KR102613073B1 - 탄소중립 형 ehp-erv 융복합 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 융합 냉난방 시스템의 운전 제어 장치가 개시된다. 본 발명은 환기 장치와 냉난방기가 융합된 시스템에서 외기를 이용하여 냉난방 운전을 수행하고, 실내에서 위치에 관계없이 온도가 고르게 유지되도록 냉난방 운전을 수행하며, 맞춤형의 냉난방 운전을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템{Carbon-neutral EHP-ERV convergence control system}
본 발명은 환기 장치와 냉난방기가 융합된 냉난방 시스템에서 냉난방 운전을 수행하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기를 이용하여 냉난방 운전을 수행하고, 실내에서 위치에 관계없이 온도가 고르게 유지되도록 하여, 냉난방, 환기 운전 에너지를 절감할 수 있도록 한 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템에 관한 것이다.
근래 들어, 실내의 냉난방 시스템으로 히트펌프 사이클이 많이 이용되고 있다. 히트펌프 사이클의 기본적인 구성요소는 압축기, 고온부 열교환기인 제1열교환기, 팽창밸브, 저온부 열교환기인 제2열교환기의 4개 요소로 이루어지며 냉매는 압축, 응축, 팽창, 증발의 변화를 계속하면서 순환한다.
히트펌프와 관련된 실내의 냉난방 기술에는 전기로 히트펌프를 구동하여 여름철에는 증발기를 이용하여 냉방을 하고 겨울철에는 응축기를 이용하여 난방을 하는 전기구동히트펌프(Electric Heat Pump) 시스템이 있다.
최근 들어, 삶의 질에 대한 관심이 높아지면서 일과 중 대부분의 시간을 보내는 실내의 공기질에 대해서도 관심이 높아지고 있으며, 환경부에서는 다중이용시설 등에 대한 실내공기질관리법을 제정하여 실내 공기질 기준을 제시했으며, 실내공기질을 유지하는 방안으로 환기설비 설치를 의무화하고 있어 다중이용시설에 대해서도 용도에 따른 필요 환기량을 제공하여야 한다.
오염된 실내공기는 건강을 해치는 주범이라고 할 수 있다. 더욱이, 대부분의 시간을 실내에서 생활하는데 따른 오염물질이 끊임없이 발생되어 실내의 오염된 공기로 인하여 건강을 해칠 수 있기 때문에 실내의 공기질 향상을 위한 환기시설이 절실히 요구된다.
특히, 냉난방 시스템이 설치된 신축 건물들은 기밀성이 우수하여 열 손실을 약 30~40% 정도 줄일 수 있으나, 자연환기율은 저하되고 있다. 따라서, 이러한 건물에서는 외부의 신선한 공기를 공급하고 내부의 오염된 공기는 외부로 배출하는 환기장치를 필요로 한다.
최근 들어, 환기장치(ERV:Energy Recovery Ventilator)로 외기를 유입하여 냉난방하는 외기 냉난방 운전이 시도되고 있다. 이렇게 함으로써 냉난방 운전비용을 절감할 수 있지만, 환기용 급기, 배기 팬의 풍량으로는 냉난방 풍량 송풍이 어려워 환기장치를 통한 외기 냉난방 중에도 히트펌프를 운전하게 되어 운전에너지를 낭비하게 되는 문제점이 있다.
더욱이, 종래의 냉난방시스템에서는 실내에서 위치에 관계없이 온도가 고르게 유지되도록 하는데 어려움이 있고, 사용자들이 요구하는 다양한 맞춤형 냉난방에 적절하게 대응하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 급기 디퓨저와 환기디퓨저가 모두 천장에 위치하여 송풍량이 작은 급기풍량으로는 바닥까지 기류운전이 어려우며 상부에 정체하는 급기가 근거리에 위치한 환기 디퓨저를 통하여 바로 배기되어 실내 전 공기 환기 운전에 어려움이 있다.
또한, 종래 환기장치의 경우 연중 환기 운전 시 불필요한 전열교환과 헤퍼필터운전으로 인하여 운전비용을 낭비하게 되는 문제점이 있고, 사용기간이 단축되어 사용자에게 이중으로 부담을 주는 문제점이 있다.
또한, 비교적 넓은 실내공간의 경우 천장에 위치하는 급기, 배기 디퓨저는 공간별로 다수개 설치되는데, 여러곳 중 몇 곳만 환기 또는 미세먼지 제거운전이 필요한 경우에도 공간별 개별제어를 하지 못하고 불필요하게 모든 공간에 환기운전을 하게 되는 문제점이 있다.
또한, 일반 업무용 사무실과 같은 실내공간은 겨울철과 같이 난방운전을 위해 밀폐되는데, 이와 같은 실내공간은 난방 운전과 각 사무기기 발열, 조명, 인체발열 등으로 인하여 건조하게 되며, 심한 경우 호흡기와 안구질환, 피부질환 등을 유발하여 근무자의 건강까지 위협하는 문제점이 있다.
또한, 편안한 휴식을 제공해야하는 주거공간에서 열대야 시 고온 다습한 내기를 냉방하기 위해 밤샘 에어컨 운전하게 된다. 이와 같은 환경에 실내 거주자가 장시간 노출되는 경우 냉방병은 물론 호흡기질환을 앓게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 환기 장치와 냉난방기가 융합된 냉난방 시스템에서 외기를 이용하여 냉난방 운전을 수행하고, 실내에서 위치에 관계없이 온도가 고르게 유지되도록 냉난방 운전을 수행하며, 맞춤형의 냉난방 운전을 수행하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 융합 냉난방 시스템의 운전 제어 장치는, 냉방운전 또는 난방운전을 실시하는 EHP(Electric Heat Pump)의 실내기 및 실외기; 전열교환기, 급기팬 및 배기팬, 급기덕트, 배기덕트, 환기덕트 및 외기덕트를 구비하여, 외부 공기를 이용하여 실내 공기를 환기시키는 환기운전이나 실내에 냉기 또는 온기를 공급하는 외기 냉난방운전을 수행하는 환기장치; 상기 환기장치의 급기덕트를 통해 공급되는 공기를 실내에 급기하기 위해 천장과 바닥면 주변의 벽면상에 설치되되, 각각 디퓨저 송풍팬을 구비한 복수의 급기장치; 실내의 공기를 상기 환기장치의 환기덕트 측으로 전달하기 위해 천장에 설치된 복수의 회기장치; 및 상기 실내기 및 실외기를 이용한 냉난방운전, 상기 환기장치를 이용한 환기운전, 외기를 이용한 외기 냉난방운전 및 실내공기 기류운전을 통합적으로 제어하는 통합 컨트롤러;를 포함한다.
또한, 상기 통합 컨트롤러는 외기 냉난방운전이 시작되면 상기 EHP 운전을 강제로 종료시키거나 외기 냉난방운전을 관리자에게 고지하여 상기 EHP 운전을 종료하도록한 한 후 상기 급기팬과 디퓨저 송풍팬을 동시, 또는 선택적으로 구동시켜 외기 냉난방운전이 시작되게 하고, 외기 냉난방운전 조건이 아닐 경우에는 외기 냉난방운전을 종료하고 EHP 운전을 시작하거나 관리자에게 EHP 운전을 고지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 통합 컨트롤러는 실내의 미세먼지와 CO2를 감지하는 공기질센서, 실내외의 온도를 센싱하기 위한 온도센서, 실내외의 습도를 센싱하기 위한 습도센서, 천장 부근의 온도를 센싱하기 위한 천장온도센서 및 바닥면 부근의 온도를 센싱하기 위한 바닥온도센서를 구비한 센서부; 및 상기 센서부의 센싱결과를 바탕으로 상기 냉난방운전, 상기 환기장치를 이용한 환기운전 및 외기 냉난방운전을 통합적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 외기 냉난방운전시 외부 공기를 이용하여 실내 온도가 사용자에 의해 설정한 온도로 유지되도록 하기 위하여, 상기 환기덕트의 댐퍼를 개방시키고 상기 배기팬을 구동시켜 실내의 공기가 상기 회기장치, 환기덕트, 배기팬 및 배기덕트를 통해 외부로 배기되고, 상기 외기덕트 및 급기덕트의 댐퍼를 개방시키고 상기 급기팬을 구동시키며, 바이패스 경로를 개방시켜 실내의 공기가 상기 전열교환기를 바이패스하여 외부로 배기되고, 상기 외기덕트 및 급기덕트의 댐퍼를 개방시키고 상기 급기팬을 구동시키며, 바이패스 경로를 개방시켜 외부 공기가 전열교환기를 바이패스하여 실내로 급기되게 하고, 외기와 내기 엔탈피(enthalpy) 를 비교하여 외기 유입 냉난방 운전이 어렵다 판단할 경우 운전을 중단하고, 상기 실내기 및 실외기를 통해 냉방운전이나 난방운전이 수행되게 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 외기 공기질센서를 통해 측정한 공기질을 기 설정된 기준치와 비교하여 그 비교 결과에 따라 실외에서 실내로 급기되는 공기가 상기 환기장치에 설치된 헤파필터를 통해 필터링되거나, 바이패스되도록 바이패스 경로의 개폐동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 천장온도센서를 통해 센싱된 실내 천장 주변의 온도와 상기 바닥온도센서를 통해 센싱된 실내 바닥면 주변 온도의 차이가 기 설정 된 차이 이상일 때, 상기 급기장치들에 각기 설치된 디퓨저 송풍팬들의 회전속도를 평상시 보다 일정치 이상으로 증가시켜 실내 전체의 온도가 고르게 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 실내가 복수 개의 영역으로 분할되어 각 분할영역에 상기 급기장치와 회기장치가 설치되어 분할영역별 환기운전이 실시되는 경우, 상기 공기질센서들을 통해 상기 각 분할영역의 공기질을 측정하고, 측정 결과에 따라 각 분할영역의 환기운전 횟수를 다르게 독립운전 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 공기질센서를 통해 실내 바닥의 미세먼지와 CO2를 감지하여 미세먼지 또는 CO2를 배기하고 외기를 바닥까지 급기하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 습도감지센서를 통해 실내의 습도가 기준치 이하로 감지되면 상기 급기장치에 설치된 가습분무장치를 구동할 때 디퓨저 송풍팬을 동시에 구동하여 가습운전하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 여름철 열대야 발생 시 심야시간 냉방 운전 중에 내외기 엔탈피를 감지하여 외기 냉난방운전이 시작되면 상기 EHP 운전을 중지시키고, 상기 온도센서를 통해 센싱된 실내의 온도 및 상기 습도센서를 통해 측정된 실내의 습도를 실외의 온도 및 습도와 비교하여 상기 외부공기 유입시 실내공기가 외부공기에 의해 상승될 것으로 판단되는 경우 외부공기를 실내로 받아들이지 않는 엔탈피(enthalpy) 운전이 수행되게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 급기장치는 천장 부근에 설치되어 아래 방향으로 급기하는 천장형 급기장치와, 벽면의 내측에 매립된 덕트를 통해 바닥면 바닥면 방향으로 급기하는 벽면형 급기장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 융합 냉난방 시스템의 운전 제어 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, EHP의 실내기와 환기장치를 통합적으로 운용함으로써, 운전효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 외기를 이용하여 냉낭방 운전을 수행함으로써, 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 엔탈피 운전을 수행함으로써, 여름 장마철 냉방운전시 잠열을 감지하지 못하고 외부공기를 유입하여 실내공기가 외부공기에 의해 상승되는 역효과를 방지할 수 있다.
넷째, 실내 기류운전을 수행함으로써, 운전 효율이 극대화되고 난방 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 균등운전을 수행함으로써, 각각의 룸이나 사무실 등의 공간 내에서 위치에 따라 냉난방 서비스에 불이익을 당하는 일을 없앨 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 융합 냉난방 시스템의 운전 제어 장치의 전체 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합 컨트롤러의 상세 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉난방 운전의 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외기운전의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 급기장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 융합 냉난방 시스템의 운전 제어 장치의 전체 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합 컨트롤러의 상세 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉난방 운전의 설명도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외기운전의 설명도이고, 도 5는 본 발명에 따른 급기장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 융합 냉난방 시스템의 운전 제어 장치는, 환기장치(110), 복수의 급기장치(120) 및 회기장치(130), 전기구동히트펌프(Electric Heat Pump; 이하 'EHP')의 실내기(210),실외기(220) 및 냉매배관(230), 통합 컨트롤러(300)를 포함한다. 여기서, 실내기(210)는 고온부 열교환기인 제1열교환기, 팽창밸브, 저온부 열교환기인 제2열교환기를 포함하고, 실외기(220)는 압축기에 해당된다.
환기장치(110)는 전열교환기(111), 프리필터(112), 헤파필터(113), 급기팬(FAN1), 배기팬(FAN2), 급기덕트(114), 배기덕트(115) 및 환기덕트(116)를 포함한다.
환기장치(110)는 통합 컨트롤러(300)의 제어하에 환기운전, 외기 냉난방운전, 엔탈피 운전 및 기류운전 등을 실시할 수 있다. 환기장치(110)는 EHP의 실내기(210)와 서로 독립적으로 설치되며, 이들은 통합 컨트롤러(300)에 의해 통합적으로 제어된다.
EHP의 실내기(210) 및 실외기(220)는 냉매배관(230)을 통해 서로 연결되며, 통합 컨트롤러(300)의 제어하에 냉방운전 또는 난방운전을 실시한다.
환기장치(110)는 복수의 급기장치(120) 및 회기장치(130)와 결합되고, 통합 컨트롤러(300)의 제어에 따라 해당 운전모드로 동작하는데, 이를 설명하면 다음과 같다. 여기서, 봄, 여름 및 가을철의 실내표준온도는 24~26℃이고, 겨울철의 실내표준온도는 18~20℃인 것을 예로 하여 설명한다.
[냉난방운전]
냉방운전은 여름철 실내온도가 실내표준온도인 24~26℃보다 높은 경우 EHP의 실내기(210) 및 실외기(220)에 수행될 수 있으며, 제어부(320)에 의하여 사용자가 설정한 실내온도를 추종하도록 수행된다. 난방운전은 겨울철 실내온도가 실내표준온도인 18~20℃보다 낮은 경우 실내기(210) 및 실외기(220)에 수행될 수 있으며, 제어부(320)에 의하여 사용자가 설정한 실내온도를 추종하도록 수행된다.
냉방운전 또는 난방운전시 실내에서 실외로 배기되는 공기는 도 3에서와 같이 환기장치(110)의 전열교환기(111)를 통해 외부로 배기된다. 또한, 냉방운전 또는 난방운전시 실외에서 실내로 급기되는 공기는 도 3에서와 같이 전열교환기(111)를 통해 실내로 급기된다. 이때, 바이패스 경로(118)는 제어부(320)에 의하여 도 3에서와 같이 폐쇄된다.
여기서, 전열교환기(111)는 실내 측과 실외 측 사이에서 입출되는 공기를 열교환시켜 양 측의 온도 차를 줄여주는 역할을 한다. 예를 들어, 실외의 찬 공기는 전열교환기(111) 내부에서 실내의 더운 공기와 열교환되어 온도가 상승된 채 실내로 유입될 수 있다. 전열교환기(111)는 실외 측에서 실내 측으로 유입되는 공기와 실내 측에서 실외측으로 배출되는 공기를 교차하여 통과시키며 양 측을 열적으로 접촉시킬 수 있는 구조로 형성된다. 예를 들어, 전열교환기(111)는 통기 가능한 복수의 면을 가질 수 있으며 그러한 면이 적어도 4개 형성될 수 있다. 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 전열교환기(111)는 그러한 4개의 면을 4개의 변으로 간략히 도시한 것이다.
[환기운전]
환기운전은 실내의 공기질이 기 설정된 기준치 이하인 경우 수행될 수 있다. 예를 들어, 통합 컨트롤러(300)의 제어부(320)가 센서부(310)의 공기질센서(311)를 통해 측정한 공기질이 기 설정된 기준치 이하로 판명된 경우 환기운전이 수행될 수 있다. 여기서, 공기질센서(311)는 미세먼지, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 및 라돈 중에서 어느 하나 이상을 측정할 수 있다.
이때, 제어부(320)는 환기덕트(116)의 댐퍼(damper)를 개방시킨다. 이와 함께, 제어부(320)는 배기덕트(115)의 댐퍼를 개방시키고 배기팬(FAN2)을 구동시킨다. 이에 따라, 실내의 공기가 복수의 회기장치(130), 환기덕트(116), 배기팬(FAN2) 및 배기덕트(115)를 통해 외부로 배기된다.
또한, 제어부(320)는 외기덕트(117)와 급기덕트(114)의 댐퍼를 각기 개방시키고 급기팬(FAN1)과 복수의 급기장치(120)를 구동시킨다. 이에 따라, 외부 공기가 외기덕트(117), 급기팬(FAN1)을 통해 환기장치(110)로 유입된 후 급기팬(FAN1) 및 천장에 설치된 복수의 급기장치(120)들을 통해 실내로 급기된다.
이때, 제어부(320)는 기상정보나 외부에 설치된 공기질센서를 통해 외부 공기질을 확인하여 외부 공기질이 미세먼지 등에 의해 기 설정된 기준치 이하로 판명된 경우 외부 공기가 프리필터(131) 및 헤파필터(132)를 통해 필터링되도록 한다. 상기와 같은 환기운전만으로 공기질이 기준치 이상으로 올라가지 않는 경우, 제어부(320)는 산소공급장치(도면에 미도시)를 구동하여 실내에 산소를 공급할 수 있다.
그러나, 외부 공기질이 기 설정된 기준치 이상으로 판명된 경우 제어부(320)는 바이패스 경로(118)를 개방시킨다. 이에 따라 외기덕트(117)를 통해 유입되는 외부 공기가 프리필터(131) 및 헤파필터(132)를 통하지 않고 바이패스 경로(118)를 통해 급기덕트(114) 측으로 급기된다.
[영역별 환기운전]
환기운전의 다른 예로써, 영역별 환기운전이 있다. 여기서, 영역별 환기운전이란 하나의 실내공간을 복수 개의 영역으로 구분하여 영역별로 환기운전을 수행하는 운전을 의미한다.
예를 들어, 60평의 실내가 20평씩 3개의 분할영역으로 이루어지고, 각각의 분할영역에 급기장치(120)와 회기장치(130)가 설치되어 영역별 환기운전이 실시될 수 있다. 각 분할영역에 근무하는 인원수가 다른 경우 그에 따라 분할영역별로 공기질이 다를 수 있다. 이와 같은 경우, 제어부(320)는 공기질센서(311)들을 통해 각 분할영역의 공기질을 측정하고, 측정 결과에 따라 각 분할영역의 환기운전 횟수를 다르게 할 수 있다.
[외기 냉난방운전]
외기를 이용한 냉난방운전은 실내기(210) 및 실외기(220)를 사용하지 않고, 실외의 외부공기를 이용하여 사용자가 설정한 실내온도가 유지되게 하는 운전이다. 따라서, 외기 냉난방운전은 여름이나 겨울철에도 수행될 수 있지만, 주로 봄이나 가을철에 수행된다.
왜냐하면, 여름이나 겨울철의 경우 외기온도가 사용자가 설정하는 실내온도와 차이가 일정치 이상으로 커서 실내기(210) 및 실외기(220)를 사용하지 않고 외부공기만을 이용하여 실내온도를 사용자가 설정한 실내온도로 유지할 수 없기 때문이다.
이와 달리, 봄이나 가을철의 경우 외기온도가 사용자가 설정하는 실내온도와 비슷하므로 실내기(210) 및 실외기(220)를 전혀 사용하지 않고도 외부공기만을 이용하여 실내온도를 사용자가 설정한 실내온도로 유지할 수 있다.
예를 들어, 봄이나 가을철의 실외온도가 25℃이고, 현재 실내온도가 28℃이고, 사용자가 실내온도를 25℃로 설정한 경우, 실내기(210) 및 실외기(220)를 사용하지 않고도, 실외의 외부공기만을 이용하여 사용자가 설정한 실내온도를 유지할 수 있다.
도 4를 참조하여, 외기 냉난방운전을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
통합 컨트롤러(300)의 제어부(320)에 의해 EHP 운전이 중지되며, 환기덕트(116)의 댐퍼가 개방된다. 이와 함께, 제어부(320)에 의해 배기덕트(115)의 댐퍼가 개방되고 배기팬(FAN2)이 구동된다. 이에 따라, 실내의 공기가 복수의 회기장치(130), 환기덕트(116), 배기팬(FAN2) 및 배기덕트(115)를 통해 외부로 배기된다.
또한, 제어부(320)에 의해 외기덕트(117)와 급기덕트(114)의 댐퍼가 각기 개방되고 급기팬(FAN1)과 복수의 급기장치(120)가 구동된다. 이때, 제어부(320)에 의해 바이패스 경로(118)가 개방된다. 이에 따라, 외부 공기가 외기덕트(117), 급기팬(FAN1)을 통해 환기장치(110)로 유입된 후 바이패스 경로(118), 급기팬(FAN1) 및 천장에 설치된 복수의 급기장치(120)들을 통해 실내로 급기된다.
이와 같은 배기운전 및 급기운전이 필요한 시간동안 반복적으로 수행되고, 이에 의해 실내온도가 계속 25℃로 유지된다. 만일 히트펌프의 운전을 자동 제어할 수 없다면 관리자에게 고지하여 수동으로 오프시킬 수 있다.
[냉난방 복합운전]
봄이나 가을철의 외기온도가 사용자가 설정하는 실내온도에서 약간 벗어나는 경우에는 외부공기만을 이용하여 실내온도를 사용자가 설정한 실내온도에 접근시키고, 실내기(210) 및 실외기(220)를 보조수단으로 사용하여 차이가 나는 온도만큼 보상하는 냉난방 복합운전이 수행될 수 있다.
예를 들어, 봄이나 가을철의 실외온도가 28℃이고, 현재 실내온도가 30℃이고, 사용자가 실내온도를 25℃로 설정한 경우, 상기와 같은 외기 냉난방운전을 통해 실내온도를 28℃까지 하강시킬 수 있다. 이와 함께 실내기(210) 및 실외기(220)를 이용하여 냉방운전을 수행하여 실내온도를 28℃에서 25℃로 하강시킨다.
[엔탈피운전]
통합 컨트롤러(300)의 제어부(320)는 온도센서(312)를 통해 측정된 실내의 온도 및 습도센서(313)를 통해 측정된 실내의 습도를 온도센서(312)를 통해 측정된 실외의 온도 및 습도센서(313)를 통해 측정된 실외의 습도와 비교하여 외부공기 유입이 냉난방 운전에 더 불리하다고 판단되는 경우 외부공기(OA)를 실내로 받아들이지 않는 엔탈피(enthalpy) 운전을 실시한다. 이와 같은 엔탈피 운전을 실시하는 이유는 여름 장마철 냉방운전시 잠열을 감지하지 못하고 외부공기를 유입하는 경우 오히려 실내공기가 외부공기에 의해 상승되는 역효과를 방지하기 위함이다.
[기류운전]
실내기(210) 및 실외기(220)를 이용하여 상기와 같이 냉난방운전을 수행할 때 실내에서 공기가 원활하게 순환되지 않고 정체될 수 있다. 특히, 난방운전시 따듯한 공기가 천장 부근에 정체되어 천장 부근은 따듯한 반면, 바닥면 부근은 차갑게 되는 현상이 발생될 수 있다. 기류운전은 실내 공기가 상기와 같이 정체되지 않고 순환되어 실내 전체가 고르게 난방 또는 냉방되도록 하는 운전이다.
기류운전의 예로써, 급기장치(120)들 중에서 일부는 도 1에서와 같이 천장 부근에 설치하고, 나머지는 도 5에서와 같이 벽면을 통해 바닥면 근방까지 연장시켜 설치한 것을 들 수 있다. 이와 같은 경우 천장 부근에 설치된 급기장치(120)들에서는 내부에 설치된 디퓨저 송풍팬들에 의해 공기가 아래 방향으로 급기되고, 바닥면 근방에 설치된 급기장치(120)들에서는 내부에 설치된 디퓨저 송풍팬들에 의해 공기가 바닥면 방향으로 급기된다. 이에 따라, 냉방운전 또는 난방운전시 공기가 정체되지 않고 순환되어 실내 전체가 고르게 난방 또는 냉방된다.
기류운전의 다른 실시예로써, 급기장치(120)들에 각기 설치된 디퓨저 송풍팬을 이용한 기류운전이 있을 수 있다. 제어부(320)는 천장온도센서(314)를 통해 센싱된 실내 천장 주변의 온도와 바닥온도센서(315)를 통해 센싱된 실내 바닥면 주변의 온도를 비교하여 일정치 이상 차이가 날 때, 상기 급기장치(120)들에 각기 설치된 디퓨저 송풍팬들을 평상시 보다 일정 회전속도 이상으로 구동시킨다. 이에 따라, 급기장치(120)들을 통해 실내에 급기되는 공기가 바닥면 방향으로 좀더 진행된다.
따라서, 대류현상으로 인한 공기정체가 해소되어 운전시간을 줄일 수 있다. 특히, 동절기 난방운전 시 고온의 실내 공기는 대류현상으로 상부에 정체되어 고른 난방에 어려움을 겪게 된다. 하지만, 상기와 같은 기류운전에 의해 난방운전 효율이 극대화되고 난방 유지비용을 절감할 수 있게 된다.
상기와 같은 기류운전에 의해 실내의 공기 특히 따듯한 공기가 원할하게 순환되므로 따듯한 공기가 실내의 상부에 머물거나, 창문이나 벽 등에 의해 콜드 드래프트(Cold draft) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
[균등운전]
상기 설명에서와 같이 실내의 천장에는 복수의 급기장치(120)들이 마련되어 있어 이들을 통해 실내에 시원한 공기나 따듯한 공기가 공급되는데, 급기장치(120)들로부터 멀리 떨어질수록 덜 시원하거나 덜 따듯한 공기가 공급될 수 있다.
이를 방지하기 위한 운전이 균등운전이다. 균등운전의 예로써, 온도센서(312)들을 천장 주변에 일정 간격으로 설치해두고, 제어부(320)는 이들을 통해 곳곳의 온도를 감지하여 이들 간의 온도가 일정치 이상 차이가 날 때, 해당 급기장치(120)에 설치된 디퓨저 송풍팬의 회전속도를 온도 차이에 상응되게 증가시켜 균등한 냉난방 운전이 가능하게 된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 이탈함없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
110 : 환기장치 111 : 전열교환기
112 : 프리필터 113 : 헤파필터
114 : 급기덕트 115 : 배기덕트
116 : 환기덕트 117 : 외기덕트
118 : 바이패스 경로 120 : 급기장치
130 : 회기장치 210 : 실내기
220 : 실외기 230 : 냉매배관
300 : 통합 컨트롤러 310 : 센서부
311 : 공기질센서 312 : 온도센서
313 : 습도센서 314 : 천장온도센서
315 : 바닥온도센서 320 : 제어부

Claims (11)

  1. 냉방운전 또는 난방운전을 실시하는 EHP(Electric Heat Pump)의 실내기 및 실외기;
    전열교환기, 급기팬 및 배기팬, 급기덕트, 배기덕트, 환기덕트 및 외기덕트를 구비하여, 외부 공기를 이용하여 실내 공기를 환기시키는 환기운전이나 실내에 냉기 또는 온기를 공급하는 외기 냉난방운전을 수행하는 환기장치;
    상기 환기장치의 급기덕트를 통해 공급되는 공기를 실내에 급기하기 위해 천장 부근에 설치되어 아래 방향으로 급기하는 천장형 급기장치와, 벽면의 내측에 매립된 덕트를 통해 바닥면 방향으로 급기하는 벽면형 급기장치를 포함하고, 상기 천장형 급기장치 및 상기 벽면형 급기장치 각각 디퓨저 송풍팬을 구비한 복수의 급기장치;
    실내의 공기를 상기 환기장치의 환기덕트 측으로 전달하기 위해 천장에 설치된 복수의 회기장치; 및
    실내의 미세먼지와 CO2를 감지하는 공기질센서, 실내외의 온도를 센싱하기 위한 온도센서, 실내외의 습도를 센싱하기 위한 습도센서, 천장 부근의 온도를 센싱하기 위한 천장온도센서 및 바닥면 부근의 온도를 센싱하기 위한 바닥온도센서를 구비한 센서부와 상기 센서부의 센싱결과를 바탕으로 상기 실내기 및 실외기를 이용한 냉난방운전, 상기 환기장치를 이용한 환기운전, 외기를 이용한 외기 냉난방운전 및 기류운전을 통합적으로 제어하는 제어부를 포함하는 통합 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 기류운전에서,
    상기 천장형 급기장치를 통해 공기가 아래 방향으로 급기되고, 상기 벽면형 급기장치를 통해 공기가 바닥면 방향으로 급기되어 상기 냉방운전 또는 상기 난방운전시 공기가 정체되지 않고 순환되도록 상기 급기장치를 제어하고,
    상기 천장온도센서를 통해 센싱된 실내 천장 주변의 온도와 상기 바닥온도센서를 통해 센싱된 실내 바닥면 주변 온도의 차이가 기 설정 된 차이 이상일 때, 상기 급기장치에 각각 설치된 디퓨저 송풍팬들의 회전속도를 평상시 보다 일정치 이상으로 증가시켜 실내 전체의 온도가 고르게 되도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통합 컨트롤러는
    외기 냉난방운전이 시작되면 상기 EHP 운전을 강제로 종료시키거나 외기 냉난방운전을 관리자에게 고지하여 상기 EHP 운전을 종료하도록한 한 후 상기 급기팬과 디퓨저 송풍팬을 동시, 또는 선택적으로 구동시켜 외기 냉난방운전이 시작되게 하고, 외기 냉난방운전 조건이 아닐 경우에는 외기 냉난방운전을 종료하고 EHP 운전을 시작하거나 관리자에게 EHP 운전을 고지하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 외기 냉난방운전시
    외부 공기를 이용하여 실내 온도가 사용자에 의해 설정한 온도로 유지되도록 하기 위하여,
    상기 환기덕트의 댐퍼를 개방시키고 상기 배기팬을 구동시켜 실내의 공기가 상기 회기장치, 환기덕트, 배기팬 및 배기덕트를 통해 외부로 배기되고,
    상기 외기덕트 및 급기덕트의 댐퍼를 개방시키고 상기 급기팬을 구동시키며,
    바이패스 경로를 개방시켜 실내의 공기가 상기 전열교환기를 바이패스하여 외부로 배기되고, 상기 외기덕트 및 급기덕트의 댐퍼를 개방시키고 상기 급기팬을 구동시키며, 바이패스 경로를 개방시켜 외부 공기가 전열교환기를 바이패스하여 실내로 급기되게 하고, 외기와 내기 엔탈피(enthalpy) 를 비교하여 외기 유입 냉난방 운전이 어렵다 판단할 경우 운전을 중단하고, 상기 실내기 및 실외기를 통해 냉방운전이나 난방운전이 수행되게 제어하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 공기질센서를 통해 측정한 공기질을 기 설정된 기준치와 비교하여 그 비교 결과에 따라 실외에서 실내로 급기되는 공기가 상기 환기장치에 설치된 헤파필터를 통해 필터링되거나, 바이패스되도록 바이패스 경로의 개폐동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 실내가 복수 개의 영역으로 분할되어 각 분할영역에 상기 급기장치와 회기장치가 설치되어 분할영역별 환기운전이 실시되는 경우,
    상기 공기질센서들을 통해 상기 각 분할영역의 공기질을 측정하고, 측정 결과에 따라 각 분할영역의 환기운전 횟수를 다르게 독립운전 제어하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 공기질센서를 통해 실내 바닥의 미세먼지와 CO2를 감지하여 미세먼지 또는 CO2를 배기하고 외기를 바닥까지 급기하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서 상기 제어부는
    상기 습도감지센서를 통해 실내의 습도가 기준치 이하로 감지되면 상기 급기장치에 설치된 가습분무장치를 구동할 때 상기 디퓨저 송풍팬을 동시에 구동하여 가습운전하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    여름철 열대야 발생 시 심야시간 냉방 운전 중에 내외기 엔탈피를 감지하여 외기 냉난방운전이 시작되면 상기 EHP 운전을 중지시키고,
    상기 온도센서를 통해 센싱된 실내의 온도 및 상기 습도센서를 통해 측정된 실내의 습도를 실외의 온도 및 습도와 비교하여 상기 외부공기 유입시 실내공기가 외부공기에 의해 상승될 것으로 판단되는 경우 외부공기를 실내로 받아들이지 않는 엔탈피(enthalpy) 운전이 수행되게 하는 것을 특징으로 하는 탄소중립 형 EHP-ERV 융복합 제어 시스템.
  11. 삭제
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