KR100329326B1 - 통합 냉방 및 환기시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 통합 냉방 및 환기시스템에 관한 것으로서 특히, 아파트와 같은 다세대로 구성되는 주거용 건물에 적용되는 것으로, 냉각수 순환을 이용한 냉방 및 환기 시스템과 주방 환기 시스템을 통합 구성하여 실내를 냉방 및 환기시키는 동시에 공기의 흐름이 주방에서 거실로 확산되는 것을 방지하며, 주방을 환기시키기 위한 것으로서, 주방의 배기 후드(10) 일측의 천장에 설치되는 흡입부(110)와, 상기 흡입부(110)와 건물의 환기부(20)를 연결하여 설치되는 배기덕트(120)와, 천장에 설치되어 오염물질을 상기 흡입부(110)로 포집하는 포집수단(130)과, 상기 배기덕트(120)의 단부에 설치되어 기후에 따라 열기를 선택적으로 유입 및 배출시키는 전열교환기(140)로 구성되는 주방 환기시스템(100)과; 차단된 외부로부터 외기를 유입시키는 유입구(210)와, 상기 외기를 걸러주는 필터부(220)와, 상기 외기를 일차적으로 열교환시키고 제습시키는 1차열교환부(230)와, 상기 외기를 유입하는 구동력을 제공하는 팬(240)과, 상기 외기를 이차적으로 열교환시키는 실내기부(250)로 구성되는 냉방 열교환부(200)와; 상기 냉방 열교환부(200)에 냉각수를 공급하는 냉열원시스템(300)으로 구성되어, 실내공기를 쾌적화시킴과 동시에 주방에서 거실로의 기류를 방지하여 조리시 주방에서 발생하는 열과 냄새가 실내로 확산되는 것을 방지하며, 주방의 공기를 냉방 및 환기시키는 것이다.
Description
본 발명은 통합 냉방 및 환기시스템에 관한 것으로서 특히, 아파트와 같은 다세대로 구성되는 주거용 건물에 적용되는 것으로, 냉각수 순환을 이용한 냉방 및 환기 시스템과 주방 환기 시스템을 통합 구성하여 실내를 냉방 및 환기시키는 동시에 공기의 흐름이 주방에서 거실로 확산되는 것을 방지하며 주방을 환기시킴으로서, 주택의 실내를 저렴한 비용으로 효과적으로 냉방 및 환기시킴과 동시에 주방에서 조리시 발생하는 냄새와 열을 효과적으로 방출시키며 쾌적한 주방환경을 제공하고, 열을 회수하는 수단을 구성하여 열부하를 감소시키고, 결로의 형성을 방지하는 통합 냉방 및 환기시스템에 관한 것이다.
대형음식점이나 호텔 또는 주택의 실내공기의 주 오염원은 주방에서 취사시 발생하는 발열과 냄새 및 기름증기 등의 각종 유해물질이라는 사실은 잘 알려져 있다.
또한 주방에서의 발열은 대부분 불순물을 포함한 대류열과 복사열의 형태로 발생되는데, 이러한 열량은 장비, 표면온도, 및 보온정도에 따라 다르며, 상기와 같은 발열에 의하여 공기가 가벼워져 불순물과 함께 상승하여 확산되어 실내를 오염시키게 된다.
도 1은 종래의 주방 환기시스템을 나타내는 개략도로서, 일반적으로 가정에서는 주방의 조리대(1)의 상부에 후드(2)를 설치하여 주방의 조리시에 발생하는 오염물질을 외부로 배출하게 된다.
그러나 상기의 일반적인 후드(2)는 설치시 오염물질의 대략 70% 정도만을 배출시킬 수 있고, 나머지 30%의 오염물질은 열로 인하여 상승하여 집의 천장을 타고 거실이나 방 등의 집의 다른 곳으로 확산되어 집 전체를 오염시키게 된다.
더욱이 시간이 지남에 따라서 상기 후드(2)에는 기름때가 축적되게 되고, 오염물질을 배출시키는 효율이 점점 감소하여 제 역할을 하지 못하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 개선된 주방 환기시스템의 한 예로서는, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 주방의 조리대(1) 상부에 설치되는 후드(2)와, 이 후드(2)의 일정거리 떨어진 곳의 천장에 설치되는 별도의 배기구(3)와, 주방의 입구에 설치되는 에어커튼장치(4)로 구성되는 환기시스템이 있다.
상기의 환기시스템은 후드(2)가 처리하지 못하는 오염물질이 열과 함께 상승하였을 경우에 배기구(3)에서 흡입하여 실외로 배출시키며, 상기 배기구(3)에서도 처리되지 못한 오염물질이 주방 밖으로 확산되는 것을 방지하기 위해 주방의 입구에 에어커튼장치(4)를 설치하는 것이다.
그러나 상기 배기구(3)의 배기효과는 일반적으로 배기구의 직경의 6배 이상이 되는 거리의 물질은 흡입이 불가능하고, 나머지 오염물질은 주방 내를 순환하게 되어, 주방이 오염되는 문제점이 있다.
더구나 상기 에어커튼장치(4)에 의하여 실내 공조기에 의한 공조효과가 주방에는 미치지 않고 차단되므로, 전반적으로 주방이 쾌적하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
상기 단점들을 개선하기 위한 다른 예로는 본 출원인에 의한 발명인 출원번호 10-1999-031092의 주방 환기설비 시스템을 들 수 있다.
상기 주방 환기설비 시스템은 주방의 배기 후드의 상부에 별도의 흡입부를 구성하여 상기 배기 후드에서 배출시키지 못한 열과 냄새를 배출시키도록 하며, 주변으로 확산되어 열에 의하여 상승하는 이물질과 냄새를 포집하여 상기 흡입부로 이송시키는 포집수단을 구성하여 주방을 환기시키기 위한 것이다.
그러나 상기와 같은 주방 환기설비 시스템도 조리에 의해 고열이 발생하지 않을 때는 주변으로 퍼지는 이물질과 냄새가 상승하지 않고 확산되므로, 이를 효과적으로 처리할 수 없는 단점을 포함하고 있었다.
본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 주택의 실내를 저렴한 비용으로 효과적으로 냉방 및 환기시킴과 동시에, 주방에서 조리시 발생하는 냄새와 열을 효과적으로 방출시키며 쾌적한 주방환경을 제공하고, 열을 회수하는 수단을 구성하여 열부하를 감소시키고, 결로의 형성을 방지하는 통합형 냉방 및 환기시스템을 제공하고자 한다.
이러한 본 발명은 냉수순환을 이용한 냉방 및 환기 시스템과 주방 환기 시스템을 통합하여 구성하여 실내를 냉방 및 환기시키는 동시에 공기의 흐름이 주방에서 거실로 확산되는 것을 방지하며 주방을 환기시킴으로써 달성된다.
도 1은 종래의 주방 환기시스템을 나타내는 개략도,
도 2는 종래의 개선된 주방 환기시스템을 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템을 나타내는 개략도,
도 4는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템의 전열교환기를 나타내는
개략도,
도 5는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템의 실내기부를 나타내는 개략도,
도 6a는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템을 적용한 주택의 평면도,
도 6b는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템을 도 6a의 주택에 적용한
경우의, 높이 0.4m에서의 기류의 패턴을 시뮬레이션을 통하여
나타내는 도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 주방 환기시스템 110 : 흡입부
120 : 배기덕트 130 : 포집수단
140 : 전열교환기 200 : 냉방 열교환부
210 : 유입구 220 : 필터부
230 : 1차열교환부 240 : 팬
250 : 실내기부 300 : 냉열원시스템
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템을 나타내는 개략도로서, 본 발명은 주방의 배기 후드(10) 일측의 천장에 설치되는 흡입부(110)와, 상기 흡입부(110)와 건물의 환기부(20)를 연결하여 설치되는 배기덕트(120)와, 천장에 설치되어 오염물질을 상기 흡입부(110)로 포집하는 포집수단(130)과, 상기 배기덕트(120)의 단부에 설치되어 기후에 따라 열기를 선택적으로 유입 및 배출시키는 전열교환기(140)로 구성되는 주방 환기시스템(100)과; 실내와 차단된 외부로부터 외기를 유입시키는 유입구(210)와, 상기 외기를 걸러주는 필터부(220)와, 상기 외기를 일차적으로 열교환시키고 제습시키는 1차열교환부(230)와, 상기 외기를 유입하는 구동력을 제공하는 팬(240)과, 상기 외기를 이차적으로 열교환시키는 실내기부(250)로 구성되는 냉방 열교환부(200)와; 상기 냉방 열교환부(200)에 냉각수를 공급하는 냉열원시스템(300)으로 구성되어, 실내공기를 쾌적화시킴과 동시에 주방에서 거실로의 기류를 방지하여 조리시 주방에서 발생하는 열과 냄새가 실내로 확산되는 것을 방지하며 주방의 공기를 냉방 및 환기시키는 것을 특징으로 한다.상기 포집수단(130)은 천장면을 따라 공기를 토출함으로써, 주변의 공기를 포집하는 것으로서, 천장면을 따라 공기를 고속으로 수평으로 토출하게 되면 토출부분의 압력이 낮아지는 코안다원리를 이용한 것으로서, 적은 양의 공기를 토출한다 할지라도 압력이 낮아지면서 주변의 공기를 빠르게 유인하여 주변의 공기를 포집함으로써 포집 효율을 극대화시키기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템의 전열교환기를 나타내는 개략도로서, 상기 전열교환기(140)는 여름철에는 배기경로(141)를 통하여 공기의 흐름과 함께 열을 방출시키고, 겨울철에는 흡기경로(142)를 통하여 상기 배기 후드(10)의 배출열을 다시 회수하도록 하여, 열부하를 감소시키도록 하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템의 실내기부를 나타내는 개략도로서, 상기 실내기부(250)는 외기를 상기 냉각수에 열교환시켜 실내로 토출시켜 공기의 대류를 이용하여 열교환시키는 능동형실내기(251)와, 상기 냉각수에 접촉하는 표면적이 넓은 핀을 구성하여 열의 복사를 이용하여 열교환시키는 수동형실내기(252)와, 상기 능동형실내기에 외기를 유입하는 나선덕트(253)로 구성된다.
대체로, 상기 능동형실내기(251)는 외부와 접해있는 거실측에 하나 설치되고, 상기 수동형실내기(252)는 각 방과 주방 등에 필요한 수만큼 설치된다.
상기 냉열원시스템(300)은 상황이나 환경에 따라 중앙공급식 또는 개별공급식 냉열원시스템을 사용할 수 있으며, 중앙공급식 냉열원시스템의 한 예로, 심야전기를 이용하여 물을 얼린 후 낮에 냉방에 이용하는 빙축열시스템을 이용할 수도 있다.
도 6a는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템을 적용한 주택의 평면도이고,도 6b는 본 발명의 통합 냉방 및 환기시스템을 도 6a의 주택에 적용한 경우, 높이 0.4m에서의 기류의 패턴을 시뮬레이션을 통하여 나타내는 도로서, 보다 정확히는 도 6a의 A 부분에 적용된 기류 패턴을 나타낸 도이다.
전체 기류는 화살표로 도시되듯이, 도 6b의 상부의 유입부(능동형실내기에 의함)에서 퍼져나가고, 주방(좌측 하단부분)에서 나오는 기류는 전혀 없음을 나타내고 있다.
상기 시뮬레이션은 컴퓨터를 이용한 유체 해석 방법을 사용하였고, 이는 건축물과 같은 복잡한 형상을 갖는 공간에서의 유동 현상을 해석하기 위하여 해석 공간을 일련의 제어 체적 또는 요소들로 근사시키는 수치 해석적 방법으로 각 요소내의 기류는 질량 보존법칙 및 운동량 보존의 지배 방정식을 충족시키도록 다양한 방법에 의하여 모델링된다.
전산 유체 해석을 위한 컴퓨터 프로그램에는 CFX, PHOENICS, Fluent, Star-CD 등이 있으며, 본 연구에서는 최근 건축 분야에서 활용 빈도가 높아지고 있는 PHOENICS 프로그램을 이용하였다.
이하, 상기 도 3 내지 도 6b를 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 주방에서의 환기작용을 설명하면, 주방에서 조리에 의하여 발생하는 열 및 냄새는 주방에 일반적으로 설치되어 있는 배기 후드(10)를 통하여 대략 70% 정도가 배출되고, 나머지는 열과 함께 상승하여 흡입부(110)로 흡입되어 배기덕트(120)를 통하여 배출된다. ("공동주택에 있어서 주방의 공기환경 개선에 관한 연구", 중앙대학교, 전주영, 1994.6, "공동주택의 주방 배기시스템 개선에 관한 연구", 중앙대학교, 이상수, 1994, 12 참조)
상기 흡입부(110)에도 흡입되지 못한 나머지는 상승하여 포집수단(130)에서 면상으로 토출되는 공기에 의하여 포집되어 상기 흡입부(110)로 흡입된다.
또한, 그다지 많은 열을 포함하지 않아서 상승하지 않고 주변으로 퍼지는 이물질과 냄새는 도 6b에서 도시하듯이, 상기 냉방 열교환부(200)에서 토출되는 공기에 의하여 주방으로의 기류가 형성되어 주방을 빠져나가지 못하고, 상기 냉방 열교환부(200)의 실내기부(250)의 능동형실내기(251)에서 토출되는 기류에 의하여 다시 상기 흡입부(110), 포집수단(130) 및 배기 후드(10)를 통하여 외부로 배출되는 것이다.
이하, 특정 환경에 적용한 본 발명의 열교환작용을 설명하면 다음과 같다.본 작용 효과를 설명하기 위하여 적용한 조건은 다음과 같다.거실크기 : 4.2m (길이) * 2.7m (폭) * 3m (층고)창의 크기 :2.7m (길이) * 1.5m (폭)실내부하 : 700W (60 ~ 65W/m2)일사량 : 250W재실자 : 100W기타, 전열기기 : 200W전등 : 150W최소외기량 : 27.216 l/s*m2거주역에서의 잔류풍속 : 0.25m/s급기량 : 2.4 l/s*m2상기한 냉열원시스템(300)에서는 대략 9℃의 냉각수가 상기 냉방 열교환부(200)로 유입된다.
상기의 9℃의 냉각수는 먼저 상기 1차열교환부(230)로 유입되고, 이 1차열교환부(230)에서 외기와 일차적으로 열교환하여, 상기와 같은 조건 하에서, 여름철의 외기의 온도를 32℃라 한다면 열교환 후 냉각수는 대략 10.5℃가 되고, 상기 외기는 15.5℃(습공기선도상에서 냉각수온도 9℃, 외기온도 32℃를 이용한 노점온도)로 냉각되어 실내기부의 능동형실내기(251)로 이송된다. 이 과정에서 일차적인 제습작용도 함께 이루어지게 된다.
이후 상기 능동형실내기(251)에서 상기의 냉각 외기를 실내로 토출시킴과 동시에, 상기 수동형실내기(252)에서는 실내의 공기와 복사를 통하여 열교환되게 된다.상기와 같은 상황에서 급기의 냉방능력은 195W이고, 능동령실내기(251)에 요구되는 냉방용량은 전체 냉방능력(실내부하: 700W)에서 상기값을 뺀 505W가 되고, 이를 적용할 경우에 냉수온도의 상승분은 2.04K이다.
따라서, 이 과정에서 실내기의 온도를 대략 26℃라 할 경우에 냉각수의 온도는 대략 16 ~ 17℃(15.5 + 2.04)로 높아져서 다시 냉열원시스템(300)으로 귀환되고, 실내 공기의 온도는 그만큼 낮아지게 되는 것이다.
이상과 같은 본 발명은 주택의 실내를 저렴한 비용으로 효과적으로 냉방 및 환기시킴과 동시에 주방에서 조리시 발생하는 냄새와 열을 효과적으로 방출시키며 쾌적한 주방환경을 제공하고, 열을 회수하는 수단을 구성하여 열부하를 감소시키고, 결로의 형성을 방지하는 효과가 있는 발명인 것이다.
Claims (3)
- 주방의 배기 후드 일측의 천장에 설치되는 흡입부와, 상기 흡입부와 건물의 환기부를 연결하여 설치되는 배기덕트와, 천장에 설치되어 오염물질을 상기 흡입부로 포집하는 포집수단과, 상기 배기덕트의 단부에 설치되어 기후에 따라 열기를 선택적으로 유입 및 배출시키는 전열교환기로 구성되는 주방 환기시스템과;실내와 차단된 외부로부터 외기를 유입시키는 유입구와, 상기 외기를 걸러주는 필터부와, 상기 외기를 일차적으로 열교환시키고 제습시키는 1차열교환부와, 상기 외기를 유입하는 구동력을 제공하는 팬과, 상기 외기를 이차적으로 열교환시키는 실내기부로 구성되는 냉방 열교환부와;상기 냉방 열교환부에 냉각수를 공급하는 냉열원시스템으로 구성되어,실내공기를 쾌적화시킴과 동시에 주방에서 거실로의 기류를 방지하여 조리시 주방에서 발생하는 열과 냄새가 실내로 확산되는 것을 방지하며 주방의 공기를 냉방 및 환기시키는 것을 특징으로 하는 통합 냉방 및 환기시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 실내기부는 외기를 상기 냉각수에 열교환시켜 실내로 토출시켜 공기의 대류를 이용하여 열교환시키는 능동형실내기와, 상기 냉각수에 접촉하는 표면적이 넓은 핀을 구성하여 열의 복사를 이용하여 열교환시키는 수동형실내기로 구성되는 것을 특징으로 하는 통합 냉방 및 환기시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 전열교환기는 여름철에는 공기의 흐름과 함께 열을 방출시키고, 겨울철에는 상기 배기 후드의 배출열을 다시 회수하도록 하여, 열부하를 감소시키도록 하는 것을 특징으로 하는 통합 냉방 및 환기시스템.
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- 1999-09-03 KR KR1019990037367A patent/KR100329326B1/ko not_active IP Right Cessation
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