KR100376814B1 - 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치에 관한 것이다. 본 풍량제어장치는 건축물 내로 향하도록 공기를 안내하는 덕트와; 덕트 내에 적어도 하나 설치되어 상기 덕트의 단면적을 조절하는 댐퍼와; 댐퍼에 인접하게 설치되어 댐퍼 내의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 댐퍼에서 조절된 단면적의 변화량에 따라 발생하는 댐퍼의 제1공기압변화량(ΔP₁)을 감지하는 댐퍼차압감지부와; 실험적으로 측정된 기준상수(K)와 댐퍼차압감지부로부터 제1공기압변화량(ΔP₁)을 ΔP=K·Q²의 공식으로 연산하여 풍량을 산출한 후에 그 풍량이 설정된 소정의 기준풍량과 일치하도록 댐퍼에게 단면적 조절용 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 이루어진 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치에 있어서; 댐퍼로부터 일정한 거리에 위치한 전방과 후방 중 어느 한 덕트영역 내에 위치하며 덕트 내에 유동되는 풍량(Q²)을 감지하는 풍량감지부와; 풍량감지부와 인접한 덕트영역 내의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 그 덕트영역 내의 제2공기압변화량(ΔP₂)을 감지하는 덕트차압감지부와; 덕트차압감지부에서 감지된 제2공기압변화량(ΔP₂)과 풍량감지부에서 감지된 풍량(Q²)으로 기준상수(K)를 산출하여 내부메모리에 저장하는 제어부를 포함함에 따라 기준상수(K)를 얻기 위한 실험적인 측정없이 즉각적인 설치가 가능하여 시간과 인력을 줄이는 경제적인 효과가 있다.

Description

이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치{wind control apparatus of duct system using the dual pressure method}

본 발명은 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축물의 덕트시스템 시공시 수많은 실험에 의하지 않고 덕트 내의 풍량과 공기압변화량을 이중 압력측정방법(DPM; dual pressure method)으로 측정하여 자동으로 설계치에 맞는 기준상수(K)치를 산출하여 내장함으로써 콘트롤러의 설계치에 따라 적정 풍량을 분배하도록 댐퍼 베인각도조정(Pre-Setting)기능을 수행하는 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 주지하는 바와 같이 빌딩 등의 종합건축물은 실내공기를 송풍기에 의하여 천정에 설치된 덕트시스템을 통하여 강제 공급하고 있으며, 특히 이 덕트시스템은 고층빌딩일 경우 소음 및 외관 또는 안전상의 문제 등으로 인하여 외부의 창문을 밀폐시키는 경우가 많기 때문에 필수적으로 설치된다.

이러한 덕트시스템은 일반적인 공기 뿐 아니라 겨울에는 온풍, 여름에는 냉풍을 공급하여 실내에서의 생활환경을 보다 더 쾌적하게 유지시켜주며, 이 공기조화 시스템이 적절치 못하면 쾌적치 못한 환경에 의하여 건강상의 위해(危害) 및 장애를 초래할 수 있다.

그러나, 종래의 덕트시스템에 있어서, 최초 건축물의 용적과 주거인원, 고도와 지리적 기상조건 등을 감안하여 내부 덕트로부터 공급되는 적정풍량은 건축법관련 설계규정에 기준하여 통상적으로 시설되며, 이 공덕트시스템은 기상조건에 따라 관리자 측에서 수동으로 제어운용하고 있는 것이다.

그런데, 이러한 수동제어에 있어서는 관리자의 숙련도에 의한 조작으로 운용되기 때문에 설계기준과 맞지 아니하여 상당한 오차가 발생하기 때문에 그 관리자는 오차를 일일이 체크하여 설계기준에 맞도록 수동제어를 계속적으로 수행하여야하는 불편함이 있으며, 결국에는 상기 관리자가 수동제어에 정확성을 기한다하더라도 상기와 같은 오차를 극복하기 어렵기 때문에 실내 주거인 등에게 부적합한 환경적인 요인을 제공하여 건강상의 위해와 장애를 주는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 1996년 12월 03일자로 건축물의 실내덕트 시스템(특허출원 제61210호)을 출원 한 바 있으며, 이 실내덕트 시스템은 건축물 내로 향하도록 공기를 안내하는 덕트와, 상기 덕트 내에 적어도 하나 설치되어 상기 덕트의 단면적을 조절하는 댐퍼와, 상기 덕트 내의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 상기 댐퍼에 인접하게 설치되어 있으며, 상기 댐퍼에서 조절된 단면적의 변화량에 따라 발생하는 덕트의 공기압 변화량을 감지하는 차압감지부와, 공기압변화량(ΔP)과 기준상수(K)에 의해 풍량(Q)의 산출을 위하여 ΔP=K·Q2의 공식을 사용하여 상기 차압감지부로부터 출력된 공기압변화량과 그에 상응하는 기준상수로부터 풍량을 산출하고, 그 풍량이 소정의 기준풍량과 일치하도록 상기 댐퍼에게 단면적 조절용 제어신호를 출력하는 제어부를 가지고 있다.

그런데, 이와 같은 실내덕트 시스템은 설치할 때마다 풍량(Q)과 공기압변화량(ΔP)을 산출하기 위하여 기준상수(K)를 수많은 실험으로 구하여 한다. 따라서, 기준상수(K)를 구하기 위하여는 거의 동일한 조건에서 실험적으로 측정하고 그 기준상수(K)의 값을 제어부에 저장하여야 하기 때문에 설치시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고, 또한 비용이 증가하여 경제적인 부담감이 가중되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 설계된 실내덕트에 시스템을 설치할 경우 수많은 실험에 의하지 않고 덕트 내의 풍량과 공기압변화량을 이중 압력측정방법(DPM; dual pressure method)으로 측정하여 자동으로 설계치에 맞는 기준상수(K)치를 산출하여 내장함으로써 콘트롤러의 설계치에 따르는 적당한 풍량이 공급될 수 있도록 댐퍼의 베인각도를 정밀하게 제어하는 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치를 나타낸 설명도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 ; 덕트 2 ; 댐퍼

3 ; 댐퍼차압감지부 4 ; 덕트차압감지부

5 ; 풍량감지부 6 ; 제어부

7 ; 키입력부 8 ; 디스플레이부

11 ; 댐퍼구동부

상기 목적은, 본 발명에 따라, 건축물 내로 향하도록 공기를 안내하는 덕트와; 상기 덕트 내에 적어도 하나 설치되어 상기 덕트의 단면적을 조절하는 댐퍼와; 상기 댐퍼에 인접하게 설치되어 상기 댐퍼 내의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 상기 댐퍼에서 조절된 단면적의 변화량에 따라 발생하는 댐퍼의 제1공기압변화량(ΔP₁)을 감지하는 댐퍼차압감지부와; 실험적으로 측정된 기준상수(K)와 상기 댐퍼차압감지부로부터 제1공기압변화량(ΔP₁)을 ΔP=K·Q²의 공식으로 연산하여 풍량을 산출한 후에 그 풍량이 설정된 소정의 기준풍량과 일치하도록 상기 댐퍼에게 단면적 조절용 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 이루어진 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치에 있어서; 상기 댐퍼로부터 일정한 거리에 위치한 전방과 후방 중 어느 한 덕트영역 내에 위치하며 덕트 내에 유동되는 풍량(Q²)을 감지하는 풍량감지부와; 상기 풍량감지부와 인접한 상기 덕트영역 내의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 그 덕트영역 내의 제2공기압변화량(ΔP₂)을 감지하는 덕트차압감지부와; 상기 덕트차압감지부에서 감지된 제2공기압변화량(ΔP₂)과 상기 풍량감지부에서 감지된 풍량(Q²)으로 기준상수(K)를 산출하여 내부메모리에 저장하는 제어부를 더 포함하는 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치를 그 실시예적인 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치를 나타낸 설명도이다.

본 풍량제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 공기를 입구에서 출구로 이송하는 유로(10)가 건축물 내로 항하도록 형성된 덕트(1)와, 상기 덕트(1)의 유로(10) 내에 다수 개 설치되어 있으며 상기 유로(10)의 단면적을 조절하여 풍량을 제한하기 위한 댐퍼(2)와, 상기 댐퍼(2)와 인접하게 설치되어 있으며 상기 댐퍼(2)의 공기압을 감지하는 압력 탭이 마련되어 상기 댐퍼(2)에서 연속적으로 조절되는 단면적의 변화량에 따라 발생하는 제1공기압변화량(ΔP₁)을 산출하는 댐퍼차압감지부(3)와, 상기 댐퍼(2)와 일정한 거리에 위치하는 덕트(1)에 배치되어 있으며 덕트(1)의 유로(10)를 따라 흐르는 유량을 감지하는 풍량감지부(5)와, 상기 풍량감지부(5)와 인접하게 설치되어 있으며 상기 풍량감지부(5)의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 상기 풍량감지부(5)의 풍량에 따르는 제2공기압변화량(ΔP₂)을 산출하는 덕트차압감지부(4)와, 상기 덕트차압감지부(4)와 상기 풍량감지부(5)로부터 기준상수(K)를 산출하여 메모리에 저장하고 상기 댐퍼(2)를 제어하기 위하여 저장된 기준상수(K)와 상기 댐퍼차압감지부(3)의 제1공기압변화량(ΔP₁)을 소정의 연산 알고리즘으로 현재 덕트(1)에 흐르는 풍량을 산출한 후에 사용자의 원하는 풍량의 공기를 공급하기 위하여 상기 댐퍼(2)를 제어하는 제어부(6)를 가지고 있다.

상기 제어부(6)는 키입력부(7)에 의해서 사용자가 원하는 기준풍량과 댐퍼(2)의 풍량을 비교하여 상기 댐퍼(2)에 제어신호를 발생하고, 현재풍량이 기준풍량에 도달할 때까지 연속적으로 상기 댐퍼(2)를 제어한다. 제어부(6)에는 상기키입력부(7)와 현재 동작되고 있는 상황을 사용자에게 알려주는 디스플레이부(8)가 연결되어 있다. 또한, 제어부(6)는 단순기억용 램메모리(미도시)와 연산을 위한 알고리즘이 내장된 롬메모리(미도시)가 조합가능하게 구성되어 있으며, 이들 메모리로부터 데이타와 상기 덕트차압감지부(4)와 상기 풍량감지부(5)의 데이타를 인출하여 연산하고 비교 및 제어신호를 발생하는 연산부(미도시)가 함께 구성되어 있다. 그리고, 도시되지 않았지만, 상기 댐퍼차압감지부(3) 및 상기 댐퍼(2)와의 전기적으로 연결하기 위한 입출력포트와, 상기 제어신호를 A/D변환하고 D/A변환하여 상기 입출력포트에 연결하기 위한 인터페이스부와, PC와 연결가능하게 설치된 RS232포트가 더 구성되어 있다.

상기 댐퍼(2)에는 상기 단면적의 크기를 조절하기 위한 베인각을 조정하는 댐퍼구동부(11)가 설치되어 있으며, 그 댐퍼구동부(11)는 상기 제어부(4)의 제어신호에 의해 상기 베인각을 조절한다. 이 때, 상기 댐퍼(2)가 다수 개일 경우, 상기 제어부(4)에 설정된 관리자의 각 풍량에 따라 조절될 수 있다. 상기 댐퍼차압감지부(3)는 압력 탭이 상기 댐퍼(2)의 전 후에 배치되어 그 각각의 압력을 감지하도록 하여 더 정확한 풍량을 산출하도록 한다. 상기 덕트차압감지부(4) 또한 상기 풍량감지부(5)의 전 후에 배치되어 그 각각의 공기압을 감기할 수 있도록 한다.

상기 풍량감지부(5)는 오리피스(orifice) 풍량계를 사용하여 그 풍량계의 값을 산출한다.

그리고, 상기 제어부(6)의 연산 알고리즘은 상기 풍량감지부(5)와 상기 덕트차압감지부(4)로부터 각각 풍량(Q²)과 제2공기압변화량(ΔP₂)을 ΔP=K·Q²의 공식으로 기준상수(K)를 산출하고, 그 기준상수(K)를 램메모리에 저장하며, 그 저장된 기준상수(K)를 인출하여 상기 댐퍼차압감지부(3)의 제1공기압변화량(ΔP₁)과 함께 ΔP=K·Q²의 공식으로 댐퍼(2)의 풍량을 산출한 후에 그 현재풍량을 상기 키입력부(7)를 통하여 사용자가 입력한 기준풍량과 비교하여 동일한지를 판단하며, 만약 동일하지 않을 경우 상기 댐퍼구동부(11)에게 제어신호를 발생하여 상기 댐퍼(2)를 제어한다. 이 때, 상기 기준풍량에 맞도록 상기 댐퍼(2)를 제어하는데, 상기 댐퍼(2)의 베인각이 변화되면서 발생하는 풍량을 순차적으로 산출하여 기준풍량과 동일한지를 연속적으로 비교하여 일치되는 베인각을 유지하도록 한다.

이와 같은 풍량제어장치의 동작은 다음과 같다.

먼저, 본 풍량제어장치를 덕트에 설치한 후에 제어부(6)는 그 덕트에 맞는 기준상수(K)를 상기 풍량감지부(5)의 풍량(Q²)과 상기 덕트차압감지부(4)의 제2공기압변화량(ΔP₂)으로부터 산출하여 거의 영구적으로 저장한다.

그러면, 제어부(6)의 키입력부(7)을 이용하여 사용자가 원하는 실내로 유입되는 공기량 즉 소정의 기준풍량이 공급되도록 해당하는 댐퍼(2)의 동작명령을 입력한다. 이 때, 디스플레이부(8)에 기준풍량과 동작상황이 표시된다. 제어부(6)는 상기 댐퍼(2)의 베인각도를 임의의로 움직여 댐퍼차압감지부(3)의 압력 탭(미도시)에서 감지되는 공기압으로부터 제1공기압변화량(ΔP₁)을 일시적으로 저장하고,ΔP=K·Q²의 공식을 이용하여 상기 제1공기압변화량(ΔP₁)과 상기 기준상수(K)로부터 댐퍼(2)의 현재풍량을 산출한다. 이어, 상기 현재풍량을 상기 기준풍량과 비교하여 일치될 때까지 상기 댐퍼(2)의 베인각도를 연속적으로 조절하여 동일한 풍량으로 유지되도록 제어한다.

본 발명은 설계된 실내덕트에 시스템을 설치할 경우 수많은 실험에 의하지 않고 덕트 내의 풍량과 공기압변화량을 이중 압력측정방법(DPM; dual pressure method)으로 측정하여 자동으로 설계치에 맞는 기준상수(K)치를 산출하여 내장함으로써 콘트롤러의 설계치에 따르는 적당한 풍량이 공급될 수 있도록 댐퍼의 베인각도를 정밀하게 제어할 수 있어 즉각적인 설치가 가능할 뿐만 아니라 시간과 인력을 줄이는 경제적인 효과가 있다.

Claims (1)

1. 건축물 내로 향하도록 공기를 안내하는 덕트와;

   상기 덕트 내에 적어도 하나 설치되어 상기 덕트의 단면적을 조절하는 댐퍼와;

   상기 댐퍼에 인접하게 설치되어 상기 댐퍼 내의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 상기 댐퍼에서 조절된 단면적의 변화량에 따라 발생하는 댐퍼의 제1공기압변화량(ΔP₁)을 감지하는 댐퍼차압감지부와;

   실험적으로 측정된 기준상수(K)와 상기 댐퍼차압감지부로부터 제1공기압변화량(ΔP₁)을 ΔP=K·Q²의 공식으로 연산하여 풍량을 산출한 후에 그 풍량이 설정된 소정의 기준풍량과 일치하도록 상기 댐퍼에게 단면적 조절용 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하여 이루어진 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치에 있어서;

   상기 댐퍼로부터 일정한 거리에 위치한 전방과 후방 중 어느 한 덕트영역 내에 위치하며 덕트 내에 유동되는 풍량(Q²)을 감지하는 풍량감지부와;

   상기 풍량감지부와 인접한 상기 덕트영역 내의 공기압을 감지하는 압력 탭이 내장되고 그 덕트영역 내의 제2공기압변화량(ΔP₂)을 감지하는 덕트차압감지부와;

   상기 덕트차압감지부에서 감지된 제2공기압변화량(ΔP₂)과 상기 풍량감지부에서 감지된 풍량(Q²)으로 기준상수(K)를 산출하여 내부메모리에 저장하는 제어부

   를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이중압력법을 이용한 실내덕트시스템의 풍량제어장치.