WO2012023686A1 - 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 그 장치 - Google Patents

외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 그 장치 Download PDF

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WO2012023686A1
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air
indoor
air cooling
outside air
outdoor
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PCT/KR2011/002026
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조호규
정홍구
이종우
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현대건설 주식회사
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    • 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
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
    • F24F2011/0006—Control or safety arrangements for ventilation using low temperature external supply air to assist cooling
    • 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
    • F24F2012/007—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using a by-pass for bypassing the heat-exchanger
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a control method and a ventilation device of a waste heat recovery ventilation system having an outside air cooling function, and more particularly, an outdoor air cooling function which can maintain a comfortable indoor air environment while saving energy by preventing unnecessary operation of the ventilation device.
  • the present invention relates to a control method of a waste heat recovery ventilation system and an apparatus thereof.
  • the ventilation unit (VENTILATION UNIT) is for forcibly drawing air from the indoor or outdoor side and blowing it to the outdoor or indoor side.
  • VENTILATION UNIT For ventilation of multi-use facilities used by many people such as airport facilities, libraries, museums, saunas, PC rooms, offices, etc. Manual operation, time schedule operation, and automatic operation by detecting CO 2 are common.
  • the structure of the conventional ventilation unit is formed with an air inlet and an air outlet at one end of the casing, and an air outlet and an air inlet are formed at the other end, and an air supply fan and an exhaust fan are respectively installed inside the casing. It is common to install a heat exchanger and a filter in the inner center.
  • the ventilation unit having such a structure allows the outdoor air to flow into the casing by the air supply fan and is filtered out by the filter and then discharged into the room, and at the same time, the indoor air is flowed into the casing by the exhaust fan and filtered out by the filter and then discharged to the outside.
  • the heat exchanger absorbs the heat of the indoor air discharged during the winter to increase the temperature of the outdoor air, thereby reducing the heating loss, and absorbs the cold air of the indoor air discharged during the summer. By lowering the temperature of outdoor air, the cooling loss is reduced.
  • the present invention is a heat exchange mode for supplying the inlet air to the room by heat exchange from the heat exchanger to heat exchange the air introduced into the room and the air discharged to the outside and the heat transfer to the outside air through the outside air cooling passage when the heat exchange is unnecessary
  • a control method of a waste heat recovery ventilation system having an outside air cooling function for selectively operating an outside air cooling mode to bypass the exchange unit and directly enter the room.
  • the present invention is provided with a diaphragm in the horizontal direction therein the first and the second chamber is formed, the outside air inlet formed on one side of the first chamber, and formed on the other side of the first chamber and the outside air
  • An air inlet for supplying the air introduced into the inlet to the room, an air inlet arranged in parallel with the air inlet on the other side of the first chamber, and an air inlet for inhaling the indoor air, and in parallel with the external air inlet on one side of the first chamber;
  • an exhaust port for discharging the indoor air introduced into the intake air inlet to the outside, and installed inside the first chamber, and a ventilation passage connecting the outside air intake port and the air supply port, and connecting the intake air inlet with the exhaust port.
  • An external air cooling passage provided in the total heat exchange part and the second chamber and branched from an inlet side of the outside air intake port to introduce air into the room through the air supply port without passing through the heat exchange part; Provides an external air cooling combined use heat exchange ventilator disposed above or below the second chamber.
  • the first chamber is disposed below the second chamber
  • the filter unit is a filter for purifying air, and disposed inside the first chamber adjacent to the outside air intake port so that the filter is lowered. It may include a filter frame in which a guide groove is formed to slide from the.
  • control method and the ventilation apparatus of the waste heat recovery ventilation system having an air cooling function according to the present invention have the following effects.
  • the second chamber in which the outside air cooling passage is installed is disposed above or below the first chamber so that the width of the total heat exchange ventilation device is greatly reduced, so that the space in which the ventilation device is installed can be effectively used, and the construction is also convenient.
  • the filter can be replaced as well as the purification of the air supplied from the outside to the room using a single filter, in particular, the airtight holding means to maintain the airtight inside the filter frame to prevent air leakage Unfiltered air can be prevented from entering the room.
  • FIG. 1 is a perspective view of an external air cooling combined heat exchange ventilator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the ventilator shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view of the ventilator shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a flow chart according to the control method of the waste heat recovery ventilation system including the ventilator shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration according to the control method of the waste heat recovery ventilation system having an outside air cooling function shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a control method of a waste heat recovery ventilation system having an outside air cooling function shown in FIG. 4.
  • FIG. 1 is a perspective view of a total heat exchange ventilator for combined air cooling according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the ventilator 100 shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a ventilator 100 shown in FIG. 2.
  • the external air-conditioning combined heat exchange ventilator 100 includes a case 110 in which a first chamber 111 and a second chamber 113 are formed, and the first chamber 111.
  • On the other side of the 111 is arranged in parallel with the air inlet 120b and the intake air inlet 130a for sucking the indoor air
  • an exhaust port 130b for discharging the indoor air introduced into the air intake port 130a to the outside, and installed in the first chamber 111 to connect the outside air intake port 120a to the air supply port 120b
  • An exhaust passage 130 connecting the flow passage 120, the air inlet 130a, and the exhaust outlet 130b, the ventilation passage 120, and the It is installed in the exhaust passage 130 and provided in the total heat exchange unit 150 and the second
  • the outside air cooling passage 140 is disposed in the second chamber 113. Therefore, the ventilation device is formed in the up and down direction as compared to the air cooling passage 140 is formed in the lateral direction is effective in terms of space utilization.
  • the filter unit 160 is disposed to be adjacent to the outside air suction port 120a inside the first chamber 111 and the filter 161 for purifying air, so that the filter 161 is slidably inserted from below. It includes a filter frame 163, the groove 165 is formed.
  • Branch flow passage 125 for selectively branching the inlet air to flow to the cooling passage 140 is disposed.
  • the branch passage 125 is selectively shielded by the ventilation passage 120 or the outside air cooling passage 140 by the first damper 122.
  • the filter unit 160 purifies the air introduced from the outside air intake port 120a, discharges the air into the branch passage 125, and flows the air into the ventilation passage 120 and the outside air cooling passage 140. Filtering by the filter 161 is possible.
  • the filter frame 163 is a housing in which the filter 161 is built, and has a structure that prevents air introduced through the outside air inlet 120a from being introduced into the first chamber 122 without filtering. .
  • the filter frame 163 may further include an airtight holding means 167 provided at the inlet side to which the filter 161 is inserted to maintain the airtight inside the filter frame 163.
  • the airtight holding means 167 includes the filter 161 is inserted into the filter frame 163 as shown in FIG. 3, and includes a door or a cap that shields the inside of the filter frame 163.
  • a sealing structure may be formed in the clearance formed between the filter frame 163 and the filter 161 to prevent unfiltered air from entering.
  • the case 110 is empty as shown in FIG. 1 and serves as a body and an air passage in which main components are mounted.
  • the outside air suction opening 120a is formed at one end (one side of the outside toward the outside air) of the case 110 to serve as an inlet through which outside air is introduced.
  • the air supply 120b is formed at the other end of the case 110 (one side facing the room) to serve as an outlet for supplying the outside air introduced into the outside air inlet 120a to the room.
  • a passage for connecting the outside air suction port 120a and the air supply port 120b is formed in the case 110, and the electrothermal heat exchanger 150 is provided on a path through the passage.
  • the air intake 130a is formed in parallel with the air supply 120b at the other end (one side facing the room) of the case 110, and serves as an inlet for sucking indoor air.
  • the exhaust port 130b is formed in parallel with the outside air intake port 120a at one end of the case 110 (one side facing the outside air), and discharges the indoor air introduced into the inside air intake port 130a to the outside. It will play a role.
  • a passage connecting the internal air suction port 130a and the exhaust port 130b is formed in the case 110, and the heat exchange part 150 is provided on the path passing through the passage.
  • the total heat exchange part 150 is installed to cross a passage connecting the outside air intake port 120a and the air supply port 120b and a passage connecting the air intake port 130a and the exhaust port 130b. Heat exchange is performed while the indoor air and the supplied outdoor air cross each other.
  • the structure of the total heat exchange part 150 is the same as that of a general heat exchange part used in a general conventional ventilation unit, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the air supply fan 171 is installed inside the case 110 and generates power to supply the outside air introduced from the outside air suction opening 120a to the room through the air supply pipe 120b.
  • the air supply fan 171 is installed at an appropriate position on the passage connecting the outside air intake port 120a and the air supply port 120b, it is not necessary to be installed inside the air supply port 120b. It may be installed inside the suction port 120a.
  • the exhaust fan 173 is installed inside the case 110 and generates power for discharging indoor air introduced into the air intake 130a to the outside through the exhaust port 130b.
  • the exhaust fan 173 if the exhaust fan 173 is installed at an appropriate position on the passage connecting the exhaust air inlet 130a and the exhaust port 130b, the exhaust fan 173 is not necessarily installed inside the exhaust port 130b, and the exhaust air inlet 130b. It may be installed inside the 130a.
  • Filter unit 160 for purifying the air introduced from the outside air intake port (120a) and the outside air introduced to the outside air intake port (120a) installed in the first chamber 111 and the air inlet 120b
  • the air supply fan 171 generating power to supply the indoors through the air, and the indoor air installed in the first chamber 111 and introduced into the air intake 130a are discharged to the outside through the exhaust port 130b.
  • control unit 175 for controlling the power of the air supply fan 171 and the exhaust fan 173 and controlling the flow path of the air flowing from the outside air intake port 120a, and sensing and transmitting indoor environment information to the control unit. It includes a detector (not shown).
  • the first damper 122 is installed to be rotatable inside the branch passage 125 at the inlet side of the outside air inlet 120a and is automatically opened and closed by the controller 175.
  • the second damper 132 is installed at the outlet side of the exhaust port 130b and is opened and closed automatically by the controller 175.
  • the outside air cooling passage 140 is branched from the branch passage 125 and is connected to the inside of the air supply pipe 120b without causing the heat exchange part 150.
  • the outside air cooling passage 140 serves as a passage connecting the front end portion of the first damper 122 and the air supply pipe 120b.
  • the outside air cooling passage 140 passes through the outside air cooling passage 140, the heat transfer is performed.
  • the outside air that does not pass through the exchange unit 150 may be directly bypassed and supplied to the room.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a control method of an outside air cooling system according to the present invention
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the outside air cooling system shown in FIG. 4
  • FIG. 6 is a control method of the outside air cooling system shown in FIG. 4. It is a flow chart showing.
  • the controller 175 controls the operation of the first damper 122, the second damper 132, the exhaust fan 173, and the air supply fan 171, and the indoor pollution degree. It detects and analyzes indoor and outdoor temperature and humidity to command pollution control operation and air cooling operation automatically.
  • the controller 175 includes a plurality of sensors that detect indoor and outdoor environment information and transmit the data to the controller 175.
  • the sensors may include an outdoor humidity sensor 210, an indoor humidity sensor 220, a CO 2 sensor 230, a TVOC sensor 240, an indoor temperature sensor 250, and an outdoor temperature sensor 260 installed indoors. Include.
  • the outdoor humidity sensor 210 and the outdoor temperature sensor 260 is installed at the front end of the first damper 122 detects the temperature and humidity of the outside air flowing into the control unit 175 through a transmitter, If the position where the temperature and humidity of the outside air can be measured, the installation position is not necessarily limited to the front end portion of the first damper 122, the installation position can be freely selected.
  • the indoor humidity sensor 220 and the indoor temperature sensor 250 are installed at one side of the inside, outside, or indoor side wall of the air intake, detect the temperature and humidity of the indoor air, and transmit the same to the controller 175 through a transmitter. However, if the location where the temperature and humidity of the room can be measured, the installation location is not limited or restricted to a specific location.
  • the control unit 175 is provided with a timer 270 for setting the period during which the outside air cooling is operated during the year to measure the period during which the outside air cooling is performed.
  • the timer 270 may set a period of about March to November from early spring to late autumn when domestic air cooling is required.
  • the controller 175 may control the outdoor temperature and humidity sensors 260 and 210 and the room temperature and the like.
  • the outdoor air enthalpy and the indoor enthalpy are respectively calculated according to the signals received from the humidity sensors 250 and 220. Such calculations can be automatically calculated by the operation shown in FIG. 5 and the program mounted on the controller 175. Do.
  • the CO 2 sensor 230 and the TVOC sensor 240 may be installed in one or a plurality of locations to detect the indoor air environment, each of these sensors may be installed separately or in combination in one unit. .
  • the control unit 175 not only controls the operation of the ventilation device 100 using indoor and outdoor environment information, but also controls a cooling device and a boiler, and also serves to provide useful living information by interpreting the information. do.
  • the control unit 175 may be subdivided into a display and setting unit (not shown), an operation and control unit (MCU), an external signal input unit and an output driver (Gateway & I / O Module), and the like.
  • a display and setting unit not shown
  • MCU operation and control unit
  • Gateway & I / O Module external signal input unit and an output driver
  • the control unit 175 is a condition for meeting the air cooling period, a condition where the outside air temperature is lower than the outside air condition setting indoor room temperature, a condition where the room temperature is higher than the room air setting setting room temperature, and the calculated outside air enthalpy is indoors. If one of the conditions is lower than the enthalpy, the first damper 122 blocks the external air cooling passage 140 and opens the second damper 132 to perform the same function as a general electrothermal exchange ventilator. The heat exchange between the supplied outdoor air and the discharged indoor air is performed by the total heat exchange part 150.
  • the first damper 122 blocks the ventilation passage 120 and opens the second damper 132 so that outdoor air does not pass through the heat exchange unit 150. It operates in the external air cooling mode that is directly supplied to the room.
  • a condition that meets the outside air cooling period is a time period in which outside air cooling is pre-set in consideration of the climate of the region. In Korea, it generally means spring, autumn (or early summer and early autumn) or summer night.
  • the control unit 175 operates by combining the pollution control operation according to the indoor air environment and the air cooling operation according to the indoor and outdoor air environment, wherein the total heat exchange operation of the pollution control operation is performed in the first damper.
  • the 122 blocks the external air cooling passage 140, and the first damper 122 opens the ventilation passage 120 and opens the second damper 132 to operate the air supply and exhaust according to the pollution degree.
  • the number of stages of the fans 171, 173 is automatically adjusted to one, two, three stages.
  • the controller 175 compares the signals received from the CO 2 sensor 230 and the TVOC sensor 240 with a preset value to determine the pollution level in the room, and according to the determined pollution degree, the air supply fan 171 and the The operation of the exhaust fan 173 is automatically adjusted.
  • the first damper 122 opens the air cooling passage 140 and the second damper 132 to open the outdoor air.
  • the supply / exhaust fans 171 and 173 are supplied to the room directly without passing through the heat exchange unit 150, and are operated by a predetermined number of stages.
  • the above-described external air-conditioning combined heat exchange ventilator 100 is an embodiment according to the method for controlling the air-cooling system of the present invention, which is just one means for implementing the present invention, and can be viewed through various modifications to its configuration. Of course, other embodiments that the invention is intended to be possible are possible.
  • the present invention includes a step (S10) of determining whether or not the ventilation of the indoor air and the ventilation device operation determination step (S20) according to the ventilation setting criteria.
  • the ventilation determination step (S10) measures the degree of contamination of the indoor air, and determines whether the ventilation device 100 is operating in accordance with the measured degree of contamination of the air.
  • the determination condition of the ventilation determination step (10) is to ventilate if at least one or more of the volatile organic compounds (TVOC; Total Volatile Organic Compounds (TVOC)) or the set concentration of CO 2 satisfies the ventilation setting criteria. Judge to make.
  • the ventilation setting criteria are set in the TVOC ⁇ the first TVOC set concentration, CO 2 ⁇ the first CO 2 set concentration range, or CO 2 ⁇ 2nd CO 2 set concentration range, satisfies any one of these two ranges If it is determined that ventilation is necessary.
  • the first set 2 CO 2 concentration shows a case of determining the CO 2 and claim 1, the range set up than the set density, the setting of claim 1 CO 2 concentration range than in that there is no person in the room.
  • the ventilator operation determining step (S20) when the pollution degree of the indoor air exceeds the ventilation setting criteria, it is determined whether to cool the outside air according to the first outside air cooling condition, and when the pollution degree of the indoor air is less than the ventilation setting standard, the second It is determined whether the air is cooled according to the condition of air cooling.
  • the ventilator 100 is a heat exchange mode that lowers the temperature of the air introduced into the room by heat-exchanging the air introduced into the room and the air discharged to the outside, and directly bypasses the outside air when heat exchange is unnecessary. It provides an external air cooling mode to be introduced into the room.
  • the ventilator operation determining step (S20) is operated in the external air cooling mode when the first outside air cooling condition is satisfied, and when the first outside air cooling condition is not satisfied, it is determined to operate in the total heat exchange mode. .
  • the first outside air cooling condition is set in consideration of indoor and outdoor temperature, humidity, enthalpy, etc. by a plurality of sensors. Looking at the detailed parameters of the first outdoor air condition, the indoor temperature ⁇ the first set indoor temperature, the outdoor temperature ⁇ the first set outdoor temperature, the indoor temperature-outdoor temperature> the first set indoor and outdoor temperature difference, the indoor enthalpy-outdoor enthalpy> first
  • the indoor and outdoor enthalpy differences and the air cooling period include the conditions from March to November.
  • the control method of the external air cooling system includes an indoor environment determination step (S30) which is reduced and corrected to a range where the degree of pollution is smaller than the ventilation setting criteria of the ventilation determination step (S10). .
  • the indoor environment determination step (S30) is set in the TVOC ⁇ second TVOC set concentration and CO 2 ⁇ third CO 2 set concentration range, the power supply of the ventilator is turned off under the conditions that satisfy both ranges ( Off) control.
  • the feedback to the outside air cooling operation (S20) feedback (Feedback) whether the operation of the ventilation device according to the ventilation setting criteria Judging, the outside air cooling system is controlled to continuously operate in circulation.
  • the second outdoor air condition is set in consideration of indoor and outdoor temperature, humidity, enthalpy, etc. by a plurality of sensors. Looking at the detailed parameters of the second outdoor air condition, the indoor temperature ⁇ the second set indoor temperature, the outdoor temperature ⁇ the second set outdoor temperature, (room temperature-outdoor temperature> the second set indoor and outdoor temperature difference (> the first set indoor and outdoor temperature difference) )), (Indoor enthalpy-Outdoor enthalpy)
  • the second set indoor and outdoor enthalpy difference (> the set indoor and outdoor enthalpy difference) and the air cooling period includes conditions such as March to November.
  • the second outside air cooling condition is set harsher than that of the first outside air cooling condition. This is interpreted as a relationship in which the first outside air cooling condition is always established when the second outside air cooling condition is established.
  • the reason for forming the range of the second outside air cooling condition to be small is that the air supply fan 171 or the exhaust fan 173 should be operated when ventilation is required according to the ventilation setting criteria. It is to perform cooling, and when ventilation is unnecessary, it is to strict external air cooling condition to eliminate unnecessary energy consumption by the operation of the ventilation system.
  • the outside air cooling system is controlled to operate in the outside air cooling mode when the second outside air cooling condition is established, and to turn off the power of the ventilator when none of the second outside air cooling conditions are satisfied.
  • control method and the device of the waste heat recovery ventilation system having an outside air cooling function according to the present invention, it is possible to prevent the unnecessary operation of the ventilation device to maintain a comfortable indoor air environment while saving energy, and can be installed and applied to various ventilation devices Do.

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Abstract

본 발명은 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환 시키는 전열교환부로부터 열교환시켜서 상기 유입공기를 상기 실내로 공급시키는 전열교환모드 및 상기 열교환이 불필요한 경우 외기냉방유로를 통하여 외기를 상기 전열교환부에 바이패스시켜 직접 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 선택적으로 작동시키는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 제공한다. 본 발명에 의한 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 환기장치는 첫째, 실내 공기 오염도 정보에 따라 실내에 오염이 발생되었을 경우 또는 외기를 직도입하는 것이 에너지와 환경 측면에서 유리할 경우에만 선택적으로 환기장치를 가동하여 에너지를 절약할 수 있고, 둘째, 외기냉방 가능여부에 따라서 에너지 절약 측면에서 유리한 모드를 판단하여 전열교환모드 또는 외기냉방모드를 자동 선택 가동할 수 있으며, 셋째, 실내 오염도가 환기설정기준 이하인 경우에는 외기냉방 설정범위를 축소하여 불필요한 외기냉방을 억제시켜 에너지절약과 쾌적한 환경 유지가 가능한 효과가 있다.

Description

외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 그 장치
본 발명은 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 환기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환기장치의 불필요한 운전을 방지하여 에너지를 절약하면서도 쾌적한 실내 공기 환경을 유지할 수 있는 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 환기유니트(VENTILATION UNIT)라 하면, 실내 또는 실외측의공기를 강제로 인입하여 실외 또는 실내측으로 송풍시키기 위한 것으로, 주로 학교, 병원, 조리실, 오피스 건물, 지하철 역사, 지하도 상가, 터미널 대합실, 공항시설, 도서관, 박물관, 찜질방, PC방 및 사무실 등과 같은 많은 인원이 함께 이용하는 다중이용시설의 환기용으로 공조기나 청정실 등에서 외부공기를 필터링(filtering)한 이후에 실내로 유입시키는 것이며, 제어기술로는 수동운전, 타임스케줄 운전, CO2 감지에 의한 자동운전이 일반적이다.
따라서, 종래의 환기유니트의 구조는 케이싱의 일측단에 외기유입구와 내기 배출구를 형성하고, 타측단에는 외기 배출구와 내기 유입구가 형성되며, 케이싱의 내측에는 급기팬과 배기팬이 각각 설치되고, 그 내측 중앙에 전열교환부와 필터 등이 설치됨이 일반적이다.
특히, 이러한 구조를 갖는 환기유니트는 실외 공기를 급기팬에 의해 케이싱 내측으로 유입시켜 필터로 필터링 후 실내로 배출하고, 동시에 실내공기를 배기팬에 의해 케이싱 내측으로 유입시켜 필터로 필터링 후 실외로 배출하도록 된 것으로, 이러한 과정에서 전열교환부에 의해서 겨울철에는 배출되는 실내공기의 열을 흡수하여 유입되는 실외공기의 온도를 상승시켜 난방손실을 줄이고, 여름철에는 배출되는 실내공기의 냉기를 흡수하여 유입되는 실외공기의 온도를 낮추어 냉방손실을 줄이는 효과를 얻는다.
하지만, 이와 같은 기존 시스템은 중간기(봄, 가을)나 여름철 야간과 같이 외기의 온도가 적절히 낮은 상태에서도 외기를 전열교환부를 거쳐 실내로 유입할 경우, 오히려 실내의 온도가 높아져 냉방부하가 증가하는 경우가 발생될 뿐만 아니라, 상시로 실내 공기를 팬을 이용하여 외부로 배출하기 때문에 송풍 동력이 불필요하게 소모되는 문제점과 함께 실내환경의 쾌적성을 오히려 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 환기장치의 불필요한 운전을 방지하여 에너지를 절약하면서도 쾌적한 실내 공기 환경을 유지할 수 있는 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 환기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환 시키는 전열교환부로부터 열교환시켜서 상기 유입공기를 상기 실내로 공급시키는 전열교환모드 및 상기 열교환이 불필요한 경우 외기냉방유로를 통하여 외기를 상기 전열교환부에 바이패스시켜 직접 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 선택적으로 작동시키는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 내부에 수평방향으로 격판이 설치되어 제1 및 제2챔버가 형성되는 케이스와, 상기 제1챔버의 일측에 형성되는 외기흡입구와, 상기 제1챔버의 타측에 형성되고 상기 외기흡입구로 유입된 공기를 실내로 공급하는 급기구와, 상기 제1챔버의 타측에서 상기 급기구와 나란하게 배치되고 실내 공기를 흡입하는 내기흡입구와, 상기 제1챔버의 일측에서 상기 외기흡입구와 나란하게 배치되고 상기 내기흡입구로 유입된 실내 공기를 외부로 배출하는 배기구와, 상기 제1챔버 내부에 설치되며, 상기 외기흡입구와 상기 급기구를 연결하는 환기유로와, 상기 내기흡입구와 상기 배기구를 연결하는 배기유로를 포함하고, 상기 환기유로와 상기 배기유로를 가로지르도록 설치하여 배출되는 실내공기와 공급되는 외기를 서로 교차하면서 열교환시키는 전열교환부 및 상기 제2챔버에 마련되고, 상기 외기흡입구의 입구측에서 분기되어 상기 전열교환부를 경유하지 않고 상기 급기구를 통해 실내로 공기를 유입시키는 외기냉방유로를 포함하고, 상기 제1챔버는 상기 제2챔버의 상측 또는 하측에 배치되는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1챔버는 상기 제2챔버의 하측에 배치되며, 상기 필터유닛은 공기를 정화하는 필터와, 상기 제1챔버의 내측으로 상기 외기흡입구에 인접하게 배치되어 상기 필터가 하부로부터 슬라이딩 삽입되도록 가이드홈이 형성되는 필터프레임을 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 환기장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 실내 공기 오염도 정보에 따라 실내에 오염이 발생되었을 경우 또는 외기를 직도입하는 것이 에너지와 환경 측면에서 유리할 경우에만 선택적으로 환기장치를 가동하여 에너지를 절약할 수 있다.
둘째, 외기냉방 가능여부에 따라서 에너지 절약 측면에서 유리한 모드를 판단하여 전열교환모드 또는 외기냉방모드를 자동 선택 가동할 수 있다.
셋째, 실내 오염도가 환기설정기준 이하인 경우에는 외기냉방 설정범위를 축소하여 불필요한 외기냉방을 억제시켜 에너지절약과 쾌적한 환경 유지가 가능하다.
넷째, 환기장치의 운전 가동여부, 운전 중 전열교환모드와 외기냉방모드의 판단 및 환기장치 정지의 모든 과정이 자동 운전제어에 의해 편리하게 에너지를 절약하면서도 쾌적한 환경을 유지할 수 있다.
다섯째, 외기냉방유로가 설치되는 제2챔버가 제1챔버의 상측 또는 하측에 배치되어 전열교환 환기장치의 폭이 크게 감소되어 환기장치가 설치되는 공간을 효과적으로 사용할 수 있고, 시공 또한 편리하다.
여섯째, 하나의 필터를 사용하여 외부로부터 실내로 공급되는 공기의 정화는 물론 필터의 교체가 용이한 장점이 있으며, 특히 기밀유지수단을 구비하여 필터프레임 내부의 기밀을 유지시켜 공기 누설을 사전 차단하여 필터링 되지 않은 공기가 실내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 환기장치의 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 환기장치의 부분확대도이다.
도 4는 도 1에 도시된 환기장치를 포함하는 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 따른 흐름도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 따른 구성을 도시하는 구성도이다.
도 6은 도 4에 나타낸 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.
본 발명에 따른 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 설명하기에 앞서 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템을 구성하는 수단의 일 예로써 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)의 사시도, 도 2는 도 1에 나타낸 환기장치(100)의 단면도, 도 3은 도 2에 나타낸 환기장치(100)의 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)는 제1챔버(111) 및 제2챔버(113)가 형성되는 케이스(110)와, 상기 제1챔버(111)의 일측에 형성되는 외기흡입구(120a)와, 상기 제1챔버(111)의 타측에 형성되고 상기 외기흡입구(120a)로 유입된 공기를 실내로 공급하는 급기구(120b)와, 상기 제1챔버(111)의 타측에서 상기 급기구(120b)와 나란하게 배치되고 실내 공기를 흡입하는 내기흡입구(130a)와, 상기 제1챔버(111)의 일측에서 상기 외기흡입구(120a)와 나란하게 배치되고 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 외부로 배출하는 배기구(130b)와, 상기 제1챔버(111) 내부에 설치되며 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 환기유로(120)와, 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 배기유로(130)와, 상기 환기유로(120)와 상기 배기유로(130)를 가로지르도록 설치하여 배출되는 실내공기와 공급되는 외기를 서로 교차하면서 열교환시키는 전열교환부(150) 및 상기 제2챔버(132)에 마련되고 상기 외기흡입구(120a)의 입구측에서 분기되어 상기 전열교환부(150)를 경유하지 않고 상기 급기구(120b)를 통해 실내로 공기를 유입시키는 외기냉방유로(140)를 포함한다. 여기서 상기 제1챔버(111)는 상기 제2챔버(113)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 외기냉방유로(140)는 상기 제2챔버(113) 내부에 배치된다. 따라서 측방향에 상기 외기냉방유로(140)가 형성되는 것과 비교하여 상하방향에 상기 환기장치가 형성되는 것이 공간의 활용성 측면에서 효과적이다.
상기 필터유닛(160)은 공기를 정화하는 필터(161)와, 상기 제1챔버(111)의 내측으로 상기 외기흡입구(120a)에 인접하게 배치되어 상기 필터(161)가 하부로부터 슬라이딩 삽입되도록 가이드홈(165)이 형성되는 필터프레임(163)을 포함한다.
상기 필터유닛(160)의 내측, 즉 상기 외기흡기구(120a)로부터 공기가 유동하는 방향으로 상기 필터유닛(160)의 내측에는 상기 급기구(120b)와 연통하는 상기 환기유로(120) 또는 상기 외기냉방유로(140)로 유동할 수 있도록 유입공기를 선택적으로 분기(分岐)시키는 분기유로(125)가 배치된다.
이때 상기 분기유로(125)는 상기 제1댐퍼(122)에 의해 상기 환기유로(120) 또는 상기 외기냉방유로(140)가 선택적으로 차폐된다.
상기 필터유닛(160)은 상기 외기흡입구(120a)로부터 유입되는 공기를 정화하고, 상기 분기유로(125)로 배출하여 상기 환기유로(120) 및 상기 외기냉방유로(140)로 유동하는 공기는 하나의 상기 필터(161)로 필터링이 가능하다.
상기 필터프레임(163)은 상기 필터(161)가 내장되는 하우징으로써, 상기 외기흡입구(120a)를 통해 유입되는 공기가 필터링 과정 없이 상기 제1챔버(122) 내부로 유입되는 것을 방지하는 구조를 갖는다.
상기 필터프레임(163)은, 상기 필터(161)가 삽입되는 입구측에 마련되어 상기 필터프레임(163) 내부의 기밀을 유지시키는 기밀유지수단(167)을 더 포함할 수 있다.
상기 기밀유지수단(167)은 도 3에서와 같이 상기 필터프레임(163) 내부로 상기 필터(161)가 삽입되고, 상기 필터프레임(163) 내부를 차폐하는 도어나 캡이 포함된다.
또한, 상기 필터프레임(163)과 상기 필터(161) 사이에 형성되는 유격에는 필터링되지 않은 공기가 유입되는 것을 방지시키도록 실링구조가 형성될 수 있다.
상기 케이스(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부가 비어 있으며 주요 구성요소들이 장착되는 몸체 및 공기 통로 역할을 하게 된다.
상기 외기흡입구(120a)는 상기 케이스(110)의 일단(외기를 향하는 일측면)에 형성되어 외기가 유입되는 입구 역할을 하게 된다.
상기 급기구(120b)는 상기 케이스(110)의 타단(실내를 향하는 일측면)에 형성되어 상기 외기흡입구(120a)로 유입된 외부공기를 실내로 공급하는 출구 역할을 하게 된다.
즉 상기 케이스(110)의 내부에는 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로가 형성되고, 통로를 통과하는 경로 상에 상기 전열교환부(150)가 구비된다.
상기 내기흡입구(130a)는 상기 케이스(110)의 타단(실내를 향하는 일측면)에서 상기 급기구(120b)와 나란하게 형성되는데, 실내 공기를 흡입하는 입구 역할을 하게 된다.
상기 배기구(130b)는 상기 케이스(110)의 일단(외기를 향하는 일측면)에서 상기 외기흡입구(120a)와 나란하게 형성되는데, 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 외부로 배출하는 출구 역할을 하게 된다.
즉 상기 케이스(110)의 내부에는 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 통로가 형성되고, 통로를 통과하는 경로 상에 전열교환부(150)가 구비된다.
상기 전열교환부(150)는 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로와, 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 통로를 가로지르도록 설치되어 배출되는 실내공기와 공급되는 외기가 서로 교차하면서 열교환을 수행하게 된다.
상기 전열교환부(150)의 구조는 일반적인 종래의 환기유니트에 사용되는 전열교환부와 동일한 바 구체적인 설명은 생략한다.
상기 급기팬(171)은 상기 케이스(110)의 내부에 설치되고 상기 외기흡입구(120a)로부터 유입된 외기를 상기 급기구(120b)를 통하여 실내로 공급하는 동력을 발생시킨다.
즉 상기 급기팬(171)은 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로 상의 적절한 위치에 설치되면 충분한 바, 반드시 상기 급기구(120b) 내측에 설치될 필요는 없으며 상기 외기흡입구(120a) 내측에 설치될 수도 있다.
상기 배기팬(173)은 상기 케이스(110)의 내부에 설치되고 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 상기 배기구(130b)를 통하여 실외로 배출하는 동력을 발생시킨다.
상기 배기팬(173)의 경우도 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 통로 상의 적절한 위치에 설치되면 충분한 바, 반드시 상기 배기구(130b) 내측에 설치될 필요는 없으며 상기 내기흡입구(130a) 내측에 설치될 수도 있다.
상기 외기흡입구(120a)로부터 유입되는 공기를 정화하는 필터유닛(160)과, 상기 제1챔버(111)의 내부에 설치되고 상기 외기흡입구(120a)로 유입된 외기를 상기 급기구(120b)를 통하여 실내로 공급하도록 동력을 발생시키는 급기팬(171)과, 상기 제1챔버(111)의 내부에 설치되고 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 상기 배기구(130b)를 통하여 실외로 배출하도록 동력을 발생시키는 배기팬(173)과, 상기 환기유로(120)의 입구측에 설치되는 제1댐퍼(122)와, 상기 배기유로(130)의 입구측에 설치되는 제2댐퍼(132)와, 상기 급기팬(171) 및 배기팬(173)의 동력을 제어하고 상기 외기흡입구(120a)로부터 유입되는 공기의 유동경로를 제어하는 제어부(175) 및 실내 환경정보를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 감지부(미도시)를 포함한다.
상기 제1댐퍼(122)는 상기 외기흡입구(120a)의 입구 측에서 상기 분기유로(125) 내부에서 회동 가능하도록 설치되고, 상기 제어부(175)에 의하여 자동으로 개폐가 이루어진다.
상기 제2댐퍼(132)는 상기 배기구(130b)의 출구 측에 설치되고 상기 제어부(175)에 의하여 자동으로 개폐가 이루어진다.
상기 외기냉방유로(140)는 상기 분기유로(125)로 부터 분기되어 상기 전열교환부(150)를 경우하지 않고 상기 급기구(120b)의 내측으로 연결된다.
즉, 상기 외기냉방유로(140)는 상기 제1댐퍼(122)의 전단부와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로역할을 하는데, 이와 같은 상기 외기냉방유로(140)를 경유할 경우 상기 전열교환부(150)를 통과하지 않은 외기를 직접 바이패스하여 실내로 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 외기냉방 시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 외기냉방 시스템의 구성을 도시하는 구성도이며, 도 6은 도 4에 나타낸 외기냉방 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 제어부(175)는 상기 제1댐퍼(122), 제2댐퍼(132), 배기팬(173) 및 급기팬(171)의 작동을 제어하고, 실내 오염도와 실내외 온습도를 감지 및 해석하여 오염제어 운전과 외기냉방 운전을 자동으로 수행하도록 명령하는 역할을 한다.
상기 제어부(175)는 실내외 환경정보를 감지하여 그 데이터를 상기 제어부(175)로 전달하는 복수개의 센서들을 포함한다. 상기 센서들에는 실내측에 설치되는 실외 습도센서(210), 실내 습도센서(220), CO2센서(230), TVOC센서(240), 실내 온도센서(250) 및 실외 온도센서(260)를 포함한다.
상기 실외 습도센서(210) 및 실외 온도센서(260)는 상기 제1댐퍼(122)의 전단부에 설치되어 유입되는 외기의 온도와 습도를 감지하여 트랜스미터를 통하여 상기 제어부(175)로 전달하는데, 외기의 온습도를 측정할 수 있는 위치라면 반드시 상기 제1댐퍼(122)의 전단부에 설치위치가 한정되지는 않으며 설치위치를 자유롭게 선택할 수 있다.
상기 실내 습도센서(220) 및 실내 온도센서(250)는 상기 내기흡입구의 내측, 외측, 또는 실내측 벽면 일측에 설치되어 실내 공기의 온도와 습도를 감지하여 트랜스미터를 통하여 상기 제어부(175)로 전달하는데, 실내의 온습도를 측정할 수 있는 위치라면 설치위치는 특정 위치에 한정되거나 제한되지 않는다.
상기 제어부(175)는 연중 외기냉방이 가동되는 시기를 설정하여 외기냉방이 이루어지는 기간을 측정하는 타이머(270)가 구비된다. 예컨대 상기 타이머(270)는 국내 외기냉방이 필요한 시기인 초봄부터 늦가을까지 약 3월에서 11월을 설정기간으로 설정할 수 있다.
이와 같이 상기 실외 온도 및 습도센서(260, 210)와 상기 실내 온도 및 습도센서(250, 220)가 구비되는 경우 상기 제어부(175)는 상기 실외 온도 및 습도센서(260, 210)와 실내 온도 및 습도센서(250, 220)로부터 전달받은 신호에 따라 외기엔탈피와 실내엔탈피를 각각 연산하는데, 이와 같은 연산은 도 5에 도시된 연산 및 상기 제어부(175)에 탑재된 프로그램에 의해 자동적인 산출이 가능하다.
상기 CO2센서(230) 및 TVOC센서(240)는 실내의 공기환경을 감지할 수 있는 위치에 하나 또는 복수개 설치할 수 있으며, 이들 각 센서는 별개로 설치하거나 한 개의 유니트로 조합하여 설치 할 수도 있다.
상기 제어부(175)는 실내외 환경정보를 이용하여 상기 환기장치(100)의 작동을 제어할 뿐만 아니라 냉방기기 및 보일러를 함께 제어할 수 있고, 정보를 해석하여 유익한 생활정보를 제공하는 역할을 수행하기도 한다.
상기 제어부(175)는 표시 및 설정부(미도시), 연산 및 제어부(MCU), 외부신호입력부 및 출력구동부(Gateway & I/O Module) 등으로 세분화할 수도 있는데, 수동 운전이나 타임 스케줄 운전에 의해서도 전열교환 운전 및 외기냉방 운전을 선택할 수 있으며, 전열교환 운전을 선택할 경우 전열교환부(150)를 경유하는 환기가 이루어진다.
외기냉방 운전을 선택하는 경우 상기 제어부(175)는 외기냉방 기간 부합 조건, 외기온도가 외기냉방 설정 외기실내온도보다 낮은 조건, 실내온도가 외기냉방 설정 실내온도보다 높은 조건, 연산된 외기엔탈피가 실내엔탈피보다 낮은 조건에 한 가지라도 부합하지 않는 경우에는 상기 제1댐퍼(122)가 상기 외기냉방유로(140)를 차단하고, 제2댐퍼(132)를 개방하여 일반적인 전열교환 환기장치와 동일한 기능을 수행하도록 하여 공급되는 외기와 배출되는 실내공기의 열교환이 전열교환부(150)에서 이루어지도록 한다.
또한 상기의 모든 조건에 부합하는 경우에는 상기 제1댐퍼(122)가 상기 환기유로(120)를 차단하고, 제2댐퍼(132)를 개방하여 실외공기가 상기 전열교환부(150)를 경유하지 않고 직접 실내로 공급되는 외기냉방 모드로 운전하게 된다.
외기냉방 기간 부합 조건이란 해당 지역의 기후를 고려하여 미리 설정된 외기냉방이 필요한 기간으로서 국내의 경우 일반적으로 봄, 가을철(혹은 초여름 및 초가을) 또는 여름철 야간을 의미한다.
자동운전을 선택하는 경우 상기 제어부(175)는 실내공기 환경에 따른 오염제어 운전과 실내외 공기환경에 따른 외기냉방 운전을 조합하여 운전하게 되며, 이 때 오염제어 운전의 전열교환 운전은 상기 제1댐퍼(122)가 상기 외기냉방유로(140)를 차단하고, 상기 제1댐퍼(122)가 상기 환기유로(120)를 개방하고 상기 제2댐퍼(132)를 개방하여 운전하되 오염도에 따라 급기 및 배기팬(171, 173)의 단수가 1, 2, 3단으로 자동 조절된다.
즉 상기 제어부(175)는 CO2센서(230) 및 TVOC센서(240)로부터 전달받은 신호를 미리 설정된 수치와 비교하여 실내의 오염도를 판단하고, 판단된 오염도에 따라 상기 급기팬(171)과 상기 배기팬(173)의 작동을 자동 조절하는 것이다.
오염제어 운전의 외기냉방 운전과 비오염 상태에서의 외기냉방 운전은 상기 제1댐퍼(122)가 상기 외기냉방유로(140)를 개방하고, 상기 제2댐퍼(132)를 개방하여 실외 공기가 상기 전열교환부(150)를 경유하지 않고 직접 실내로 공급되도록 하며 상기 급배기팬(171, 173)은 정해진 단수에 의해 운전된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 시스템의 제어방법에 관해 설명한다. 전기한 상기 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)는 본 발명인 상기 외기냉방 시스템의 제어방법에 따르는 실시예로써 본 발명을 구현하기 위한 하나의 수단에 불과하며, 그 구성에 대한 다양한 변형을 통해 본 발명이 이루고자 하는 다른 실시예가 가능함은 물론이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명은 실내공기의 환기 여부를 판단하는 단계(S10) 및 환기설정기준에 따라 환기장치 작동판단 단계(S20)를 포함한다.
상기 환기 여부 판단단계(S10)는 실내 공기의 오염정도를 측정하고, 측정된 공기의 오염정도에 따라서 환기장치(100)의 가동 여부를 판단한다.
상기 환기 여부 판단단계(10)의 판단 조건은 휘발성 유기화합물(TVOC ; Total Volatile Organic Compounds, 이하 TVOC라 함) 또는 CO2의 설정농도 중 적어도 하나 이상의 조건이 상기 환기설정기준을 만족하면 환기를 시키도록 판단한다.
여기서 상기 환기설정기준은 TVOC ≥ 제1 TVOC 설정농도이고 CO2 ≥ 제1 CO2 설정농도 범위이거나 또는 CO2 ≥ 제2 CO2 설정농도 범위에서 설정되고, 이 두 가지 범위 중 어느 한 범위를 만족하면 환기가 필요하다고 판단한다.
이때 상기 제2 CO2 설정농도는 상기 제1 CO2 설정농도에 비하여 그 범위가 상향 설정되고, 상기 제1 CO2 설정농도 범위 이하에서는 실내에 사람이 없다고 판단하는 경우를 나타낸다.
상기 환기장치 작동판단 단계(S20)는 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준을 초과하는 경우 제1외기냉방 조건에 따라 외기냉방 여부를 판단하고, 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준 이하인 경우 제2외기냉방 조건에 따라 외기냉방 여부를 판단한다.
상기 환기장치(100)는 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환 시켜서 실내로 유입되는 공기의 온도를 낮추어 공급시키는 전열교환모드와, 열교환이 불필요한 경우 외기를 직접 바이패스(By pass) 시켜서 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 제공한다.
이때 상기 환기장치 작동판단 단계(S20)는 상기 제1외기냉방 조건을 만족하는 경우 상기 외기냉방모드로 운전되고, 상기 제1외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 전열교환모드로 운전하도록 판단한다.
상기 제1외기냉방 조건은 복수개의 센서들에 의해서 실내외 온도와 습도, 엔탈피 등을 고려하여 설정된다. 상기 제1외기냉방 조건의 상세한 파라미터를 살펴보면, 실내온도 ≥ 제1설정실내온도, 실외온도 ≥ 제1설정실외온도, 실내온도 - 실외온도 〉제1설정실내외온도차, 실내 엔탈피 - 실외 엔탈피 〉제1설정실내외엔탈피차, 및 외기냉방 기간은 3월~11월 등의 조건을 포함한다.
상기 환기장치의 가동 중, 상기 외기냉방 시스템의 제어방법은 상기 환기여부 판단단계(S10)가 가지는 환기설정기준에 비하여 그 오염정도가 적은 범위로 축소 보정된 실내환경 판단단계(S30)를 포함한다.
여기서 상기 실내환경 판단단계(S30)는 TVOC ≤ 제2 TVOC 설정농도이고 CO2 ≤ 제3 CO2 설정농도 범위에서 설정되고, 이 두 가지 범위를 모두 만족하는 조건에서는 상기 환기장치의 전원을 오프(Off) 시키도록 제어한다.
또한 상기 실내환경 판단단계(S30)가 가지는 설정 범위를 하나라도 만족시키지 못하는 경우, 상기 외기냉방 가동여부 판단 단계(S20)로 피드백(Feedback)시켜 상기 환기설정기준에 따라 상기 환기장치의 가동여부를 판단하고, 외기냉방 시스템이 연속적으로 순환하여 작동하도록 제어된다.
상기 제2외기냉방 조건은 복수개의 센서들에 의해서 실내외 온도와 습도, 엔탈피 등을 고려하여 설정된다. 상기 제2외기냉방 조건의 상세한 파라미터를 살펴보면, 실내온도 ≥ 제2설정실내온도, 실외온도 ≥ 제2설정실외온도, (실내온도 - 실외온도 〉제2설정 실내외온도차(〉상기 제1설정 실내외온도차)), (실내 엔탈피 - 실외 엔탈피 〉제2설정 실내외 엔탈피차(〉상기 설정 실내외엔탈피차) 및 외기냉방 기간은 3월~11월 등의 조건을 포함한다.
따라서 상기 제2외기냉방 조건은 상기 제1외기냉방 조건에 비하여 그 조건이 가혹하게 설정된다. 이는 상기 제2외기냉방 조건이 성립되면 상기 제1외기냉방 조건은 항상 성립되는 관계로 해석된다.
이때 상기 제2외기 냉방 조건의 그 범위를 작게 형성하는 이유는 상기 환기설정기준에 따라서 환기가 필요할 경우에는 급기팬(171) 또는 배기팬(173)을 작동시켜야 하므로, 가능하면 에너지 절약을 위하여 외기냉방을 수행하려고 하는 것이고, 환기가 불필요한 경우에는 외기냉방조건을 엄격하게 하여 환기장치의 작동에 의한 불필요한 에너지 소비를 없애기 위한 것이다.
따라서 상기 외기냉방 시스템은 상기 제2외기냉방 조건이 성립되면 외기냉방모드로 운전이 이루어지고, 상기 제2외기냉방 조건을 하나라도 만족시키지 못하는 경우 상기 환기장치의 전원을 오프시키도록 제어된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 및 그 장치에 따르면, 환기장치의 불필요한 운전을 방지하여 에너지를 절약하면서도 쾌적한 실내 공기 환경을 유지할 수 있어 다양한 환기장치에 설치 적용이 가능하다.

Claims (18)

  1. 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환 시키는 전열교환부로부터 열교환시켜서 상기 유입공기를 상기 실내로 공급시키는 전열교환모드 및 상기 열교환이 불필요한 경우 외기냉방유로를 통하여 외기를 상기 전열교환부에 바이패스시켜 직접 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 선택적으로 작동시키는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    실내 공기의 오염정도를 측정하고, 측정된 실내 공기의 오염도에 따라서 환기 여부를 판단하는 단계;
    실내 공기의 오염도가 환기설정기준을 초과하는 경우 제1외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단다고, 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준 이하인 경우 불필요한 외기냉방을 억제시키도록 외기냉방 설정범위를 축소한 제2외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단하는 환기장치 작동판단 단계를 더 포함하여,
    상기 외기냉방 가능 여부에 근거하여, 상기 전열교환모드 또는 상기 외기냉방모드 중 하나를 선택적으로 작동시키는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 환기 여부 판단 단계의 판단 조건은,
    TVOC 또는 CO2의 설정농도 중 적어도 하나 이상의 조건이 상기 환기설정기준을 만족시키는 경우 환기를 시키도록 판단하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 환기장치 작동판단 단계는,
    상기 제1외기냉방 조건을 만족하는 경우, 상기 외기냉방모드로 운전하고, 상기 제1외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 전열교환모드로 운전하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1외기냉방 조건은,
    실내온도, 실외온도, 실내외 온도차, 실내외 엔탈피차 및 연중 외기냉방기간 중 복수개에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1외기냉방 조건은,
    상기 실내온도가 제1설정실내온도보다 높고, 상기 실외온도가 제1설정실외온도보다 높으며, 상기 실내온도와 상기 실외온도의 차이가 제1설정 실내외온도차 이상 높고, 상기 실내 엔탈피와 상기 실외 엔탈피의 차이가 제1설정 실내외 엔탈피차 보다 높으며, 상기 외기냉방기간이 하나 또는 복수의 개월로 설정하여, 복수개의 파라미터에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실내의 오염도가 설정범위 이하로 떨어지는 경우 상기 환기장치의 작동을 정지시키는 실내환경 판단단계를 더 포함하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실내환경 판단단계는,
    상기 실내의 TVOC 및 CO2의 설정농도를 모두 만족시켜 쾌적한 실내환경을 유지하는 수준으로서, 상기 환기설정기준과 비교하여 그 기준이 하향 설정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 환기장치 작동판단 단계는,
    상기 제2외기냉방 조건을 만족하는 경우, 상기 외기냉방모드로 운전하고, 상기 제2외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 환기장치의 전원을 오프(Off)시키는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2외기냉방 조건은,
    실내온도, 실외온도, 실내외 온도차, 실내외 엔탈피차 및 연중 외기냉방기간 중 복수개에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2외기냉방 조건은,
    상기 실내온도가 제2설정실내온도보다 높고, 상기 실외온도가 제2설정실외온도보다 높으며, 상기 실내온도와 상기 실외온도의 차이가 제2설정 실내외온도차 이상 높고, 상기 실내 엔탈피 값과 상기 실외 엔탈피 값의 차이가 제2설정 실내외 엔탈피차 보다 높으며, 상기 외기냉방기간이 하나 또는 복수의 개월로 설정하여, 복수개의 파라미터에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  12. 내부에 수평방향으로 격판이 설치되어 제1 및 제2챔버가 형성되는 케이스;
    상기 제1챔버의 일측에 형성되는 외기흡입구;
    상기 제1챔버의 타측에 형성되고 상기 외기흡입구로 유입된 공기를 실내로 공급하는 급기구;
    상기 제1챔버의 타측에서 상기 급기구와 나란하게 배치되고 실내 공기를 흡입하는 내기흡입구;
    상기 제1챔버의 일측에서 상기 외기흡입구와 나란하게 배치되고 상기 내기흡입구로 유입된 실내 공기를 외부로 배출하는 배기구;
    상기 제1챔버 내부에 설치되며, 상기 외기흡입구와 상기 급기구를 연결하는 환기유로와, 상기 내기흡입구와 상기 배기구를 연결하는 배기유로를 포함하고, 상기 환기유로와 상기 배기유로를 가로지르도록 설치하여 배출되는 실내공기와 공급되는 외기를 서로 교차하면서 열교환시키는 전열교환부; 및
    상기 제2챔버에 마련되고, 상기 외기흡입구의 입구측에서 분기되어 상기 전열교환부를 경유하지 않고 상기 급기구를 통해 실내로 공기를 유입시키는 외기냉방유로를 포함하고,
    상기 제1챔버는 상기 제2챔버의 상측 또는 하측에 배치되는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 외기흡입구로부터 유입되는 공기를 정화하는 필터유닛;
    상기 제1챔버의 내부에 설치되고 상기 외기흡입구로 유입된 외기를 상기 급기구를 통하여 실내로 공급하는 동력을 발생시키는 급기팬;
    상기 제1챔버의 내부에 설치되고 상기 내기흡입구로 유입된 실내 공기를 상기 배기구를 통하여 실외로 배출하는 동력을 발생시키는 배기팬;
    상기 환기유로의 입구측에 설치되는 제1댐퍼;
    상기 배기유로의 입구측에 설치되는 제2댐퍼;
    상기 송풍부의 동력을 제어하고, 상기 외기흡입구로부터 유입되는 공기의 유동경로를 제어하는 제어부; 및
    실내 환경정보를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 감지부를 더 포함하는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 감지부에는,
    유입되는 외기의 온도와 습도를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 실외온습도센서; 및
    실내 공기의 온도와 습도를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 실내온습도센서가 포함되고,
    상기 제어부는,
    상기 실외온습도센서와 상기 실내온습도센서로부터 전달받은 신호에 따라 외기엔탈피와 실내엔탈피를 각각 연산하고,
    외기냉방기간에 해당하고, 외기온도가 외기냉방 설정 외기온도보다 낮고, 실내 온도가 외기냉방 설정 실내온도보다 높고, 연산된 외기엔탈피가 실내엔탈피보다 낮다는 조건을 모두 충족하는 경우에만 상기 제2댐퍼를 개방하고 상기 제1댐퍼로 상기 환기유로를 차단하며, 상기 조건 가운데 어느 하나라도 충족하지 못하는 경우에는 상기 제1댐퍼로 상기 외기냉방유로를 차단하고 상기 제2댐퍼를 개방하는 것을 특징으로 하는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 감지부에는,
    실내공기에 포함된 이산화탄소 농도를 감지하는 CO2센서;
    실내공기에 포함된 총비휘발성 유기화합물 농도를 감지하는 TVOC센서;
    실내 공기에 포함된 포름알데히드 농도를 감지하는 HCHO센서; 및,
    실내 공기에 포함된 미세먼지의 농도를 감지하는 실내먼지센서가 더 포함되고,
    상기 제어부는,
    상기 CO2센서, 상기 TVOC센서, 상기 HCHO센서, 및 상기 실내 먼지센서로부터 전달받은 신호를 미리 설정된 수치와 비교하여 실내의 오염도를 판단하고, 판단된 오염도에 따라 상기 급기팬과 상기 배기팬의 작동을 조절하는 제어를 함께 수행하는 것을 특징으로 하는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1챔버는 상기 제2챔버의 하측에 배치되고,
    상기 필터유닛은,
    공기를 정화하는 필터와, 상기 제1챔버의 내측으로 상기 외기흡입구에 인접하게 배치되어 상기 필터가 하부로부터 슬라이딩 삽입되도록 가이드홈이 형성되는 필터프레임을 포함하는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 필터프레임은,
    상기 필터가 삽입되는 입구측에 마련되어 상기 필터프레임 내부의 기밀을 유지시키는 기밀유지수단을 더 포함하는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 필터유닛의 내측에 형성되어 상기 외기흡입구로부터 유입되는 공기가 상기 환기유로 또는 상기 외기냉방유로로 유동할 수 있도록 선택적으로 분기시키는 분기유로를 더 포함하고,
    상기 제1댐퍼는 상기 분기유로 내부에 회동 가능하도록 설치되어 상기 환기유로 또는 상기 외기냉방유로를 선택적으로 차폐시키는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치.
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