 실내 유입을 차단하며, 실내 온도를 유지하는 상황에서 환기에 의한 실내 온도의 변화를 최소화할 수 있다.
정화 모드를 택할 시에는 정화 동작만 수행한다(S300).
정화 모드 하의 정화 동작은 경로 전환기(230)를 제어하여 급기 덕트(220a)와 배기 덕트(220b)를 모두 외기 연통구(221a)와 차단시키는 대신에 상호 연통되게 하고, 흡기팬(226)을 가동시켜 배기 덕트(220b), 급기 덕트(220a), 제진기(240) 및 가스필터(250)를 경유하는 공기 순환로를 따라 실내 공기를 정화한다. 물론, 제진기(240) 및 가스필터(250)는 가동시키고, 열교환 구간(223) 및 제2 바이패스 덕트(225) 중에 어느 경로를 택하여도 좋다. 도 5(c)는 정화 모드 하의 정화 동작 상태를 보여준다.
한편, 실내 공기질 개선 동작을 수행하게 한 요인이 실내 온도 또는 습도만으로 된 경우이고, 환기 모드가 아닌 정화 모드로 선택된 경우라면, 정화 모드로는 실내 공기질을 개선할 수 없으므로, 냉난방기 또는 제습기를 가동시킬 수 있게 하는 것이 좋다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
100 : 대기환경 감시장치
110 : 온습도 측정기 120 : 미세먼지 측정기
130 : 대기오염물 측정기 140 : 통신모듈
200 : 실내 공기질 관리시스템
210 : 지능형 제어장치
220 : 덕트 220a : 급기 덕트 220b : 배기 덕트
221 : 공통 구간 221a : 외기 연통구
222 : 분기 구간 222a : 분배기
223 : 열교환 구간
224 : 제1 바이패스 덕트 224a : 제1 삼방 밸브
225 : 제2 바이패스 덕트 225a : 제2 삼방 밸브
226 : 흡기팬 227 : 배기팬
228 : 디퓨져 228a : 밸브
230 : 경로 절환기
240 : 제진기
241 : 응집부 242 : 하전부 243 : 집진부
250 : 가스필터
260 : 실내 센서
300 : 스마트폰

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 실외의 온도, 습도, 미세먼지 농도, VOC 농도, NOx 농도 및 O3 농도를 실외 환경인자로 하여 실외 공기질을 측정하는 대기환경 감시장치(100); 및
    공동주택의 각 세대별로 설치되어 실내 공기질 및 실외 공기질에 따라 실내 공기를 환기 또는 정화하여 실내 공기질을 관리하는 실내 공기질 관리시스템(200);
    을 포함하며,
    상기 실내 공기질 관리시스템(200)은
    급기 덕트와 배기 덕트로 이루어지고, 급기 덕트와 배기 덕트 각각에 대해 외부 대기와 연통되는 외기 연통구(221a)를 갖는 공통 구간(221)과, 공통 구간(221)에서 분기하여 세대 내의 각 격실에 설치한 디퓨져에 이르며 밸브 또는 팬에 의해 공기 유량의 조절이 가능한 분기 구간(222)으로 구분되되, 공통 구간(221)에서 급기 덕트를 확관시켜 배기 덕트가 급기 덕트의 내부를 관통하게 함으로써 열교환이 이루어지는 이중관 형태의 열교환 구간(223)을 갖는 덕트(220);
    공통 구간(221)에서 외기 연통구(221a)에 근접하게 구비되며, 급기 덕트와 배기 덕트를 동시 개방하는 환기 모드 및 외기 연통구(221a) 측을 폐구함과 동시에 급기 덕트와 배기 덕트를 상호 이어놓는 정화 모드가 가능한 경로 절환기(230);
    급기 공기가 통과하는 공간에 전기장을 가하여 공기 중의 입자상 오염물의 입도를 키우는 응집부(241), 입도를 키운 입자상 오염물을 하전시키는 하전부(242), 하전된 입자상 오염물을 정전기력으로 포집하는 집진부(243)를 포함하며, 응집부(241), 하전부(242) 및 집진부(243)의 순서로 공통구간(221)의 급기 덕트에 설치되는 제진기(240);
    급기 덕트에서 제진기(240)에 이어 설치되며, 가스상 오염물을 걸러내는 가스필터(250);
    세대 내의 각 격실별로 설치되어, 실내의 온도, 습도, VOC 농도 및 CO2 농도를 실내 환경인자로 하여 실내 공기질을 측정하는 실내 센서(260); 및
    급기 덕트와 배기 덕트에 공기 흐름을 유도하여 실내 공기질을 개선하는 동작의 가동 여부를 실내 공기질에 따라 결정하고, 가동할 시에는 실내외 공기질에 따라 환기 모드 및 정화 모드 중에 택일하고 제진기(240) 및 가스필터(250)의 가동 여부를 결정하여 제어하되, 격실 크기 및 격실 내의 오염 정도에 비례하는 유량의 공기가 분기 구간(222)을 통해 흐르도록 제어하는 지능형 제어장치(210);
    를 포함하되,
    상기 열교환 구간(223)에는 급기 덕트 및 배기 덕트 중 어느 하나에 병렬로 연결되는 제1 바이패스 덕트(224)가 구비되고,
    제진기(240) 및 가스필터(250)가 설치된 구간에 병렬로 연결되는 제2 바이패스 덕트(225)가 구비되며,
    상기 지능형 제어장치(210)는 미리 설정한 공기질 이하의 실내 공기질이 측정된 격실과 연통되는 분기 구간(222)만 개방하고 이외의 분기 구간(222)을 폐쇄한 상태로 실내 공기질 개선 동작을 가동시키며, 환기 모드로 제어할 시에 실내외 온도와 실외 미세먼지 농도, VOC 농도, NOx 농도 및 O3 농도에 따라 선택적으로 제1 바이패스 덕트(224) 또는 제2 바이패스 덕트(225)를 경유하여 공기가 흐르도록 유도하며,
    상기 응집부(241)는 접지시키는 전극봉과 펄스 파형의 전압을 인가하는 전극봉을 평행하게 교호적으로 배치하여 급기 공기를 전극봉 사이로 통과되게 한 것이고,
    상기 하전부(242)는 펄스 파형의 전압을 인가하는 전극봉을 평행하게 배치하여, 급기 공기를 전극봉 사이로 통과되게 한 것이고,
    상기 집진부(243)는 접지시키는 금속재 폼으로 구성된 집진극(243a)을 물통(243b)에 담긴 용수의 수면상에 배치하고, 집진극(243a)을 향해 노즐(243c)로 분무하는 공간에 급기 공기를 통과시켜서 공기 중 입자상 오염물이 분무 액적에 응집된 후 집진극(243a)에 포집되게 하는 한편, 집진극(243a)을 투과한 분무 액적을 물통(243b)으로 회수하여 노즐(243c)로 다시 분무하고, 물통(243b), 집진극(243a) 및 노즐(243c)은 자외선에 의해 친수 효과를 일으키는 광촉매로 코팅하고, UV 램프로 자외선을 조사하는 것으로 하는
    실시간 환경 감응형 공동주택 실내 공기질 관리 시스템.
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