KR102374216B1 - 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템 - Google Patents

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Abstract

서로 구획된 상부 모듈과 하부 모듈이 하나로 결합되고, 데시칸트가 도포된 상부 모듈의 제1 열교환기와 데시칸트가 도포된 하부 모듈의 제2 열교환기를 냉매관으로 연결한 히트 펌프를 구비한 제습 환기시스템이 개시된다. 제습 환기시스템은 상부 모듈의 제1 공통 급배기 유로 및 제2 공통 급배기 유로 사이에 형성되어 제1 공통 급배기 유로에 유입된 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 제1 열교환기를 우회하여 제2 공통 급배기 유로측으로 안내하는 제1 바이패스 유로, 하부 모듈의 제3 공통 급배기 유로 및 제4 공통 급배기 유로 사이에 형성되어 제3 공통 급배기 유로에 유입된 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 제2 열교환기를 우회하여 제4 공통 급배기 유로측으로 안내하는 제2 바이패스 유로, 센서의 감지값에 따라 운전하는 자동 운전모드 또는 사용자에 의해 설정된 운전모드에 따라 각각의 댐퍼 및 송풍팬, 그리고 히트펌프의 작동 상태를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템{System Of Dehumidification and Ventilation With Heat Recovery Function}
본 발명은 상부 모듈과 하부 모듈이 하나로 결합된 하우징 내부에 히트펌프 장치와 전열교환기를 내장하고, 센서의 감지값에 따라 운전하는 자동 운전모드를 수행함과 아울러, 사용자에 의해 설정된 제습 및 환기 모드에서 배기와 외기의 전열 교환에 의하여 배기열을 회수하여 에너지를 저감하며, 상부모듈과 하부모듈에 각각 설치된 제1 열교환기와 제2 열교환기의 외면에 데시칸트를 도포하여 히트펌프 장치의 절환운전에 의해 제습 및 재생이 교번적으로 이루어지고, 상부 모듈과 하부 모듈에 각각 바이패스 유로를 형성하여 실내 공기를 순환시키는 공기청정 모드와 외기에 의한 냉방 및 환기 모드를 수행할 수 있는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템에 관한 것이다.
기존의 주거용 건물에서는 에어컨과 환기장치가 독립적으로 설치되어 동작한다. 하지만, 기존의 에어컨은 실내 습도 조절이 어려운 단점이 있어 잠열부하가 많은 여름철 습도 조절에 문제가 있다.
이에 종래기술로서 한국등록특허 제10-1980549호에서 케이스 내에 동일한 압축기로부터 토출된 냉매를 이용한 데시칸트 냉매 순환회로 및 현열 냉매 순환회로를 포함하고, 데시칸트 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 이용하여 실내를 제습 또는 가습시키고 동시에 현열 냉매 순환회로를 순환하는 냉매를 이용하여 냉방 또는 난방시키는 공기조화 장치를 개시하고 있다.
그러나 한국등록특허 제10-1980549호는 데시칸트 냉매 순환회로를 구성하는 제1 및 제2 데시칸트 열교환기, 현열 냉매 순환회로를 구성하는 제1 및 제2현열 열교환기를 각각 설치하고, 이러한 열교환기들 사이에 연결배관을 연결하며, 토출팬, 유동절환밸브 및 팽창기구 등을 케이스 내부에 설치하기 때문에, 설치 작업이 어렵고 작업 공수 및 비용이 증가하는 문제가 있다. 또한 압축기의 토출 냉매가 데시칸트 냉매 순환회로와 현열 냉매 순환회로에 동시에 순환시키기 때문에 냉매 사이클 제어가 복잡하며, 고장 원인을 파악하기 어려운 문제가 있다.
건물에서는 실외 공기를 도입하여 오염된 실내 공기와 환기시켜 실내공기질을 항상 쾌적한 상태로 유지하는 것이 요구되고 있다. 그런데 미세 먼지농도, 초미세 먼지농도가 높은 실외 환경에서 강제적인 환기 운전이 이루어질 경우 실내에 도입된 실외 공기에 의해 공기질이 저하될 수 있다.
[문헌 1] 한국등록특허 제10-1980549호(2019.05.21. 공고)
없음
본 발명의 목적은 히트펌프의 제어를 통한 데시칸트 열교환기에 대한 제습 및 재생이 가능하고, 실내측과 실외측에 설치된 센서의 감지값에 따라 적합한 운전모드를 선택하여 자동 운전하며, 상부 모듈과 하부 모듈의 바이패스 유로를 통해서 외기냉방 운전과 공기청정 운전을 수행하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 댐퍼의 작동을 제어하여 제습 및 환기 동시 운전, 외기냉방 및 환기 동시 운전를 포함하는 다양한 운전모드를 수행하고, 실내의 오염 정도에 따라 공기청정 운전 속도를 조절할 수 있는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템은, 서로 구획된 상부 모듈과 하부 모듈이 하나로 결합되고, 데시칸트가 도포된 상부 모듈의 제1 열교환기와 데시칸트가 도포된 하부 모듈의 제2 열교환기를 냉매관으로 연결한 히트 펌프를 구비한 제습 환기시스템으로서, 상기 상부 모듈과 상기 하부 모듈의 경계에 설치되고, 실외로 배기되는 실내 공기와 실내로 급기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지는 전열교환기; 상기 상부 모듈의 제1 실외측 급기 댐퍼 및 제1 실내측 배기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유입되는 제1 공통 급배기 유로; 상기 상부 모듈의 제1 실외측 배기 댐퍼 및 제1 실내측 급기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유출되는 제2 공통 급배기 유로; 상기 하부 모듈의 제2 실외측 급기 댐퍼 및 제2 실내측 배기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유입되는 제3 공통 급배기 유로; 상기 하부 모듈의 제2 실외측 배기 댐퍼 및 제2 실내측 급기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유출되는 제4 공통 급배기 유로; 상기 상부 모듈의 상기 제1 공통 급배기 유로와 상기 제2 공통 급배기 유로 사이에 형성되고, 제1 바이패스 댐퍼의 작동에 의해 상기 제1 공통 급배기 유로에 유입된 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 상기 제1 열교환기를 우회하여 상기 제2 공통 급배기 유로측으로 안내하는 제1 바이패스 유로; 상기 하부 모듈의 상기 제3 공통 급배기 유로와 상기 제4 공통 급배기 유로 사이에 형성되고, 제2 바이패스 댐퍼의 작동에 의해 상기 제3 공통 급배기 유로에 유입된 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 상기 제2 열교환기를 우회하여 상기 제4 공통 급배기 유로측으로 안내하는 제2 바이패스 유로; 센서의 감지값에 따라 운전하는 자동 운전모드 또는 사용자에 의해 설정된 운전모드에 따라 상기 상부 모듈에 마련된 댐퍼 및 제1 송풍팬, 상기 하부 모듈에 마련된 댐퍼 및 제2 송풍팬, 그리고 상기 히트펌프의 작동 상태를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 상부 모듈의 상부 하우징과 상기 하부 모듈의 하부 하우징이 적층되고, 상기 상부 하우징 내부에 상기 제1 공통 급배기 유로와 상기 제1 바이패스유로를 구분하는 상부 격벽이 설치되며, 상기 하부 하우징 내부에 상기 제2 공통 급배기 유로와 상기 제2 바이패스유로를 구분하는 하부 격벽이 설치되고, 상기 제1 공통 급배기 유로에 상기 전열교환기의 일측과 상기 제1 열교환기가 이격 설치되며, 상기 제2 공통 급배기 유로에 상기 전열교환기의 타측과 상기 제2 열교환기가 이격 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 사용자에 의해 제1 제습 및 환기 모드가 설정된 경우, 상기 제1 공통 급배기구 유로에 유입된 실외 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제2 열교환기를 거쳐 상기 제4 공통 급배기 유로측으로 안내됨과 동시에 상기 제3 공통 급배기구 유로에 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제1 열교환기를 거쳐 상기 제2 공통 급배기 유로측으로 안내되어 실외 공기와 실내 공기 사이의 전열 교환이 이루어지고, 상기 전열 교환 과정에서 실외 공기가 상기 제2 열교환기의 데시칸트에 의해 제습되고, 실내 공기에 의해 상기 제1 열교환기의 데시칸트가 재생됨과 동시에 실내 공기는 실외로 배출시키는 것을 특징으로 한다.
또한 사용자에 의해 제2 제습 및 환기 모드가 설정된 경우, 상기 제3 공통 급배기구 유로에 유입된 실외 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제1 열교환기를 거쳐 상기 제2 공통 급배기 유로측으로 안내됨과 동시에 상기 제1 공통 급배기구 유로에 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제2 열교환기를 거쳐 상기 제4 공통 급배기 유로측으로 안내되어 실외 공기와 실내 공기 사이의 전열 교환이 이루어지고, 상기 전열 교환 과정에서 실외 공기가 상기 제1 열교환기의 데시칸트에 의해 제습되고, 실내 공기에 의해 상기 제2 열교환기의 데시칸트가 재생됨과 동시에 실내 공기는 실외로 배출시키는 것을 특징으로 한다.
또한 사용자에 의해 제1 공기청정 모드가 설정된 경우, 상기 하부 모듈의 모든 댐퍼는 닫고 상기 상부 모듈의 제1 실내측 배기댐퍼, 제1 바이패스 댐퍼, 및 제1 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제1 바이패스 유로를 경유하여 실내 공기를 순환시키고, 상기 공기 순환 과정에서 상기 상부 모듈의 상부 필터 박스에 설치된 상부 공기필터를 거치면서 정화된 실내 공기를 실내에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 사용자에 의해 제2 공기청정 모드가 설정된 경우, 상기 상부 모듈의 제1 실내측 배기댐퍼, 제1 바이패스 댐퍼, 및 제1 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제1 바이패스 유로를 경유하여 실내 공기를 순환시킴과 동시에 상기 하부 모듈의 제2 실내측 배기댐퍼, 제2 바이패스 댐퍼, 및 제2 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제2 바이패스 유로를 경유하여 실내 공기를 순환시키며, 상기 공기 순환 과정에서 상기 상부 모듈의 상부 필터 박스에 설치된 상부 공기필터 및 상기 하부 모듈의 하부 필터 박스에 설치된 하부 공기필터를 각각 거치면서 정화된 실내 공기를 실내에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 사용자에 의해 외기냉방 및 환기모드가 설정된 경우, 상기 상부 모듈의 제1 실내측 배기댐퍼, 제1 바이패스 댐퍼, 및 제1 실외측 배기 댐퍼를 열어 상기 제1 바이패스 유로를 경유한 실내 공기를 실외로 배출시키고 동시에 상기 하부 모듈의 제2 실외측 급기댐퍼, 제2 바이패스 댐퍼, 및 제2 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제2 바이패스 유로를 경유한 실외 공기를 실내에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는 실외 공기 및 실내 공기의 온도, 습도, 공기질, 실내 엔탈피 및 실외 엔탈피에 따라 외기냉방 모드, 공기청정 모드, 제습 모드, 및 전열교환에 의한 환기 모드 중 적어도 어느 하나를 운전하는 자동 운전모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 자동 운전모드에서 상기 실내 공기의 이산화탄소 농도가 기준 이산화탄소 농도를 초과하고, 외기냉방 운전 조건을 충족하면 상기 제어부의 제어에 의해 상기 상부 모듈의 제1 바이패스 유로와 상기 하부 모듈의 제2 바이패스 유로 중 적어도 어느 하나를 이용하여 실외 공기를 실내에 공급하는 외기냉방 모드 운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 외기냉방 운전 조건은 아래와 같이 실외 공기의 온도, 실내 공기의 엔탈피, 실외 공기의 엔탈피에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
t1 < T_out < t2 , Ep_in > Ep_out
여기서, T_out는 실외 공기의 온도, t1은 15℃, t2는 20℃, Ep_in은 실내 공기의 엔탈피, Ep_out은 실외 공기의 엔탈피이다.
또한 상기 자동 운전모드에서 공기청정 운전 조건을 충족하면 상기 제어부의 제어에 의해 상기 상부 모듈의 제1 바이패스 유로와 상기 하부 모듈의 제2 바이패스 유로 중 적어도 어느 하나를 이용하여 실내 공기를 유입시킨 후 상기 상부 모듈의 상부 필터 박스에 설치된 상부 공기필터 및 상기 하부 모듈의 하부 필터 박스에 설치된 하부 공기필터를 거치면서 정화된 공기를 실내에 공급하는 공기청정 모드 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 공기청정 운전 조건은 아래와 같이 실외 미세먼지의 농도, 실내 미세먼지의 농도에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
PM_out > Ref_2 , PM_in > Ref_2' , PM_out > PM_in
여기서, PM_out은 실외 미세먼지의 농도, PM_in은 실내 미세먼지의 농도, Ref_2는 기준 실외 미세먼지 농도, Ref_2'는 기준 실내 미세먼지 농도이다.
또한 상기 자동 운전모드에서 상기 실내 공기의 이산화탄소 농도가 기준 이산화탄소 농도를 초과하고, 제습 운전 조건을 충족하면 상기 제어부에 의해 상기 히트 펌프의 동작을 제어하여 상기 제1 및 제2 열교환기 중 어느 하나의 열교환기에 도포된 데시칸트를 이용하여 실외 공기를 제습하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제습 운전 조건은 아래와 같이 실외 공기의 엔탈피, 실외 공기의 상대습도에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
RH_out > Ref_3 , Ep_out > Ref_4
여기서, RH_out은 실외 공기의 상대습도, Ep_out은 실외 공기의 엔탈피, Ref_3는 기준 실외 공기의 상대습도, Ref_4는 기준 실외 공기의 엔탈피이다.
또한 상기 자동 운전모드에서 상기 실내 공기의 이산화탄소 농도가 기준 이산화탄소 농도를 초과하고, 전열교환에 의한 환기 모드 운전을 수행하는 경우 상기 제어부에 의해 열려진 상기 제2 실내측 배기 댐퍼를 통해 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 제1 열교환기를 거쳐 열려진 상기 제1 실외측 배기 댐퍼를 통해 배출되거나 열려진 상기 제1 실내측 배기 댐퍼를 통해 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 제2 열교환기를 거쳐 열려진 상기 제2 실외측 배기 댐퍼를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 실외 공기와 실내 공기의 전열교환으로 열회수하여 에너지를 절감하고, 히트펌프의 제어를 통한 데시칸트 열교환기에 대한 제습 및 재생이 가능하며, 실내측과 실외측에 설치된 센서의 감지값에 따라 적합한 운전모드를 선택하여 자동 운전한다.
본 발명에 따르면 상부 모듈과 하부 모듈에 각각 바이패스 유로를 형성하고, 바이패스 유로를 통해서 외기냉방 운전과 공기청정 운전을 수행한다.
본 발명에 따르면 상부 모듈과 하부 모듈에 각각 실외측 급배기 댐퍼 및 실내측 급배기 댐퍼를 설치하고, 댐퍼의 작동을 제어하여 제습 및 환기 동시 운전, 외기냉방 및 환기 동시 운전를 포함하는 다양한 운전모드를 신속하고 간편하며 원활하게 수행한다.
본 발명에 따르면 상부 모듈과 하부 모듈에 대해 어느 하나 또는 모두를 동원하여 공기청정 운전을 수행할 수 있기 때문에 실내 오염이 매우 높으면 상부 모듈과 하부 모듈이 모두 동원되는 급속 공기청정 운전을 수행하여 신속하게 실내 공기를 정화시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템의 외관을 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제습 환기 시스템의 제어 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 제습 및 환기 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제2 제습 및 환기 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 공기청정 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2 공기청정 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 및 환기 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자동운전 모드 프로세스를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템의 외관을 나타내는 사시도, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제습 환기 시스템의 제어 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템은 적층 결합되는 상부 모듈(10) 및 하부 모듈(20)을 포함할 수 있다. 하부 모듈(20)은 상부 모듈(10)과 구획되도록 상부 모듈(10)의 하부에 결합될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템은 제어부(100), 실내 공기의 온도 및 습도 상태를 각각 감지하는 실내 온도센서(101) 및 실내 습도센서(102), 실외 공기의 온도 및 습도 상태를 각각 감지하는 실외 온도센서(103) 및 실외 습도센서(104), 실내 공기 및 실외 공기의 공기질 상태를 각각 감지하는 실내 공기질 센서(105) 및 실외 공기질 센서(106), 저장부(107), 입력부(108), 상부 모듈(10)의 댐퍼를 구동하는 제1 댐퍼 구동부(109), 하부 모듈(20)의 댐퍼를 구동하는 제2 댐퍼 구동부(110), 상부 모듈(10)의 송풍팬을 구동하는 제1 송풍팬 구동부(111), 하부 모듈(20)의 송풍팬을 구동하는 제2 송풍팬 구동부(112), 사방 밸브를 구동하는 사방밸브 구동부(113), 압축기 구동부(114)를 포함한다.
상부 모듈(10)은 대략 박스 형태로 이루어진 상부 하우징(11), 상부 하우징(11)의 각각의 측면에 마련된 4개의 상부 급배기구, 상부 급배기구에 각각 마련된 4개의 상부 급배기구 댐퍼를 포함한다.
여기서 4개의 상부 급배기구는 각각 실내측에 마련된 제1 실내측 배기구(12a) 및 제1 실내측 급기구(12c), 실외측에 마련된 제1 실외측 급기구(12b) 및 제1 실외측 배기구(12d)로 구성된다.
또한 이에 대응하여 4개의 상부 급배기 댐퍼는 각각 실내측에 마련된 제1 실내측 배기 댐퍼(13a) 및 제1 실내측 급기 댐퍼(13c), 실외측에 마련된 제1 실외측 급기 댐퍼(13b) 및 제1 실외측 배기 댐퍼(13d)로 구성된다.
또한 상부 모듈(10)은 상부 하우징(11)의 내부에 설치된 제1 댐퍼 구동부(109)를 포함하고, 제1 댐퍼 구동부(109)가 4개의 상부 급배기 댐퍼를 작동시킨다. 여기서 상부 급배기 댐퍼는 개폐 조절이 가능한 전동 댐퍼로 구성될 수 있으며, 제1 댐퍼 구동부(109)는 상부 급배기구 각각의 일측에 설치되어 해당 급배기구에 설치된 전동 댐퍼를 구동하여 개폐 및/또는 개도를 제어하는 전동모터로 구성될 수 있다.
또한 상부 모듈(10)은 히트펌프(40)를 구성하는 압축기(41), 사방 밸브(42), 제1 송풍팬(43), 데시칸트가 도포된 제1 열교환기(44), 상부 공기필터(18)를 더 포함하도록 구성된다. 이들은 상술한 4개의 상부 급배기구 사이에 설치된다.
상부 공기필터(18)는 제1 실내측 급기구(12c) 후면의 상부 필터박스(17)에 설치되는데, 일예로 미세먼지 및/또는 초미세먼지를 제거할 수 있는 등급의 헤파필터로 구성될 수 있으며, 필요에 따라서는 프리필터, 탈취필터, 및 항균필터 등을 더 포함하는 필터모듈로 구성될 수도 있다.
또한 하부 모듈(20)에는 대략 박스 형태로 이루어진 하부 하우징(21), 하부 하우징(21)의 각각의 측면에 마련된 4개의 하부 급배기구, 하부 급배기구에 각각 마련된 4개의 하부 급배기 댐퍼를 포함하여 구성된다. 여기서 4개의 하부 급배기구는 각각 실내측에 마련된 제2 실내측 배기구(22a) 및 제2 실내측 급기구(22c), 실외측에 마련된 제2 실외측 급기구(22b) 및 제2 실외측 배기구(22d)로 구성된다.
또한 이에 대응하여 4개의 하부 급배기구 댐퍼는 각각 실내측에 마련된 제2 실내측 배기 댐퍼(23a) 및 제2 실내측 급기 댐퍼(23c), 실외측에 마련된 제2 실외측 급기 댐퍼(23b) 및 제2 실외측 배기 댐퍼(23d)로 구성된다.
또한 하부 모듈(20)은 하부 하우징(21)의 내부에 제2 댐퍼 구동부(110)를 포함하고, 제2 댐퍼 구동부(110)가 4개의 하부 급배기 댐퍼를 작동시킨다. 여기서 하부 급배기 댐퍼는 개폐 조절이 가능한 전동 댐퍼로 구성될 수 있으며, 제2 댐퍼 구동부(110)는 하부 급배기구 각각의 일측에 설치되어 해당 급배기구에 설치된 전동 댐퍼를 구동하여 개폐 및/또는 개도를 제어하는 전동모터로 구성될 수 있다.
또한 하부 모듈(20)은 히트펌프(40)를 구성하는 팽창 밸브(45), 데시칸트가 도포된 제2 열교환기(46), 제2 송풍팬(47), 하부 공기필터(28)를 더 포함하도록 구성된다. 이들은 상술한 4개의 하부 급배기구 사이에 설치된다.
하부 공기필터(28)는 제2 실내측 급기구(22c) 후면의 하부 필터박스(27)에 설치되는데, 일예로 미세먼지 및/또는 초미세먼지를 제거할 수 있는 등급의 헤파필터로 구성될 수 있으며, 필요에 따라서는 프리필터, 탈취필터, 및 항균필터 등을 더 포함하는 필터모듈로 구성될 수도 있다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(10)의 상부 하우징(11)과 하부 모듈(20)의 하부 하우징(21)의 경계에 전열교환기(30)가 설치되고, 이 전열교환기(30)에서 실외로 배기되는 실내공기와 실내로 급기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어져 배기열을 회수할 수 있다.
이러한 전열교환기(30) 주위에 서로 구획된 복수의 공통 급배기 유로가 형성된다. 일예로 제1 공통 급배기 유로(19a)는 상부 모듈(10)의 제1 실외측 급기 댐퍼(13b) 및 제1 실내측 배기 댐퍼(13a) 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유입되는 통로를 형성한다.
제2 공통 급배기 유로(19b)는 상부 모듈(10)의 제1 실외측 배기 댐퍼(13d) 및 제1 실내측 급기 댐퍼(13c) 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유출되는 통로를 형성한다.
제3 공통 급배기 유로(19c)는 하부 모듈(20)의 제2 실외측 급기 댐퍼(23b) 및 제2 실내측 배기 댐퍼(23a) 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유입되는 통로를 형성한다.
제4 공통 급배기 유로(19d)는 하부 모듈(20)의 제2 실외측 배기 댐퍼(23d) 및 제2 실내측 급기 댐퍼(23c) 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유출되는 통로를 형성한다.
상부 모듈(10) 및 하부 모듈(20)에 각각 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나를 우회시키는 바이패스 유로를 형성한다. 일예로 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(10)의 상부 하우징(11) 내부에 제1 바이패스 유로(14)를 형성하고, 하부 모듈(20)의 하부 하우징(21) 내부에 제2 바이패스 유로(24)를 형성한다.
상부 하우징(11) 내부에 제1 공통 급배기 유로(19a)와 제1 바이패스 유로(14)를 구분하는 상부 격벽(16)이 설치되며, 상부 격벽(16)에 제1 바이패스 댐퍼(15)가 마련된다. 제1 바이패스 댐퍼(15)의 작동에 따라 실외 공기 또는 실내 공기가 제1 바이패스 유로(14)에 유입된다.
하부 하우징(21) 내부에 제3 공통 급배기 유로(29a)와 제2 바이패스 유로(24)를 구분하는 하부 격벽(26)이 설치되며, 하부 격벽(26)에 제2 바이패스 댐퍼(25)가 마련된다. 제2 바이패스 댐퍼(25)의 작동에 따라 실외 공기 또는 실내 공기가 제2 바이패스 유로(24)에 유입된다.
한편 제어부(100)는 통상의 마이크로프로세서로 이루어지고, 실내 온도센서(101) 및 실내 습도센서(102), 실외 온도센서(103) 및 실외 습도센서(104)로부터 실내 공기 및 실외 공기의 온도 및 습도 상태를 입력받고, 또 실내 공기질센서(105) 및 실외 공기질센서(106)로부터 실내 공기 및 실외 공기의 공기질 상태를 입력받는다.
실내 온도센서(101) 및 실내 습도센서(102), 실외 온도센서(103) 및 실외 습도센서(104)는 통상의 온도, 습도 감지 센서로 이루어질 수 있고,
실내 공기질센서(105) 및 실외 공기질센서(106)는 예를 들어 CO2 감지센서, 미세먼지 감지센서, 초미세먼지 감지센서 등과 같이 실내 공기 또는 실외 공기의 오염도를 감지할 수 있는 센서로 이루어질 수 있다.
또한 이와 같은 센서들(101)(102)(103)(104)(105)(106)는 실내외 공기의 온도, 습도, 및 공기질을 측정할 수 있는 범위 내에서 상부 하우징(11)과 하부 하우징(21) 중 적어도 어느 하나의 실내측과 실외측 일측에 각각 장착될 수 있다.
저장부(107)는 예를 들어 비활성 메모리로 이루어지며, 이 저장부(107)에는 자동 운전모드, 사용자에 의해 설정되는 제1 제습 및 환기모드, 제2 제습 및 환기모드, 제1 공기청정 모드, 제2 공기청정모드, 외기내방 및 환기 모드 등을 포함하는 제습 환기시스템의 운전모드에 대한 정보가 저장된다.
제어부(100)는 최적의 실내 공기를 유지하기 위해 저장부(107)에 저장된 각각의 운전모드에 관한 정보, 센서들(101)(102)(103)(104)(105)(106)에서의 감지 정보에 따라 다수의 댐퍼, 송풍팬, 히트 펌프를 구성하는 사방밸브의 작동 상태를 제어한다. 제어부(100)는 센서의 감지값에 따라 운전하는 자동 운전모드 또는 사용자에 의해 설정된 운전모드를 수행한다.
다음으로 상술한 본 발명에 따른 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템의 동작 제어 방법에 대해서 도 4 내지 도 8에 따라 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 제습 및 환기 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도이다.
사용자가 입력부(108)를 통해 제1 제습 및 환기 모드를 설정한 경우, 제어부(100)는 상부 모듈(10)의 제1 실외측 급기 댐퍼(13b) 및 제1 실외측 배기 댐퍼(13d)를 열고, 하부 모듈(20)의 제2 실내측 배기 댐퍼(23a) 및 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 열고, 압축기(41) 및 제1, 제2 송풍팬(43)(47)을 구동시킨다. 또한 제어부(100)는 제1 열교환기(44)가 응축기 역할을 하고 제2 열교환기(46)가 증발기 역할을 하도록 히트 펌프(40)의 동작을 제어한다.
이에 따라 열려진 제1 실외측 급기 댐퍼(13b)를 통해 제1 공통 급기구 유로(19a)에 유입된 실외 공기는 전열교환기(30) 및 제2 열교환기(46)를 거치면서 제습되고, 제습된 실외 공기는 열려진 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 통해 실내에 공급된다. 동시에 열려진 제2 실내측 배기 댐퍼(23a)를 통해 제3 공통 급기구 유로(29a)에 유입된 실내 공기는 전열교환기(30)를 거치면서 실외 공기와 열교환하고 이후 제1 열교환기(44)를 거쳐 열려진 제1 실외측 배기 댐퍼(13d)를 통해 외부로 배출된다. 이때 실내 공기가 응축기 역할을 하는 제1 열교환기(44)를 거쳐가면서 제1 열교환기(44)에 도포된 데시칸트의 재생이 이루어진다.
제2 열교환기(46)에서 실외 공기를 제습하는 과정이 일정 시간 지속되면 제2 열교환기(46)에 도포된 데시칸트의 제습력이 저하될 수 있기 때문에, 제습과 환기를 동시에 수행하면서 제2 열교환기(46)의 데시칸트를 재생시킬 필요가 있는 경우, 사용자는 입력부(108)를 통해 제2 제습 및 환기 모드를 설정한다.
제2 제습 및 환기 모드는 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4의 상부 모듈(10)과 하부 모듈(20)의 역할을 서로 바꾸어 수행하는 것이다. 이때 제어부(100)는 하부 모듈(20)의 제2 실외측 급기 댐퍼(23b) 및 제2 실외측 배기 댐퍼(23d)를 열고, 상부 모듈(10)의 제1 실내측 배기 댐퍼(13a) 및 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 열고, 압축기(41) 및 제1, 제2 송풍팬(43)(47)을 구동시킨다. 또한 제어부(100)는 제1 열교환기(44)가 증발기 역할을 하고 제2 열교환기(46)가 응축기 역할을 하도록 히트 펌프(40)의 동작을 제어한다.
이에 따라 열려진 제2 실외측 급기 댐퍼(23b)를 통해 제3 공통 급기구 유로(29a)에 유입된 실외 공기는 전열교환기(30) 및 제1 열교환기(44)를 거치면서 제습되고, 제습된 실외 공기는 열려진 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 통해 실내에 공급된다. 동시에 열려진 제1 실내측 배기 댐퍼(13a)를 통해 제1 공통 급기구 유로(19a)에 유입된 실내 공기는 전열교환기(30)를 거치면서 실외 공기와 열교환하고 이후 제2 열교환기(46)를 거쳐 열려진 제2 실외측 배기 댐퍼(23d)를 통해 외부로 배출된다. 이때 실내 공기가 응축기 역할을 하는 제2 열교환기(46)를 거쳐가면서 제2 열교환기(46)에 도포된 데시칸트의 재생이 이루어진다.
이와 같이, 사용자가 제습 운전과 환기 운전이 동시에 이루어지는 제1 제습 및 환기 운전 모드와 제2 제습 및 환기 운전 모드를 번갈아 수행함으로서 제1 열교환기(44)의 데시칸트와 제2 열교환기(46)의 데시칸트에 대하여 제습과 재생이 교번으로 이루어져 제1 및 제2 열교환기(44)(46)는 양호한 제습력을 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1 공기청정 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도이다.
사용자가 입력부(108)를 통해 제1 공기청정 모드를 설정한 경우, 상부 모듈(10)과 하부 모듈(20) 중 어느 하나를 이용하여 실내 공기를 정화하고 정화된 공기를 실내에 공급하는 공기 순환 과정을 수행할 수 있다. 예를 들어 제어부(100)는 상부 모듈(10)의 제1 실내측 배기 댐퍼(13a), 제1 바이패스 댐퍼(15), 및 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 열고, 제1 송풍팬(43)을 구동시킨다. 이에 따라 열려진 제1 실내측 배기 댐퍼(13a)를 통해 유입된 오염된 실내 공기는 제1 바이패스 유로(14)를 거쳐 상부 모듈(10)의 상부 필터박스(17)에 설치된 상부 공기 필터(18)를 거치면서 정화되고, 정화된 실내 공기는 열려진 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 통해 실내에 공급된다.
한편, 실내 공기의 오염이 상당하여 상부 모듈(10) 및 하부 모듈(20)를 모두 동원하여 공기청정 운전할 필요가 있는 경우 사용자가 입력부(108)를 통해 제2 공기청정 모드를 설정한다.
제1 공기청정 모드를 설정한 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 제어부(100)는 상부 모듈(10)의 제1 실내측 배기 댐퍼(13a), 제1 바이패스 댐퍼(15), 및 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 열고, 제1 송풍팬(43)을 구동시키고, 동시에 하부 모듈(20)의 제2 실내측 배기 댐퍼(23a), 제2 바이패스 댐퍼(25), 및 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 열고, 제2 송풍팬(47)을 구동시킨다. 이에 따라 열려진 제1 실내측 배기 댐퍼(13a)를 통해 유입된 오염된 실내 공기는 제1 바이패스 유로(14)를 거쳐 상부 모듈(10)의 상부 필터박스(17)에 설치된 상부 공기 필터(18)를 거치면서 정화되고, 정화된 실내 공기는 열려진 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 통해 실내에 공급된다. 이와 동시에 열려진 제2 실내측 배기 댐퍼(23a)를 통해 유입된 오염된 실내 공기는 제2 바이패스 유로(24)를 거쳐 하부 모듈(20)의 하부 필터박스(27)에 설치된 하부 공기 필터(28)를 거치면서 정화되고, 정화된 실내 공기는 열려진 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 통해 실내에 공급된다. 이와 같이 상부 모듈(10)의 제1 바이패스 유로(14)와 하부 모듈(20)의 제2 바이패스 유로(24)를 통해 복수의 경로를 따라 유입된 실내 공기가 상부 공기필터(18)와 하부 공기필터(28)에 의해 각각 정화되어 실내에 공급되기 때문에, 오염된 실내 공기를 신속하게 정화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 및 환기 모드에서 상부 모듈과 하부 모듈의 동작을 설명하기 위한 도 2의 B-B선 및 C-C선 단면도이다.
사용자가 입력부(108)를 통해 외기냉방 및 환기 모드를 설정한 경우, 상부 모듈(10)과 하부 모듈(20) 중 어느 하나는 실외 공기를 유입하여 실내에 공급하고, 다른 하나는 실내 공기를 유입하여 실외로 배출함으로써 외기냉방과 환기 운전을 동시에 수행할 수 있다. 예를 들어 제어부(100)는 상부 모듈(10)의 제1 실내측 배기 댐퍼(13a), 제1 바이패스 댐퍼(15), 및 제1 실외측 배기 댐퍼(13d)를 열고, 제1 송풍팬(43)을 구동시키고, 동시에 하부 모듈(20)의 제2 실외측 급기 댐퍼(23b), 제2 바이패스 댐퍼(25), 및 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 열고, 제2 송풍팬(47)을 구동시킨다. 이에 따라 열려진 제1 실내측 배기 댐퍼(13a)를 통해 유입된 실내 공기는 제1 바이패스 유로(14)를 거쳐 열려진 제1 실외측 배기 댐퍼(13d)를 통해 실외로 배출되고, 동시에 열려진 제2 실외측 급기 댐퍼(23b)를 통해 유입된 실외 공기는 제2 바이패스 유로(24)를 거쳐 열려진 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 통해 실내에 공급된다.
한편, 자동 운전모드에서는 이산화탄소의 농도, 실내 공기 및 실외 공기의 엔탈피, 실내 공기 및 실외 공기의 미세먼지 농도, 실외공기의 상대습도 등에 따라 외기냉방 모드, 공기청정 모드, 제습 모드, 환기 모드 등을 수행하게 된다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템이 자동 운전모드 프로세스를 수행하는 동작에 대해서 도 9에 따라 설명한다. 여기서 자동 운전모드 프로세스는 센서의 감지값에 따라 해당 운전모드를 결정하고 결정된 운전모드에 의해 시스템을 제어하며, 일예로 실내 공기질센서로 이산화탄소 농도 감지센서, 미세먼지 감지센서를 적용하고, 실외 공기질센서로 이산화탄소 농도 감지센서, 미세먼지 감지센서를 적용하며, 실내 공기 엔탈피와 실외공기 엔탈피는 센서에 의해 감지된 실내 온도 및 습도, 실외 온도 및 습도를 바탕으로 계산식으로 계산하여 도출한다.
먼저, 제어부(100)는 센서들(101)(102)(103)(104)(105)(106)의 감지값을 읽는다(S10). 제어부(100)는 실내 공기의 이산화탄소 농도(Cp_in)가 기준 이산화탄소 농도를 초과하는지 여부를 판단하거나(S20), 실내외 미세먼지 농도(또는 초미세먼지 농도)에 대해 각각의 기준값과 비교한다(S50). 여기서 기준 이산화탄소 농도는 1000ppm일 수 있다.
실내 공기의 이산화탄소 농도(Cp_in)가 기준 이산화탄소 농도를 초과하는 경우, 제어부(100)가 외기냉방 운전 조건에 해당하는지 여부를 판단한다(S30). 여기서 외기냉방 운전 조건은 실외 공기의 온도(T_out), 실내 공기의 엔탈피(Ep_in), 실외 공기의 엔탈피(Ep_out)에 의해 아래와 같이 결정된다.
이때 제어부(100)는 아래와 같이 엔탈피(Ep)를 계산한다.
Ep = Da*T + (Dv*T + Wo)*K
여기서, T는 온도, Da는 건조공기의 정압비열, Dv는 수증기의 정압비열, Wo는 0℃ 물의 증발잠열, K는 절대습도이다.
t1 < T_out < t2 , Ep_in > Ep_out
실외 공기의 온도(T_out)가 하한 온도(t1)와 상한 온도(t2)의 온도 범위를 만족하고, 동시에 실내 공기의 엔탈피(Ep_in)가 실외 공기의 엔탈피(Ep_out)보다 큰 경우, 외기냉방 운전 조건에 해당하여 외기냉방 모드 운전을 수행한다(S40).
외기냉방 모드 운전은 상부 모듈(10) 또는 하부 모듈(20) 중 어느 하나의 바이패스 유로를 이용하여 실외 공기를 도입하여 실내를 냉방하는 것으로, 예를 들어 도 8의 하부 모듈(20)을 이용하는 경우, 하부 모듈(20)의 제2 실외측 급기 댐퍼(23b), 제2 바이패스 댐퍼(25), 및 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 각각 열고, 제2 송풍팬(47)를 구동한다. 이에 따라 실외 공기는 제3 공통 급배기 유로(29a), 제2 바이패스 유로(24), 및 제4 공통 급배기 유로(29b)를 경유하여 실내에 급기된다. 하부 모듈(20)만을 대상으로 하는 실시예와 다르게 상부 모듈(10)만을 대상으로 외기냉방 운전을 수행할 수도 있다.
외기냉방 운전 조건을 만족하지 않으면(S30의 No), 제어부(100)는 제습 운전 조건에 해당하는지 여부를 판단한다(S70). 여기서 제습 운전 조건은 실외 공기의 상대습도(RH_out), 실외 공기의 엔탈피(Ep_out)에 의해 아래와 같이 결정된다.
RH_out > Ref_3 , Ep_out > Ref_4
실외 공기의 상대습도(RH_out)가 기준 실외 공기의 상대습도(Ref_3)보다 크고 동시에 실외 공기의 엔탈피(Ep_out)가 기준 실외 공기의 엔탈피(Ref_4)보다 크면 제습 운전 조건에 해당하여 제습 모드 운전을 수행한다(S80).
제습 모드 운전은 상부 모듈(10)과 하부 모듈(20)를 이용하여 데시칸트가 도포된 열교환기를 거치면서 제습된 실외 공기를 실내에 공급시키는 과정이다. 예를 들어 상부 모듈(10)의 제1 실외측 급기 댐퍼(13b) 및 하부 모듈(20)의 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 열고, 압축기(41) 및 제2 송풍팬(47)을 구동한다. 이에 따라 열려진 제1 실외측 급기 댐퍼(13b)를 통해 제1 공통 급배기 유로(19a)에 유입된 실외 공기는 전열교환기(30)의 후미에 배치된 제2 열교환기(46)에 도포된 데시칸트에 의해 제습된 후 열려진 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 통해 실내에 공급된다. 이와 다르게 하부 모듈(20)의 제2 실외측 급기 댐퍼(23b) 및 상부 모듈(10)의 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 열고, 압축기(41) 및 제1 송풍팬(43)을 구동하는 경우 열려진 제2 실외측 급기 댐퍼(23b)를 통해 제3 공통 급배기 유로(29a)에 유입된 실외 공기는 전열교환기(30)의 후미에 배치된 제1 열교환기(44)에 도포된 데시칸트에 의해 제습된 후 열려진 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 통해 실내에 공급된다.
제습 운전 조건을 만족하지 않으면(S70의 No), 제어부(100)는 전열교환에 의한 환기 모드 운전을 수행한다. 예를 들어 상부 모듈(10)의 제1 실외측 급기 댐퍼(13b) 및 제1 실외측 배기 댐퍼(13d)를 열고, 또한 하부 모듈(20)의 제2 실내측 배기 댐퍼(23a) 및 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 열고, 압축기(41) 및 제1, 제2 송풍팬(43)(47)을 구동한다. 이에 따라 열려진 제2 실내측 배기 댐퍼(23a)를 통해 제3 공통 급배기 유로(29a)에 유입된 실내 공기는 전열교환기(30) 및 제1 열교환기(44)를 거쳐 열려진 제1 실외측 배기 댐퍼(13d)를 통해 실외로 배출되고, 동시에 열려진 제1 실외측 급기 댐퍼(13b)를 통해 제1 공통 급배기 유로(19a)에 유입된 실외 공기는 전열교환기(30)를 거치면서 실내 공기와 열교환하고, 열교환된 실외공기는 제2 열교환기(46)를 거쳐 열려진 제2 실내측 급기 댐퍼(23c)를 통해 실내에 공급된다. 이와 다르게 실외 공기가 하부 모듈(20)을 통해 유입되고 실내 공기는 상부 모듈(10)을 통해 유입되며 전열교환기(30)에서 전열 교환시키는 환기 모드 운전도 수행할 수 있다.
한편, 제어부(100)는 실내공기의 이산화탄소 농도와 별개로 공기청정 운전 조건에 해당하는지 여부를 판단한다(S50). 여기서 공기청정 운전 조건은 실내 공기의 미세먼지 농도(PM_in), 실외 공기의 미세먼지 농도(PM_out)에 의해 아래와 같이 결정된다.
PM_out > Ref_2 , PM_in > Ref_2' , PM_out > PM_in
실외 공기의 미세먼지 농도(PM_out)가 기준 실외 미세먼지 농도(Ref_2)보다 높고, 실내 공기의 미세먼지 농도(PM_in)가 기준 실내 미세먼저 농도(Ref_2')보다 높으며, 동시에 실외 공기의 미세먼지 농도(PM_out)가 실내 공기의 미세먼지 농도(PM_in)보다 높으면 공기청정 운전 조건에 해당하여 공기청정 모드 운전을 수행한다(S60). 여기서, 실내 공기 및 실외 공기의 미세먼지 농도에 따라 공기청정 운전 조건을 판단하였으나, 실시예와 다르게 실내 공기 및 실외 공기의 초미세먼지 농도에 따라 공기청정 운전 조건을 판단할 수도 있다.
공기청정 모드 운전은 상부 모듈(10)과 하부 모듈(20) 중 적어도 하나의 바이패스 유로를 이용하여 실내 공기를 순환시키는 과정이다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(10)만을 동원하여 공기청정 운전할 수 있다. 이때 상부 모듈(10)의 제1 실내측 배기 댐퍼(13a), 제1 바이패스 댐퍼(15), 제1 실내측 급기 댐퍼(13c)를 열고, 제1 송풍팬(43)을 구동한다. 이에 따라 실내 공기는 제1 공통 급배기 유로(19a), 제1 바이패스 유로(14), 및 제2 공통 급배기 유로(19b)를 경유하고 상부 공기필터(18)에서 정화된 실내 공기가 실내에 급기된다. 상부 모듈(10)만을 대상으로 하는 실시예와 다르게 하부 모듈(20)만을 대상으로 공기청정 운전을 수행할 수도 있다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 모듈(10)의 제1 바이패스 유로(14), 하부 모듈(20)의 제2 바이패스 유로(24)를 모두 동원하여 실내 공기를 순환시키고, 상부 공기 필터(18) 및 하부 공기 필터(28)에 의해 정화된 실내 공기를 실내에 공급하여 단시간에 공기청정 운전을 수행할 수도 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 상부 모듈 11 : 상부 하우징
12a~12d : 상부 급배기구 13a~13d : 상부 급배기구 댐퍼
14 : 제1 바이패스유로 15 : 제1 바이패스 댐퍼
16 : 상부 격벽 17 : 상부 필터박스
18 : 상부 공기필터 19a : 제1 공통 급배기 유로
19b : 제2 공통 급배기 유로
20 : 하부 모듈 21 : 하부 하우징
22a~22d : 하부 급배기구 23a~23d : 하부 급배기구 댐퍼
24 : 제2 바이패스 유로 25 : 제2 바이패스 댐퍼
26 : 하부 격벽 27 : 하부 필터박스
28 : 하부 공기필터 29a : 제3 공통 급배기 유로
29b : 제4 공통 급배기 유로
30 : 전열교환기 40 : 히트펌프 장치
41 : 압축기 42 : 사방밸브
43 : 제1 송풍팬 44 : 제1 열교환기
45 : 팽창밸브 46 : 제2 열교환기
47 : 제2 송풍팬

Claims (15)

  1. 서로 구획된 상부 모듈과 하부 모듈이 하나로 결합되고, 데시칸트가 도포된 상부 모듈의 제1 열교환기와 데시칸트가 도포된 하부 모듈의 제2 열교환기를 냉매관으로 연결한 히트 펌프를 구비한 제습 환기시스템으로서,
    상기 상부 모듈과 상기 하부 모듈의 경계에 설치되고, 실외로 배기되는 실내 공기와 실내로 급기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지는 전열교환기;
    상기 상부 모듈의 제1 실외측 급기 댐퍼 및 제1 실내측 배기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유입되는 제1 공통 급배기 유로;
    상기 상부 모듈의 제1 실외측 배기 댐퍼 및 제1 실내측 급기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유출되는 제2 공통 급배기 유로;
    상기 하부 모듈의 제2 실외측 급기 댐퍼 및 제2 실내측 배기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유입되는 제3 공통 급배기 유로;
    상기 하부 모듈의 제2 실외측 배기 댐퍼 및 제2 실내측 급기 댐퍼 중 어느 하나의 작동에 의해 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 유출되는 제4 공통 급배기 유로;
    상기 상부 모듈의 상기 제1 공통 급배기 유로와 상기 제2 공통 급배기 유로 사이에 형성되고, 제1 바이패스 댐퍼의 작동에 의해 상기 제1 공통 급배기 유로에 유입된 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 상기 제1 열교환기를 우회하여 상기 제2 공통 급배기 유로측으로 안내하는 제1 바이패스 유로;
    상기 하부 모듈의 상기 제3 공통 급배기 유로와 상기 제4 공통 급배기 유로 사이에 형성되고, 제2 바이패스 댐퍼의 작동에 의해 상기 제3 공통 급배기 유로에 유입된 실외 공기와 실내 공기 중 어느 하나가 상기 제2 열교환기를 우회하여 상기 제4 공통 급배기 유로측으로 안내하는 제2 바이패스 유로;
    센서의 감지값에 따라 운전하는 자동 운전모드 또는 사용자에 의해 설정된 운전모드에 따라 상기 상부 모듈에 마련된 댐퍼 및 제1 송풍팬, 상기 하부 모듈에 마련된 댐퍼 및 제2 송풍팬, 그리고 상기 히트펌프의 작동 상태를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 모듈의 상부 하우징과 상기 하부 모듈의 하부 하우징이 적층되고, 상기 상부 하우징 내부에 상기 제1 공통 급배기 유로와 상기 제1 바이패스유로를 구분하는 상부 격벽이 설치되며, 상기 하부 하우징 내부에 상기 제2 공통 급배기 유로와 상기 제2 바이패스유로를 구분하는 하부 격벽이 설치되고,
    상기 제1 공통 급배기 유로에 상기 전열교환기의 일측과 상기 제1 열교환기가 이격 설치되며, 상기 제2 공통 급배기 유로에 상기 전열교환기의 타측과 상기 제2 열교환기가 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    사용자에 의해 제1 제습 및 환기 모드가 설정된 경우, 상기 제1 공통 급배기구 유로에 유입된 실외 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제2 열교환기를 거쳐 상기 제4 공통 급배기 유로측으로 안내됨과 동시에 상기 제3 공통 급배기구 유로에 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제1 열교환기를 거쳐 상기 제2 공통 급배기 유로측으로 안내되어 실외 공기와 실내 공기 사이의 전열 교환이 이루어지고,
    상기 전열 교환 과정에서 실외 공기가 상기 제2 열교환기의 데시칸트에 의해 제습되고, 실내 공기에 의해 상기 제1 열교환기의 데시칸트가 재생됨과 동시에 실내 공기는 실외로 배출시키는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    사용자에 의해 제2 제습 및 환기 모드가 설정된 경우, 상기 제3 공통 급배기구 유로에 유입된 실외 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제1 열교환기를 거쳐 상기 제2 공통 급배기 유로측으로 안내됨과 동시에 상기 제1 공통 급배기구 유로에 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 상기 제2 열교환기를 거쳐 상기 제4 공통 급배기 유로측으로 안내되어 실외 공기와 실내 공기 사이의 전열 교환이 이루어지고,
    상기 전열 교환 과정에서 실외 공기가 상기 제1 열교환기의 데시칸트에 의해 제습되고, 실내 공기에 의해 상기 제2 열교환기의 데시칸트가 재생됨과 동시에 실내 공기는 실외로 배출시키는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    사용자에 의해 제1 공기청정 모드가 설정된 경우, 상기 하부 모듈의 모든 댐퍼는 닫고 상기 상부 모듈의 제1 실내측 배기댐퍼, 제1 바이패스 댐퍼, 및 제1 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제1 바이패스 유로를 경유하여 실내 공기를 순환시키고,
    상기 공기 순환 과정에서 상기 상부 모듈의 상부 필터 박스에 설치된 상부 공기필터를 거치면서 정화된 실내 공기를 실내에 공급하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    사용자에 의해 제2 공기청정 모드가 설정된 경우, 상기 상부 모듈의 제1 실내측 배기댐퍼, 제1 바이패스 댐퍼, 및 제1 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제1 바이패스 유로를 경유하여 실내 공기를 순환시킴과 동시에 상기 하부 모듈의 제2 실내측 배기댐퍼, 제2 바이패스 댐퍼, 및 제2 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제2 바이패스 유로를 경유하여 실내 공기를 순환시키며,
    상기 공기 순환 과정에서 상기 상부 모듈의 상부 필터 박스에 설치된 상부 공기필터 및 상기 하부 모듈의 하부 필터 박스에 설치된 하부 공기필터를 각각 거치면서 정화된 실내 공기를 실내에 공급하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    사용자에 의해 외기냉방 및 환기모드가 설정된 경우, 상기 상부 모듈의 제1 실내측 배기댐퍼, 제1 바이패스 댐퍼, 및 제1 실외측 배기 댐퍼를 열어 상기 제1 바이패스 유로를 경유한 실내 공기를 실외로 배출시키고 동시에 상기 하부 모듈의 제2 실외측 급기댐퍼, 제2 바이패스 댐퍼, 및 제2 실내측 급기 댐퍼를 열어 상기 제2 바이패스 유로를 경유한 실외 공기를 실내에 공급하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 실외 공기 및 실내 공기의 온도, 습도, 공기질, 실내 엔탈피 및 실외 엔탈피에 따라 외기냉방 모드, 공기청정 모드, 제습 모드, 및 전열교환에 의한 환기 모드 중 적어도 어느 하나를 운전하는 자동 운전모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자동 운전모드에서 상기 실내 공기의 이산화탄소 농도가 기준 이산화탄소 농도를 초과하고, 외기냉방 운전 조건을 충족하면 상기 제어부의 제어에 의해 상기 상부 모듈의 제1 바이패스 유로와 상기 하부 모듈의 제2 바이패스 유로 중 적어도 어느 하나를 이용하여 실외 공기를 실내에 공급하는 외기냉방 모드 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 외기냉방 운전 조건은 아래와 같이 실외 공기의 온도, 실내 공기의 엔탈피, 실외 공기의 엔탈피에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
    t1 < T_out < t2 , Ep_in > Ep_out
    여기서, T_out는 실외 공기의 온도, t1은 15℃, t2는 20℃, Ep_in은 실내 공기의 엔탈피, Ep_out은 실외 공기의 엔탈피이다.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 자동 운전모드에서 공기청정 운전 조건을 충족하면 상기 제어부의 제어에 의해 상기 상부 모듈의 제1 바이패스 유로와 상기 하부 모듈의 제2 바이패스 유로 중 적어도 어느 하나를 이용하여 실내 공기를 유입시킨 후 상기 상부 모듈의 상부 필터 박스에 설치된 상부 공기필터 및 상기 하부 모듈의 하부 필터 박스에 설치된 하부 공기필터를 거치면서 정화된 공기를 실내에 공급하는 공기청정 모드 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공기청정 운전 조건은 아래와 같이 실외 미세먼지의 농도, 실내 미세먼지의 농도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
    PM_out > Ref_2 , PM_in > Ref_2' , PM_out > PM_in
    여기서, PM_out은 실외 미세먼지의 농도, PM_in은 실내 미세먼지의 농도, Ref_2는 기준 실외 미세먼지 농도, Ref_2'는 기준 실내 미세먼지 농도이다.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 자동 운전모드에서 상기 실내 공기의 이산화탄소 농도가 기준 이산화탄소 농도를 초과하고, 제습 운전 조건을 충족하면 상기 제어부에 의해 상기 히트 펌프의 동작을 제어하여 상기 제1 및 제2 열교환기 중 어느 하나의 열교환기에 도포된 데시칸트를 이용하여 실외 공기를 제습하는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제습 운전 조건은 아래와 같이 실외 공기의 엔탈피, 실외 공기의 상대습도에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
    RH_out > Ref_3 , Ep_out > Ref_4
    여기서, RH_out은 실외 공기의 상대습도, Ep_out은 실외 공기의 엔탈피, Ref_3는 기준 실외 공기의 상대습도, Ref_4는 기준 실외 공기의 엔탈피이다.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 자동 운전모드에서 상기 실내 공기의 이산화탄소 농도가 기준 이산화탄소 농도를 초과하고, 전열교환에 의한 환기 모드 운전을 수행하는 경우 상기 제어부에 의해 열려진 상기 제2 실내측 배기 댐퍼를 통해 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 제1 열교환기를 거쳐 열려진 상기 제1 실외측 배기 댐퍼를 통해 배출되거나 열려진 상기 제1 실내측 배기 댐퍼를 통해 유입된 실내 공기가 상기 전열교환기 및 제2 열교환기를 거쳐 열려진 상기 제2 실외측 배기 댐퍼를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 열회수 기능을 구비한 제습 환기시스템.
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WO2023223526A1 (ja) * 2022-05-20 2023-11-23 三菱電機株式会社 除湿システム

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