KR20220060235A - 주택용 클린룸 시스템 - Google Patents

주택용 클린룸 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220060235A
KR20220060235A KR1020200145998A KR20200145998A KR20220060235A KR 20220060235 A KR20220060235 A KR 20220060235A KR 1020200145998 A KR1020200145998 A KR 1020200145998A KR 20200145998 A KR20200145998 A KR 20200145998A KR 20220060235 A KR20220060235 A KR 20220060235A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
clean room
room system
house according
state
Prior art date
Application number
KR1020200145998A
Other languages
English (en)
Inventor
유경훈
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020200145998A priority Critical patent/KR20220060235A/ko
Publication of KR20220060235A publication Critical patent/KR20220060235A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F24F3/167—Clean rooms, i.e. enclosed spaces in which a uniform flow of filtered air is distributed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/0007—Indoor units, e.g. fan coil units
    • F24F1/0035—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by introduction of outside air to the room
    • F24F1/0038—Indoor units, e.g. fan coil units characterised by introduction of outside air to the room in combination with simultaneous exhaustion of inside air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/28—Arrangement or mounting of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • F24F7/08—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains
    • F24F2009/005—Use of air currents for screening, e.g. air curtains combined with a door
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/20—Casings or covers
    • F24F2013/205—Mounting a ventilator fan therein
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ventilation (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 주택용 클린룸 시스템은 외기(OA; Outdoor Air)를 공조하여 급기(SA; Supply Air)로 실내에 공급하는 한편 그 중 일부를 재순환공기(RA; Returned Air)로 순환시키는 공기순환시스템; 및 실내를 외부로부터 차폐하기 위한 실링시스템;을 포함하고, 상기 공기순환시스템은 상기 외기에 대한 미세먼지 필터수단, 온도조절수단 및 가습수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 주택용 클린룸 시스템에 따르면, 출입문에 설치되는 에어샤워를 포함한 완전한 시스템 실링이 이루어진 상태에서, 본체 및/또는 위성체로 이루어진 미세먼지 필터링 기능이 구비된 열회수형 환기장치를 이용해 환기기능을 수행하되, 실내공기의 항온항습을 위해 필요한 가습기, 냉온열원 등의 열원을 기존에 이미 설치된 보일러 또는 에어콘 등의 열원을 활용함으로써, 통상의 공업용 클린룸 시스템 대비 설치, 시공 관련 작업과 비용 증가를 최소화할 수 있고 운전 에너지 절감을 극대화할 수 있기 때문에, 일반 건물 특히, 환기설비가 없는 기존 교육시설, 공공시설, 주거시설, 사무실 등에 유리하게 적용될 수 있다.

Description

주택용 클린룸 시스템{CLEAN ROOM SYSTEM FOR RESIDENTAL BUILDINGS}
본 발명은 클린룸 시스템에 관한 것으로, 특히 아파트, 오피스텔 또는 사무실 등의 주택용 클린룸 시스템에 관한 것이다.
종래 반도체, 디스플레이, 배터리, 바이오 또는 제약 등의 각종 첨단산업 분야에서는 공중의 미립자, 온도, 습도 및 압력 등이 일정하게 유지되도록 제어된 청정한 작업 환경이 필요하고 이를 위해 클린룸이 널리 이용되고 있다. 이러한 클린룸은 실내의 청정도 및 양압을 유지하기 위해서 많은 외기를 도입하고 있으며, 이 경우 클린룸 작업환경에 따라 소정의 온도 및 습도에 대한 정밀한 조절이 중요하기 때문에 특히 동절기의 경우 클린룸으로 도입되는 외기에 대해서 가열 및 가습을 하는 과정이 필요하다.
도 1은 종래 클린룸 시스템(10')의 구성도를 나타낸다. 도 1의 클린룸 시스템(10')은 공기순환시스템(120)으로서 FFU(128)(Fan Filter Unit) 방식에 외기공조시스템(110')이 결합된 형태의 클린룸 시스템(10')을 나타내고, 외기에 대한 습도 조절이 보일러(117)를 이용한 증기가습(steam humidification) 방식으로 이루어지는 형태이다. 증기가습 방식의 클린룸 시스템(10')은 기본적으로 외기공조시스템(110'), 증기보일러(117)(steam boiler), 드라이쿨링코일(130)(DCC; Dry Cooling Coil) 열교환기, FFU(128) 방식의 공기순환시스템(120)을 포함하며, 도면에 도시되지는 않았지만 냉열원시스템이 포함될 수 있다. 상기 외기공조시스템(110')은 에어필터(Air filter)(112), 예열코일(114')(Pre-heating coil), 냉각코일(116)(Cooling coil), 재가열코일(118')(Re-heating coil), 증기가습기(Steam humidifier)(115), 송풍기(Air blower)(119)로 구성된다. 예열코일(114')과 재가열코일(118')은 보일러(117)를 통해 전달되는 열을 이용한 온열교환방식이다.
이러한 증기가열 방식의 클린룸 시스템(10')에서 온도 및 습도 조절과정을 살펴보면, 도입된 외기(OA; outdoor air)는 먼저 상기 외기공조시스템(110')을 거치면서 예컨대, 12
Figure pat00001
, 90 %RH의 급기(SA; supply air) 상태로 공조되어 클린룸 실내(140)의 하부 플레넘(122)(lower plenum)으로 공급된다. 이 공급된 급기(SA)는 순환공기(RA)와 클린룸 하부 플레넘(120)에서 혼합된 후 드라이쿨링코일(130)과 리턴 샤프트(124), FFU(128)를 순차 거쳐 클린룸 실내(140)로 공급되고 클린룸 실내(140)는 최종적으로 23
Figure pat00002
, 45 %RH의 일정한 온도 및 습도로 유지된다. 이러한 일련의 과정에 따른 공기의 온도 및 습도에 관한 상태 변화를 도 2의 공기선도로 나타내었다. 도 2에서 영역 1은 동절기, 영역 2는 간절기, 영역 3은 하절기를 각각 나타내며, 각 영역에서 식별자 η은 도입되는 외기의 최초 상태를 나타낸다.
한편 최근 변경된 에너지 관련법과 갈수록 열악해지는 기후 환경 변화에 따라 교육시설, 공공시설을 비롯해 아파트, 오피스텔 또는 사무실 등의 일반 건물(이하, '주택'이라 함)의 경우에도 에너지 절감 및 미세먼지 등 외부 오염물질 차단 목적으로 단순히 환기하는 정도의 수준을 넘어 종래 공업용 클린룸 시스템에 준하는 정도록 높은 수준의 온도 및 습도 조절 및 미세먼지 차단 기능을 도입해야 하는 필요성이 대두되고 있다. 그러나 주택에 대해 고청정 환경을 제공하기 위해 상기 도 1 및 도 2에 따른 종래 공업용 클린룸 시스템에 준하는 정교한 환기시설 및 열원과 관련된 별도의 부품 설비를 그대로 적용하는 것은 비용 및 작업성 등을 고려할 때 현실적이지 않을 뿐만아니라 기존 주택에 적용되는 환기시설 및 열원 등을 이용하되 주거용이라는 특수성이 있기 때문에, 이러한 것들을 감안하여 주택에 최적화된 새로운 개념의 클린룸 시스템이 요구되고 있다.
대한민국 특허 제10-0963838호 대한민국 특허 제10-1071350호 대한민국 특허 제10-1254935호
본 발명의 목적은, 종래 공업용 클린룸 시스템을 적용하지 않고도, 설치 작업을 최소화하고 저비용 설치가 가능한 새로운 개념의 주택용 클린룸 시스템을 제공하는 것이다.
상기 해결과제와 관련된 본 발명의 요지는 청구범위에 기재된 것과 동일한 아래의 내용이다.
(1) 외기(OA; Outdoor Air)를 공조하여 급기(SA; Supply Air)로 실내에 공급하는 한편 그 중 일부를 재순환공기(RA; Returned Air)로 순환시키는 공기순환시스템; 및 실내를 외부로부터 차폐하기 위한 실링시스템;을 포함하고, 상기 공기순환시스템은 상기 외기에 대한 미세먼지 필터수단, 온도조절수단 및 가습수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
(2) 상기 공기순환시스템은 열회수형 환기장치, 건물공조용 외기공조기 또는 중앙집중식 공조기 중 어느 하나의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 주택용 클린룸 시스템.
(3) 상기 열회수형 환기장치는 본체 및 위성체로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 (2)의 주택용 클린룸 시스템.
(4) 상기 본체는 전열교환기, 송풍기 및 에어필터를 포함하고, 상기 에어필터가 상기 미세먼지 필터수단으로 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 (3)의 주택용 클린룸 시스템.
(5) 상기 위성체는 송풍기 및 에어필터를 포함하고, 상기 에어필터가 상기 미세먼지 필터수단으로 제공되는 것을 특징으로 하는 상기 (3)의 주택용 클린룸 시스템.
(6) 상기 온도조절수단은 건물공조용 냉온열원, 냉열원으로서 에어컨, 온열원으로 온돌 또는 보일러 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 주택용 클린룸 시스템.
(7) 상기 가습수단은 기화식 가습기 또는 보일러인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 주택용 클린룸 시스템.
(8) 상기 재순환공기는 공조되기 전 또는 후의 외기에 합류되어 급기로 실내에 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 주택용 클린룸 시스템.
(9) 상기 실링시스템에 출입문에 설치되는 에어 샤워를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 주택용 클린룸 시스템.
(10) 상기 실링시스템은 고정형 통창을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 주택용 클린룸 시스템.
이상과 같이 본 발명에 따른 주택용 클린룸 시스템에 따르면, 출입문에 설치되는 에어샤워를 포함한 완전한 시스템 실링이 이루어진 상태에서, 본체 및/또는 위성체로 이루어진 미세먼지 필터링 기능이 구비된 열회수형 환기장치를 이용해 환기기능을 수행하되, 실내공기의 항온항습을 위해 필요한 가습기, 냉온열원 등의 열원을 기존에 이미 설치된 보일러 또는 에어콘 등의 열원을 활용함으로써, 통상의 공업용 클린룸 시스템 대비 설치, 시공 관련 작업과 비용 증가를 최소화할 수 있고 운전 에너지 절감을 극대화할 수 있기 때문에, 일반 건물 특히, 환기설비가 없는 기존 교육시설, 공공시설, 주거시설, 사무실 등에 유리하게 적용될 수 있다.
도 1은 종래 증기가열 방식의 클린룸 시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 클린룸 시스템에 따른 온도 및 습도 변화에 관한 공기선도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주택용 클린룸 시스템의 구성도.
도 4는 도 3의 클린룸 시스템의 공조 계통도.
도 5는 도 3의 주택용 클린룸 시스템에 따른 온도 및 습도 변화에 관한 공기선도.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였으며, 또한 명세서 전체에서, 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 3은 본 발명의 실시예에 따른 주택용 클린룸 시스템(10)(이하, '클린룸 시스템(10)')의 구성도를 나타낸다. 도 3을 참조할 때, 본 발명에 따른 클린룸 시스템(10)은 공기순환시스템(110) 및 기밀시스템(120)을 포함한다.
상기 공기순환시스템(110)의 기본적으로 외기(OA; Outdoor Air)를 도입한 후 설정된 온도 및 습도 범위로 공조하여 급기(SA; Supply Air) 형태로 전환하여 실내에 공급함과 동시에 외부로 배기(EA; Exhaust Air)하는 환기 및 공기조화 기능을 수행한다. 또한 실내 공기를 외기로 환기하는 과정에 수반해 외기에 포함된 미세먼지를 필터링하는 기능과 함께 배기 중 일부를 재순환공기(RA; Returned Air)로 순환시키는 기능을 수행한다. 이 경우, 상기 재순환공기는 공조되기 전 또는 후의 외기에 합류되어 급기로 실내에 공급될 수 있다.
상기 공기순환시스템(110)에 의해 구현되는 청정도 및 공기 온습도는 사용환경에 따라 적절히 미리 설정된 값일 수 있다. 예컨대 청정도는 미국 연방규격 Fed standard 209D 기준 class 1,000∼100,000 정도를 유지하고 이에 대응하여 실내 환기회수는 1∼100 ACH (Air changes/h)를 대상으로 할 수 있다. 실내 온습도는 건축법 기준 및 한국산업규격 KS B 6879, 공업용 클린룸 실내 조건 등을 반영하여 인체에 쾌적한 수준인 23±1 oC, 45±5 %RH 로 설정될 수 있다. 만약 에너지절약을 위하여 항습 조건을 포기한다면 클린룸 실내의 상대습도는 최저 30 % 이상이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 공기순환시스템(110)은 상기한 기능 수행을 위해 외기에 대한 미세먼지 필터수단(도면 미도시), 온도조절수단(116) 및 가습수단(118) 중 적어도 어느 하나의 부속수단을 포함하게 되며, 이 경우 이러한 부속수단을 클린룸 시스템(10)을 이용해 별도로 설치하기 보다는 환기, 공기조화 및 필터링 목적으로 기존에 주택에 이미 구비되어 있는 것들을 활용하기 때문에 통상의 공업용 클린룸 시스템 대비 설치, 시공 관련 작업과 비용 증가를 최소화할 수 있고 에너지 절감을 극대화할 수 있는 것을 기본적인 특징으로 한다.
상기 공기순환시스템(110)으로는 다양한 방식 및 형태가 활용될 수 있으며, 건물공조용 외기공조기 또는 중앙집중식 공조기가 사용되거나 또는 바람직하게 열회수형 환기장치가 사용될 수 있다. 열회수형 환기장치는 주택 외부에 설치되는 본체(112)와 주택 내부에 설치되는 하나의 위성체(114)를 포함해 구성될 수 있다.
상기 열회수형 환기장치의 본체(112)는 외부로부터 외기를 강제 흡입하여 미세먼지를 필터링한 후 실내 쪽으로 급기를 압송하게 되며, 이 과정에서 외기는 실내로부터 배출되는 배기 사이에서 열교환이 이루어진다. 이를 위해 본체(112)에는 전열교환기(도면 미도시), 송풍기(도면 미도시) 및 에어필터(도면 미도시)를 포함하여 구성되며, 이 경우 에어필터는 공기순환시스템(110)의 부속수단으로서 상기한 미세먼지 필터수단의 일부를 구성하게 된다.
상기 열회수형 환기장치의 위성체(114)는 실내의 분활된 구획공간 단위로 별도의 급기가 이루어지게 하거나 또는 하나의 구획공간이더라도 넓은 공간에 걸쳐 균일한 급기가 이루어질수 있도록, 메인 본체(112) 부속된 형태로 복수로 구성된다. 이를 위해 각각의 위성체(114)는 에어필터(도면 미도시)를 기본적으로 포함하며, 상기 본체(112)에 구비된 송풍기의 송풍 압력을 보강하기 위해 별도의 송풍기(도면 미도시)를 구비할 수 있다. 위성체(114)에 구비된 에어필터도 상기 본체(112)에 구비된 에어필터와 마찬가지로 공기순환시스템(110)의 부속수단으로서 미세먼지 필터수단의 일부를 구성하게 된다. 에어필터(주로 HEPA 필터)와 송풍기로 이루어진 위성체(114)는 FFU(Fan Filter Unit) 개념의 장치이고, 실내의 정숙성을 위하여 송풍기는 삭제할 수 있으나, 이때 환기장치 본체(112)의 송풍기가 시스템 전체 풍량을 가동할 수 있어야 한다.
상기 온도조절수단(116)은 외기를 실내 거주 환경에 적합한 온도로 조절하여 급기로 전환하는 역할을 한다. 이러한 온도조절과정은 일반적으로는 외기의 실내 유입 전에 이루어질 수 있지만 유입 후 수행되는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 온도조절수단(116)은 건물공조용 냉온열원, 냉열원으로서 에어컨, 온열원으로 온돌 또는 보일러 중 어느 하나일 수 있다.
상기 가습수단(118)은 외기를 실내 거주 환경에 적합온 습도로 조절하여 급기로 전환하는 역할을 한다. 이러한 가습조절 과정은 상기 온도조절과정과 마찬가지로 외기의 실내 유입전 또는 유입 후 이루어질 수 있다. 예컨대, 가습수단(118)은 기화식 가습기 또는 보일러 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 기밀시스템(120)은 실내 기밀을 위한 장치 내지 수단 일체를 의미하며, 예컨대 창문의 경우 개폐 기능이 없는 고정형의 통창(122)을 통해 기밀시스템(120)의 일부를 구성할 수 있다. 또한 위급 상황에 대비하여 개폐가 가능하더라도 완전밀폐형의 특수 창문으로 기밀성을 구현할 수 있다. 한편 실내 공간에 연통되는 출입문은 출입의 목적상 빈번히 개폐될 수 있어야 하고 이 과정에서 실내 공간에 대한 어느 정도의 기밀성, 청정도 및 에너지 손실은 불가피하기 때문에 이를 최소화할 필요가 있다. 이를 위해 룸의 출입문에는 출입문의 개방동작에 의해 트리거되는 에어 샤워(124)(air shower)를 설치한다. 에어 샤워(124)는 출입문 주변에서 실내 방향으로 경사지도록 설치된 복수의 노즐(도면 미도시)을 통해 고속의 공기를 분사하여 에어커튼을 형성함으로서 실내 공간을 차폐하는 방식으로 동작한다. 기밀시스템(120)의 일부로 제공되는 이러한 에어 샤워(124)는 기밀성 유지를 위해 주택의 주거 용도가 제한되는 문제를 최소화하는 측면에서도 유리하다.
본 발명에 따른 주택용 클린룸 시스템(10)의 운전은 상기한 공기순환시스템(110)의 동작 제어에 관계되고, 보통은 일반적인 소비자의 기호에 따른 수동/로컬자동 운전제어 방식이나 초미세먼지 대응 IoT 기반의 엣지컴퓨팅(edge computing)에 의한 스마트 운전제어 가능 옵션을 가질 수 있다. 무선통신방식의 원격장치를 통해 원격으로 감시 및 제어 옵션을 구사할 수도 있다. 한편 상기 온도조절수단(116) 및 가습수단(118)은 하나의 장치에 동시에 구현되는 것일 수 있다.
도 4는 도 3의 클린룸 시스템(10)의 공조 계통도를 나타낸다. 도 4를 참조할 때, 외기(EA, 상태 ①)는 열회수형 환기장치의 본체(112) 내부에 장착된 전열교환소자를 통하여 클린룸 외부로 배출되기 위해 그 본체(112)로 유입되는 공기(상태 ⑨)로부터 전열회수를 실시하고 상태 ②의 공기로 된다. 이때, 본체(112)의 전열교환소자에 의한 전열회수효율은 다음의 식으로 정의된다.
Figure pat00003
여기서, nth는 전열교환효율, hOA는 외기(OA)의 엔탈피(kJ/kg), h(2)는 상태 ②에서의 공기의 엔탈피(kJ/kg), h(9)는 상태 ⑨에서의 공기의 엔탈피(kJ/kg)이다. 전열교환효율 nth는 현실적으로 항상 1보다 작다.
전열교환된 상태 ②의 외기는 재순환공기(RA, 상태 ⑧)와 단순혼합하고 상태 ③의 공기가 된다. 여기서, 상태 ③의 공기량은 클린룸 실내의 환기량이며 배기(EA, 상태 ⑩)를 위하여 환기장치 본체(112)로 유입되는 상태 ⑨의 공기량은 외기량(외기도입량, OA)과 동일하다. 또, 재순환공기 RA의 공기량은 0보다 크거나 같고 상태 ⑦의 공기량보다 작거나 같다. 즉,
Figure pat00004
이고 여기서 RA는 재순환 공기량, Q(7)은 상태 ⑦에서의 공기량이다.
동계(겨울철)의 경우, 상태 ③의 공기는 연이어 가습기(기화식 가습기나 보일러의 증기)에서 가습되고 가열기(보일러나 히터)에서 가열되어 상태 ⑤의 급기(SA)로 공조되어 클린룸 실내로 공급되고, 상태 ⑥의 클린룸 실내공기 CR은 23±1 oC, 45±5 %RH의 온·습도로 유지된다. 여기서 가습기와 가열기는 그 순서를 바꾸어도 상관없다. 재순환공기 RA(상태 ⑧)나 상태 ③의 위치에 에어필터(보통 HEPA 필터)를 설치할 수 있다. 재순환공기 RA는 상태 ②와의 단순혼합 대신에 보일러 하류인 상태 ⑤의 급기 SA와 단순혼합할 수도 있다.
하계(여름철)의 경우, 상태 ③의 공기는 작동하지 않는 상태에 있는 가습기와 가열기를 그대로 통과하고 상태 ③과 동일한 상태 ⑤의 급기(SA)로 클린룸 실내로 공급되고, 클린룸 실내에 있는 에어컨에 의하여 클린룸 실내는 23±1 oC, 45±5 %RH의 온·습도로 유지된다. 만약 건물 자체의 냉동기가 있는 경우라면 상태 ⑤의 급기(SA)는 열교환코일에 의한 냉각제습을 실시 받은 후 클린룸 실내로 투입되어도 된다.
도 5는 도 3의 주택용 클린룸 시스템(10)에 따른 온도 및 습도 변화에 관한 공기선도를 나타낸다. 도면에서 제어 영역(Zone) 1은 겨울철(동계), 영역 2는 중간기(간절기), 영역 3은 여름철(하계)을 각각 의미한다. 또한 도면에서 상태 ①은 각 계절의 외기(OA) 상태들을 대표적으로 나타낸다. 이 영역들은 일반건물용 클린룸의 공조시스템을 운전하기 위하여 외기의 상태에 따라 변하는 독립적인 제어영역에 해당한다. 도 5에서 각 운전제어 영역들은 2개의 점선들에 의해 아래와 같은 조건으로 분류되어져야 한다. 클린룸 실내공기 CR의 온습도 상태 ⑥이 23 oC, 45 %RH인 경우에 대한 열역학적 상태량을 참고하여 분류한다.
(a) 먼저, 하계에 해당하는 제어영역 3은 외기(OA)의 상태 ①이 CR의 상태 ⑥에서의 절대습도 7.86 g/kgDA(Dry Air)보다 큰 절대습도를 가진 영역, 즉 제습이 필요한 영역이다. 도 5에서 상태 ③에서 분기되는 점선은 상태 ⑥으로 가는 실제 경로를 참고로 표현하고자 함이다. 한편, 외기의 상태 ①에서 상태 ②로의 변화는 전열교환효율이 1보다 작기 때문에 상태 ①의 엔탈피와 상태 ⑥(원래는 상태 ⑨이고 상태 ⑥, ⑦, ⑧, ⑨는 이상적인(설계상의) 경우 동일하다)의 엔탈피 사이의 어느 엔탈피 지점에서 상태 ②가 형성될 것이다. 여기서 상태 ⑥은 그림 6으로부터 환기장치 본체(112)로 유입되는 상태 ⑨와 동일하다. 또한, 상태 ②에서 상태 ③으로의 변화는 단순 혼합이기 때문에 상태 ②와 상태 ⑥을 연결한 직선상에서 각 풍량에 대한 내삽(interpolation)으로 결정된다.
(b) 다음으로 동계를 나타내는 영역 1은 2가지 조건이 동시에 만족되어야 한다. 첫 번째 조건은 외기(OA)의 상태 ①이 CR의 상태 ⑥에서의 절대습도 7.86 g/kgDA(Dry Air)보다 작은 절대습도를 가진 영역, 즉 가습이 필요한 영역이다. 두 번째 조건은 첫 번째 조건과 함께 이 외기가 환기장치 본체(112)를 통과한 후 재순환공기(RA)와 단순혼합 되어진 상태 ③이 상태 ⑥에서의 엔탈피 43.15 kJ/kgDA보다 작은 엔탈피를 가진 영역이다. 그림에서 그 엔탈피 선은 빨강색의 경사진 점선으로 표시되어 있다.
(c) 마지막으로 중간기(간절기)를 나타내는 영역 2는 상기 이외의 영역이다. 상기 CR의 상태 ⑥의 엔탈피선으로 영역 1과 영역 2를 구분하는 이유는 단순혼합 후의 상태 ③의 공기가 가습기에서의 공조프로세스인 단열가습, 즉 등엔탈피 과정을 거친 후에 영역 1은 가열이 필요한 반면에 영역 2는 냉각이 필요하기 때문이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 주택용 클린룸 시스템(10)에 따르면, 출입문에 설치되는 에어샤워를 포함한 완전한 시스템 실링이 이루어진 상태에서, 본체(112) 및/또는 위성체(114)로 이루어진 미세먼지 필터링 기능이 구비된 열회수형 환기장치를 이용해 환기기능을 수행하되, 실내공기의 항온항습을 위해 필요한 가습기, 냉온열원 등의 열원을 기존에 이미 설치된 보일러 또는 에어콘 등의 열원을 활용함으로써, 통상의 공업용 클린룸 시스템 대비 설치, 시공 관련 작업과 비용 증가를 최소화할 수 있고 운전 에너지 절감을 극대화할 수 있기 때문에, 일반 건물 특히, 환기설비가 없는 기존 교육시설, 공공시설, 주거시설, 사무실 등에 유리하게 적용될 수 있다.
이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항으로서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서 이러한 모든 수정과 변경은 청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
10: 클린룸 시스템
110: 공기순환시스템
112: 열회수형 환기장치 본체
114: 열회수형 환기장치 위성체
116: 온도조절수단
118: 가습수단
120: 기밀시스템
122: 고정형 통창
124: 에어 샤워

Claims (10)

  1. 외기(OA; Outdoor Air)를 공조하여 급기(SA; Supply Air)로 실내에 공급하는 한편 그 중 일부를 재순환공기(RA; Returned Air)로 순환시키는 공기순환시스템; 및 실내를 외부로부터 차폐하기 위한 실링시스템;을 포함하고, 상기 공기순환시스템은 상기 외기에 대한 미세먼지 필터수단, 온도조절수단 및 가습수단 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공기순환시스템은 열회수형 환기장치, 건물공조용 외기공조기 또는 중앙집중식 공조기 중 어느 하나의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열회수형 환기장치는 본체 및 위성체로 구성되는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 본체는 전열교환기, 송풍기 및 에어필터를 포함하고, 상기 에어필터가 상기 미세먼지 필터수단으로 제공되는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 위성체는 송풍기 및 에어필터를 포함하고, 상기 에어필터가 상기 미세먼지 필터수단으로 제공되는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 온도조절수단은 건물공조용 냉온열원, 냉열원으로서 에어컨, 온열원으로 온돌 또는 보일러 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가습수단은 기화식 가습기 또는 보일러인 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 재순환공기는 공조되기 전 또는 후의 외기에 합류되어 급기로 실내에 공급되는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 실링시스템에 출입문에 설치되는 에어 샤워를 포함하는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 실링시스템은 고정형 통창을 포함하는 것을 특징으로 하는 주택용 클린룸 시스템.
KR1020200145998A 2020-11-04 2020-11-04 주택용 클린룸 시스템 KR20220060235A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200145998A KR20220060235A (ko) 2020-11-04 2020-11-04 주택용 클린룸 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200145998A KR20220060235A (ko) 2020-11-04 2020-11-04 주택용 클린룸 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220060235A true KR20220060235A (ko) 2022-05-11

Family

ID=81607181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200145998A KR20220060235A (ko) 2020-11-04 2020-11-04 주택용 클린룸 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220060235A (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963838B1 (ko) 2008-01-28 2010-06-16 한국생산기술연구원 하이브리드 열회수식 외기공조장치
KR101071350B1 (ko) 2010-04-01 2011-10-07 삼성물산 주식회사 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템
KR101254935B1 (ko) 2012-10-08 2013-04-16 주식회사 이지이엔씨 폐열 이용 고효율 클린룸 항온항습기 정밀제어를 위한 공조장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963838B1 (ko) 2008-01-28 2010-06-16 한국생산기술연구원 하이브리드 열회수식 외기공조장치
KR101071350B1 (ko) 2010-04-01 2011-10-07 삼성물산 주식회사 클린룸용 하이브리드 제습냉방 외조기 시스템
KR101254935B1 (ko) 2012-10-08 2013-04-16 주식회사 이지이엔씨 폐열 이용 고효율 클린룸 항온항습기 정밀제어를 위한 공조장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7942193B2 (en) Heat recovery ventilator with defrost
KR102047754B1 (ko) 다기능 스마트 공조시스템
KR101628152B1 (ko) 제습용 히트파이프를 이용한 에너지 절약형 외기전담 공기조화기 및 상기 외기전담 공기조화기와 칠드 빔을 조합하는 공기조화 시스템
CN206113179U (zh) 被动房空气调节装置
CN104456835A (zh) 被动房智能控制***
CN108286755A (zh) 一种自带冷源的空气处理机组
CN208042334U (zh) 温湿度独立控制的节能型组合式空调机组
CN207622223U (zh) 一种空调箱、全热交换器的联合工作***
CN207881058U (zh) 被动房用整体式新风空调除湿一体机
JPH0413612B2 (ko)
KR20220060235A (ko) 주택용 클린룸 시스템
CN205878496U (zh) 一种新风自交换再热四管制空气处理机组
JPH037821A (ja) 空調設備
JPH0450491B2 (ko)
JPS5913834A (ja) 浴室を乾燥室とする機能を有する空調システム
US20210116140A1 (en) Method and system for configuring hvac systems
JPS5933941Y2 (ja) 住宅の省エネルギ−型空調設備
JPH06313586A (ja) 換気空調システム
Ridwana et al. Simulation and Field Experiments for Various VAV System Controls and Configurations
CN105485822A (zh) 一种辐射空调无动力进风***及进风控制方法
JPH0123059Y2 (ko)
JPH0339832A (ja) 空調換気給湯装置
Lstiburek Measure Guideline: Ventilation Guidance for Residential High-Performance New Construction-Multifamily
JPH0413611B2 (ko)
Crowley University Lab Model for Energy Efficiency: FIRST PLACE EDUCATIONAL FACILITIES, NEW.

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application