KR20080078332A

KR20080078332A - 공기조화 시스템

Info

Publication number: KR20080078332A
Application number: KR1020070018295A
Authority: KR
Inventors: 김영근
Original assignee: 김영근
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-27

Abstract

본 발명에 의한 공기조화 시스템은, 공급되는 공기를 설정온도로 냉각 또는 가열하는 열교환기; 외기를 유입하여 상기 열교환기로 전달하는 외기 유입부; 실내공기를 유입하여 상기 열교환기로 전달하는 실내공기 유입부; 상기 열교환기에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 공급하는 실내공기 공급부; 외기 온도와 실내공기 온도를 감지하는 온도 감지부; 및 설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이인 경우 외기가 상기 열교환기로 유입되고, 설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이의 바깥 영역에 있는 경우 외기와 실내공기 중 설정온도에 가까운 공기가 상기 열교환기로 유입되도록 상기 외기 유입부와 실내공기 유입부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 공기조화 시스템은, 열교환기 사용 없이 외기를 유입하는 것만으로 실내를 냉방 또는 난방시킬 수 있으며, 열교환기를 사용해야만 하는 경우에도 실내공기와 외기의 온도에 따라 열교환 효율이 높아지는 편으로 흡입 공기를 자동 선택함으로써 냉방 또는 난방 시 소요되는 에너지를 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.

공기조화, 외기, 실내공기, 냉각, 가열, 온도감지

Description

공기조화 시스템{Air-conditioning system}

도 1은 본 발명에 의한 공기조화 시스템의 블록도이다.

도 2는 본 발명에 의한 공기조화 시스템의 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 열교환부 200 : 외기 유입부

300 : 실내공기 유입부 400 : 실내공기 배출부

500 : 실내공기 공급부 600 : 온도감지부

700 : 제어부

본 발명은 실내 공기를 냉각 또는 가열하기 위한 공기조화 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 외기를 이용함으로써 공기를 냉각시키거나 가열하는데 소요되는 에너지를 최소화시킬 수 있도록 구성되는 공기조화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 공기조화기는 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 열교환한 후 이를 실내로 토출하는 반복작용에 의해 실내를 냉방시키거나 또는 반대작용에 의해 실내를 난방시키는 냉/난방 시스템으로서, 압축기-응축기-팽창밸브-증발기로 이루어져 일련의 사이클을 형성하는 기기이다.

이때 상기와 같은 종래의 공기조화기는, 실내의 공기를 흡입하여 열교환한 후 이를 다시 실내로 재순환시키거나 외기를 흡입하여 열교환한 후 이를 실내로 공급할 수 있도록 즉, 열교환시킬 공기를 실내공기와 외기 중 어느 하나로 선택할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 사용자는 실내공기가 깨끗할 경우 실내공기를 재순환시키는 방식을 선택하고, 실내공기가 오염되었을 경우 외기를 흡입하여 실내로 공급하는 방식을 선택함으로써, 보다 효과적으로 공기조화를 실현할 수 있다는 이점이 있다.

그러나 상기와 같이 구성되는 종래의 공기조화기는, 단순히 사용자의 조작에 따라 흡입할 공기를 실내공기와 외기 중 어느 하나로 선택할 뿐, 주변 환경을 고려하는 기능이 없으므로, 공기를 냉각시키거나 가열하는 공정이 매우 비효율적인 경우가 빈번히 발생된다는 문제점이 있다.

예를 들어, 실내공기에 비해 외기 온도가 낮은 환경에서 실내를 냉각시키고자 하는 경우, 실내공기를 흡입하여 냉각시키는 것보다 외기를 흡입하여 냉각시키는 것이 보다 효율적이다. 그러나 실내공기가 열교환기로 흡입되도록 조작된 상태라면, 실내공기만을 흡입하여 냉각시킬 수밖에 없는바, 공기 냉각이 매우 비효율적 이라는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 실내공기와 외기의 온도에 따라 열교환 효율이 높아지는 편으로 흡입 공기를 자동으로 선택할 수 있도록 구성되는 공기조화 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기조화 시스템은,

공급되는 공기를 설정온도로 냉각 또는 가열하는 열교환기;

외기를 유입하여 상기 열교환기로 전달하는 외기 유입부;

실내공기를 유입하여 상기 열교환기로 전달하는 실내공기 유입부;

상기 열교환기에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 공급하는 실내공기 공급부;

외기 온도와 실내공기 온도를 감지하는 온도 감지부; 및

설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이인 경우 외기가 상기 열교환기로 유입되고, 설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이의 바깥 영역에 있는 경우 외기와 실내공기 중 설정온도에 가까운 공기가 상기 열교환기로 유입되도록 상기 외기 유입부와 실내공기 유입부의 동작을 제어하는 제어부;

를 포함하여 구성된다.

상기 제어부는,

설정온도가 외기 온도와 실내공기 온도 사이에 있는 경우,

외기가 유입되도록 상기 외기 유입부를 개방시키고, 상기 열교환부의 동작을 오프시키도록 구성된다.

외기가 유입될 때 실내공기를 외부로 배출시키는 실내공기 배출부를 더 포함한다.

상기 실내공기 배출부는, 상기 실내공기 유입부와 공기유로가 연통되도록 결합된다.

상기 외기 유입부와 실내공기 유입부와 실내공기 배출부는,

하나 이상의 송풍기를 구비한다.

실내공기와 외기 중 어떤 공기가 유입되고 있는지를 표시하고, 상기 열교환기의 가동여부를 표시하는 표시램프를 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 공기조화 시스템의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 공기조화 시스템의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 공기조화 시스템은, 공급되는 공기를 설정온도로 냉각 또는 가열하는 열교환기(100)와, 외기를 유입하여 상기 열교환기(100)로 전달하는 외기 유입부(200)와, 실내공기를 유입하여 상기 열교환기(100)로 전달하는 실내공기 유입부(300)와, 상기 열교환기(100)에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 공급하는 실내공기 공급부(500)와, 외기 온도와 실내공기 온도를 감지하는 온도감지부(600)와, 실내공기 온도와 외기 온도에 따라 상기 외기 유입부(200)와 실내공기 유입부(300)의 동작을 제어하는 제어부(700)를 포함하여 구성된다. 참고로, 도 1에 도시된 블록도에서, 실선은 전기적 신호를 전달하는 경로를 도시하고, 점선은 공기 유로를 도시한다.

상기 열교환기(100)는, 공급된 공기가 설정온도보다 뜨거울 경우 상기 공급된 공기를 냉각시키고, 공급된 공기가 설정온도보다 차가울 경우 상기 공급된 공기를 가열시키기 위한 장치로서, 냉각기(에어컨)와 히터의 기능을 동시에 구비하도록 구성된다. 이때, 본 발명에 의한 공기조화 시스템이 실내공기의 냉각용으로만 사용되는 경우 상기 열교환기(100)는 냉각기의 기능만을 갖도록 구성될 수 있고, 본 발명에 의한 공기조화 시스템이 실내공기의 가열용으로만 사용되는 경우 상기 열교환기(100)는 히터의 기능만을 갖도록 구성될 수 있다.

이와 같이 공급되는 공기를 냉각시키거나 가열시키는 상기 열교환기(100)는, 현재까지 사용되었던 어떠한 냉각기 및 히터의 구조뿐만 아니라, 공급되는 공기를 냉각시키고 가열시킬 수 있는 구조라면 구조로도 구현될 수 있다. 상기 냉각기와 히터는 현재 다양한 방식으로 구현되어 상용화되고 있는바, 이에 대한 상세한 구조 및 동작은 생략하기로 한다.

상기 외기 유입부(200)는, 일단이 외기에 노출되고 타단이 상기 열교환부(100)와 연통되는 외기덕트와, 상기 외기덕트의 내부 유로를 개폐시키는 외기댐퍼를 포함하여 구성된다.

상기 실내공기 유입부(300)는, 일단이 실내공기에 노출되고 타단이 상기 열교환부(100)와 연통되는 실내유입덕트와, 상기 실내유입덕트의 내부 유로를 개폐시키는 실내유입댐퍼를 포함하여 구성된다.

이때 상기 외기댐퍼와 실내유입댐퍼는 각각 상기 외기덕트와 실내유입덕트의 내부 유로를 개폐시킬 수 있는 구조라면 어떠한 것으로도 적용될 수 있다. 또한 상기 외기 유입부(200)와 실내공기 유입부(300)는, 일단으로 유입되어 상기 열교환부(100)로 전달되는 공기의 양을 증대시키기 위하여, 별도의 송풍기를 각각 추가로 구비할 수 있다.

상기 제어부(700)는, 실내공기온도를 설정온도로 맞추기 위하여 상기 열교환기(100)로 공급되는 공기를 냉각시키거나 가열시킬 때, 외기와 실내공기 중 어떠한 공기가 상기 열교환기(100)로 유입되는 것이 가장 효율적인 지를 판단하여 상기 외기 유입부(200) 및 실내공기 유입부(300)의 동작을 제어하도록 구성된다.

즉, 상기 제어부(700)는, 상기 온도감지부(600)로부터 전달받은 외기 온도와 실내공기 온도를 사용자가 사전해 설정해 놓은 설정온도(사용자 희망 실내공기온도)와 비교하여, 설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이인 경우 외기가 상기 열교환기(100)로 유입되고, 설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이의 바깥 영역에 있는 경우 외기와 실내공기 중 설정온도에 가까운 공기가 상기 열교환기(100)로 유입되도록 상기 외기 유입부(200)와 실내공기 유입부(300)의 동작을 제어한다.

예를 들어, 실내공기가 20℃이고 외기가 10℃이며 사용자가 원하는 실내 희망온도 즉, 설정온도가 15℃인 경우, 상기 제어부(700)는 외기가 상기 열교환기(100)로 공급되도록 상기 외기 유입부(200)를 동작시키고, 실내공기는 상기 열교환기(100)로 공급되지 아니하도록 상기 실내공기 유입부(300)를 오프시킨다. 이와 같이 차가운 외기가 유입되면 열교환기(100)를 가동시키지 아니하더라도 실내공기를 설정온도까지 낮출 수 있으므로, 공기조화 시스템에 사용되는 에너지 사용량을 현저히 낮출 수 있게 된다.

또한 실내공기가 20℃이고 외기가 30℃이며 설정온도가 15℃인 경우, 상기 제어부(700)는 설정온도와 온도차가 작은 실내공기가 상기 열교환기(100)로 공급되도록 상기 실내공기 유입부(300)를 동작시키고, 설정온도와 온도차가 큰 외기는 상기 열교환기(100)로 공급되지 아니하도록 상기 외기 유입부(200)를 오프시킨다. 이와 같이 설정온도와 비교적 온도차가 작은 실내공기만을 열교환기(100)로 공급시키면, 설정온도와 비교적 온도차가 큰 외기를 열교환기(100)로 공급시키는 경우에 비해 상기 열교환기(100)로 공급된 공기를 설정온도로 냉각시키는데 사용되는 에너지 의 양이 절감된다는 장점이 있다.

반대로, 상기 제어부(700)는 실내공기를 가열하고자 하는 경우에 있어서도 열교환기(100)에 공급되는 공기를 가열하기 위한 에너지 사용량을 절감시킬 수 있다.

예를 들어, 실내공기가 10℃이고 외기가 20℃이며 설정온도가 15℃인 경우, 상기 제어부(700)는 외기가 상기 열교환기(100)로 공급되도록 상기 외기 유입부(200)를 동작시키고, 실내공기는 상기 열교환기(100)로 공급되지 아니하도록 상기 실내공기 유입부(300)를 오프시킨다. 이와 같이 따뜻한 외기가 유입되면 열교환기(100)를 가동시키지 아니하더라도 실내공기를 설정온도까지 높일 수 있으므로, 공기조화 시스템에 사용되는 에너지 사용량을 현저히 낮출 수 있게 된다.

또한 실내공기가 10℃이고 외기가 5℃이며 설정온도가 15℃인 경우, 상기 제어부(700)는 설정온도와 온도차가 작은 실내공기가 상기 열교환기(100)로 공급되도록 상기 실내공기 유입부(300)를 동작시키고, 설정온도와 온도차가 큰 외기는 상기 열교환기(100)로 공급되지 아니하도록 상기 외기 유입부(200)를 오프시킨다. 이와 같이 설정온도와 비교적 온도차가 작은 실내공기만을 열교환기(100)로 공급시키면, 설정온도와 비교적 온도차가 큰 외기를 열교환기(100)로 공급시키는 경우에 비해 상기 열교환기(100)로 공급된 공기를 설정온도로 가열시키는데 사용되는 에너지의 양이 절감된다는 장점이 있다.

본 발명에 의한 공기조화 시스템은, 외기가 유입될 때 실내공기를 외부로 배출시키는 실내공기 배출부(400)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 실내공기 배출부(400)는 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하기 위한 구성으로서, 실내공기 유입부(300)에 의해 실내공기가 순환될 때 동작되면 실내의 공기량이 지나치게 감소될 우려가 있으므로, 외부로부터 공기가 유입될 때 즉, 상기 외기 유입부(200)로부터 외기가 유입될 때 동작되도록 구성됨이 바람직하다.

이때 상기 실내공기 배출부(400)는, 실내공기를 빨아들이는 상기 실내공기 유입부(300)와 공기유로가 연통되도록 결합되어, 보다 효과적으로 실내공기를 외부로 배출시킬 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

또한 본 발명에 의한 공기조화 시스템은, 실내공기와 외기 중 어떤 공기가 유입되고 있는지를 표시하고, 상기 열교환기(100)의 가동여부를 표시하는 표시램프를 추가로 구비할 수 있다. 이와 같이 표시램프가 추가되면, 사용자가 실내공기와 외기 중 어떤 공기가 유입되고 있는지와 상기 열교환기(100)가 정상적으로 가동되고 있는지를 용이하게 인지할 수 있으므로, 본 발명에 의한 공기조화 시스템 사용이 보다 간편해진다는 이점이 있다.

도 2는 본 발명에 의한 공기조화 시스템의 순서도이다.

본 발명에 의한 공기조화 시스템의 동작 순서를 설명하면 다음과 같다.

실내공기 온도가 설정온도 범위를 벗어나는 지를 감지하여(S11), 실내공기 온도가 설정온도 범위 내에 있으면 실내공기 온도가 설정온도 범위를 벗어날 때까지 실내공기 온도 감지를 반복하고, 실내공기 온도가 설정온도 범위를 벗어나면 실내공기온도가 설정온도보다 높은지를 감지하는 단계(S12) 즉, 냉각이 필요한 지 가열이 필요한지를 감지하는 단계로 넘어간다.

실내공기온도가 설정온도보다 높아 냉각이 필요한 경우, 외기온도와 설정온도를 비교하여(S13) 외기온도가 설정온도보다 낮으면 외기를 유입한 후(S14), 유입된 외기를 그대로 실내로 공급한다(S15). 이와 같이 설정온도보다 낮은 온도의 외기를 유입시키면, 열교환기(100)를 가동시키지 아니하더라도 실내공기온도를 설정온도로 낮출 수 있으므로, 에너지 사용량이 거의 없어진다는 장점이 있다.

상기 외기온도와 설정온도를 비교하는 단계(S13)에서 외기온도가 설정온도보다 높으면, 실내공기온도와 외기온도를 비교한다(S21). 이때, 실내공기온도가 외기온도보다 낮으면 실내공기를 열교환기(100)로 유입시켜 상기 실내공기를 냉각시킨 후(S22), 냉각된 실내공기를 실내로 재순환시킨다(S23). 반대로, 실내공기온도와 외기온도를 비교하는 단계(S21)에서 외기온도가 실내공기온도보다 낮으면, 외기를 열교환기(100)로 유입시켜 냉각시킨 후(S31), 냉각된 외기를 실내로 공급한다(S32). 즉, 본 발명에 의한 공기조화 시스템은 실내공기와 외기 중 차가운 공기를 냉각시켜 실내 냉방에 사용하므로, 냉방 시 소요되는 에너지를 절감시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 실내공기온도와 설정온도를 비교하는 단계(S12)에서 실내공기온도가 설정온도보다 낮아 가열이 필요한 경우, 외기온도와 설정온도를 비교하여(S41) 외기온도가 설정온도보다 높으면 외기를 유입한 후(S42), 유입된 외기를 그대로 실내로 공급한다(S43). 이와 같이 설정온도보다 높은 온도의 외기를 유입시키면, 열교환기(100)를 가동시키지 아니하더라도 실내공기온도를 설정온도로 높일 수 있으므로, 에너지 사용량이 거의 없어진다는 장점이 있다.

상기 외기온도와 설정온도를 비교하는 단계(S41)에서 외기온도가 설정온도보다 낮으면, 실내공기온도와 외기온도를 비교한다(S51). 이때, 실내공기온도가 외기온도보다 높으면 실내공기를 열교환기(100)로 유입시켜 상기 실내공기를 가열한 후(S52), 가열된 실내공기를 실내로 재순환시킨다(S53). 반대로, 실내공기온도와 외기온도를 비교하는 단계(S51)에서 외기온도가 실내공기온도보다 높으면, 외기를 열교환기(100)로 유입시켜 가열한 후(S61), 가열된 외기를 실내로 공급한다(S62). 즉, 본 발명에 의한 공기조화 시스템은 실내공기와 외기 중 따뜻한 공기를 가열시켜 실내 난방에 사용하므로, 난방 시 소요되는 에너지를 절감시킬 수 있다는 이점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 공기조화 시스템은, 열교환기(100) 사용 없이 외기를 유입하는 것만으로 실내를 냉방 또는 난방시킬 수 있으며, 열교환기(100)를 사용해야만 하는 경우에도 실내공기와 외기의 온도에 따라 열교환 효율이 높아지는 편으로 흡입 공기를 자동 선택함으로써 냉방 또는 난방 시 소요되는 에너지를 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.

Claims

공급되는 공기를 설정온도로 냉각 또는 가열하는 열교환기(100);

외기를 유입하여 상기 열교환기(100)로 전달하는 외기 유입부(200);

실내공기를 유입하여 상기 열교환기(100)로 전달하는 실내공기 유입부(300);

상기 열교환기(100)에 의해 냉각 또는 가열된 공기를 실내로 공급하는 실내공기 공급부(500);

외기 온도와 실내공기 온도를 감지하는 온도감지부(600); 및

설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이인 경우 외기가 상기 열교환기(100)로 유입되고, 설정온도가 실내공기 온도와 외기 온도 사이의 바깥 영역에 있는 경우 외기와 실내공기 중 설정온도에 가까운 공기가 상기 열교환기(100)로 유입되도록 상기 외기 유입부(200)와 실내공기 유입부(300)의 동작을 제어하는 제어부(700);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제어부(700)는,

설정온도가 외기 온도와 실내공기 온도 사이에 있는 경우,

외기가 유입되도록 상기 외기 유입부(200)를 개방시키고, 상기 열교환 부(100)의 동작을 오프시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

외기가 유입될 때 실내공기를 외부로 배출시키는 실내공기 배출부(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
제3항에 있어서,

상기 실내공기 배출부(400)는, 상기 실내공기 유입부(300)와 공기유로가 연통되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
제3항에 있어서,

상기 외기 유입부(200)와 실내공기 유입부(300)와 실내공기 배출부(400)는,

하나 이상의 송풍기를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

실내공기와 외기 중 어떤 공기가 유입되고 있는지를 표시하고, 상기 열교환 기(100)의 가동여부를 표시하는 표시램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화 시스템.