KR100506405B1 - 이중 덕트에 의한 열회수 방식을 이용한 환기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르는 환기장치는 실외기와 실내공간을 연결하여 외기와 내기가 흘러가는 2중덕트를 길이방향으로 설치된 분리판에 의해서 급기부와 배기부로 분리시켜, 상기 2중덕트 내부를 통과하는 외기와 내기가 서로 자연스럽게 분리판을 통해서 열교환되도록 하여 실외기에 별도의 열교환기를 설치할 필요가 없으며, 덕트의 설치부피가 줄어들어 건물의 구조체에 매립설치할 수 있어, 건물의 천장 높이를 줄일 수 있다.

Description

이중 덕트에 의한 열회수 방식을 이용한 환기 장치{Ventilation Apparatus Using Heat Exchange by Double Duct}

본 발명은 내기와 외기의 온도차에 의한 열교환으로 폐열을 회수하는 방식을 사용하여 실내를 환기시키는 환기 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 주택의 내부에 분리된 공간(방, 거실, 욕실 등)들과 실외를 연결하는 덕트의 내부에서 외기와 내기가 이동하는 동안에 서로 열교환하도록 하여 열을 회수할 수 있는 환기 장치에 관한 것이다.

최근 사무공간이나 주거공간이 밀집화되고 대형화되어 가면서 열효율이 좋고 안정성이 있는 중앙냉난방 설비를 많이 사용하고 있으며, 창문은 환기용으로 보다는 채광용으로 그 용도가 변모해가고 있다. 따라서, 이러한 밀폐된 공간에서 내기와 외기를 순환시켜 실내를 쾌적한 공기로 유지시키는 환기 장치가 중요시되고 있다. 일반적으로 환기 장치는 도 1에서 나타낸 것과 같이 건물의 일측에는 실외기(10)가 설치되며, 상기 실외기(10)는 급기덕트(11) 및 배기덕트(12)에 의해 건물 천장을 통해 건물 내부의 밀폐된 공간(20)과 연통된다. 도 2를 참조하면, 실외기(10) 내부에는 배기덕트(12)를 통해서 실내(20)에서 내기를 흡입하여 건물의 외부로 배기구(14)를 통해서 배출할 수 있도록 배기팬(미도시)을 구비한 배기챔버(15)와, 외기를 흡입구(13)를 통해서 흡입하여 건물의 내부로 급기덕트(11)에 의해 실내로 공급하는 급기팬(미도시)을 구비한 급기챔버(16)를 포함한다. 상기 급기덕트(11)의 흡입구(13)에는 필터(17)가 설치되어 있어 흡입되는 공기에 함유된 불순물들을 제거할 수 있도록 한다. 또한, 실외기(10) 내부의 급기챔버(16)와 배기챔버(15)사이에는 배기팬과 급기팬을 통과한 내기와 외기가 서로 열교환에 의해서 열을 회수하여 온도를 보상할 수 있도록 하는 열교환기(19)를 구비하고 있다. 배기챔버(15)와 열교환기(19) 사이에는 필터(18)가 설치되어, 배기챔버(15)를 지나 열교환기(19)에서 열교환하는 내기에 포함된 불순물을 제거한다.

이와 같은 구성에 의해서 종래의 환기 장치는 내기를 실외로 배출시키고, 실외의 신선한 공기를 실내로 공급시키는 작용을 하며, 이와 동시에 열교환기(19)를 구비하고 있어 환기시 실내에서 배출되는 공기로부터 열을 회수하여 회수된 열을 실내로 재공급함으로써 에너지를 절감시킬 수 있는 동시에 실내의 온도에는 급격한 변화를 일으키지 않도록 한다. 설명하지 않은 30은 댐퍼로서 내기 및 외기의 흐름에 역류가 발생하지 않도록 하는 작용을 하며, 설명하지 않은 31은 소음기로서 실외기의 진동에 의한 소음을 흡수하는 작용을 한다.

하지만, 종래의 환기 장치는 실외기 내에는 내기와 외기를 열교환시키기 위한 별도의 열교환기(19)를 설치하여야 하는 문제점이 있으며, 또한 실외기(10)와 실내공간 사이에 다수개의 급기덕트(11a,11b,11c,...)와 배기덕트(12a,12b,12c,.. .)가 별도로 설치되어야 하므로, 다수개의 밀폐된 공간을 구비한 다층 주택의 경우 급기 및 배기덕트가 차지하는 설치 부피가 비대해져, 급기 및 배기덕트를 층과 층사이의 구조물 자체에 매립설치 되는 경우 구조물의 강도가 저하되기 때문에 구조물 내에 매립설치할 수 없다. 따라서, 상기 덕트를 위한 별도의 설치공간이 필요하게 되고 이에 따라, 천장의 높이가 높아져 전체 건물의 높이 높아지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 내기와 외기가 덕트 내를 이동하면서 자연스럽게 서로 열교환이 일어날 수 있도록 급기부와 배기부가 분리판에 의해 분리된 2중덕트를 사용하여 실내를 환기할 수 있도록 함으로써 별도의 열교환기를 실외기에 설치할 필요가 없는 환기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 급기덕트와 배기덕트를 분리하여 사용하지 않고 하나의 2중덕트 내에 분리판에 의해서 분리된 급기부와 배기부를 함께 구성함으로써 2중덕트의 설치 부피를 줄일 수 있으며, 또한 2중덕트를 구조물의 강도를 저하시키지 않고 다층 건물의 층과 층 사이의 구조물에 매립하여 설치할 수 있는 환기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 덕트를 통하여 외기와 내기를 교환시켜 신선한 공기를 실내에 공급하는 환기장치로서, 외기를 실내로 공급하기 위한 급기팬이 설치된 급기챔버와, 내기를 실외로 배기시키기 위한 배기팬이 설치된 배기챔버로 구성되며, 상기 급기챔버 및 배기챔버가 다수개의 급기연결구 및 배기연결구와 연결되는 실외기와; 내부 길이방향으로 설치된 분리판에 의해서 급기부와 배기부로 나뉘어져 상기 급기부와 배기부의 일단은 각각 상기 실외기의 급기연결구 및 배기연결구와 연결되며, 타단은 주택의 실내와 연통되는 2중덕트로 구성되며, 상기 2중덕트내에서 외기와 내기가 서로 상기 분리판을 통해서 열교환되도록 하며, 덕트의 설치부피를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 2중덕트는 실내의 천장에 설치된 디퓨져부에 의해서 실내와 연통되도록 설치되며, 상기 디퓨져부는 상기 2중덕트에서 실내로 향하여 소정의 경사를 가지고 확장되는 형상을 가지는 환기장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 실외기의 급기챔버와 배기챔버는 바이패스 밸브를 구비한 바이패스관에 의해서 서로 연통되며, 상기 급기챔버 입구부와 상기 바이패스관에는 필터가 삽입 설치되어 흡입되는 공기를 걸러주어 신선한 공기를 실내에 공급할 수 있도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 환기장치의 구성을 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따르는 2중덕트에 의한 열회수 방식을 이용한 환기 장치의 전체적인 구성도이며, 도 4는 도 3의 실외기를 확대한 단면도이며, 도 5의 (a)는 도 3의 2중덕트를 확대한 도면이며, 도 5의 (b)는 도 3에서 실내에 설치된 2중덕트의 디퓨져부를 확대한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따르는 환기장치는 크게 실외와 연통되어 있는 실외기(40)와, 상기 실외기(40)와 각각의 실내(20)를 연결하는 2중덕트(70)로 구성되어 있다. 실외기(40)는 실외에 설치될 수 있으며, 경우에 따라서는 실내에 설치되어 단지 흡입구(41) 및 배출구(42)가 실외와 연통되도록 설치될 수 있다.

도 4를 참조하면, 실외기(40)의 내부에는 일측은 실외와 연통되는 흡입구(41) 및 배출구(42)를 구비하고 타측에는 상기 2중덕트(70)와 연결되는 급기연결구(43) 및 배기연결구(44)가 형성되어 있는 급기챔버(50)와 배기챔버(60)로 구성되어 있다. 상기 하나의 급기연결구(43)와 하나의 배기연결구(44)는 도 3에서와 같이 분기관(45)에 의해 각각 하나의 2중덕트(70)에 연결된다. 또한, 급기챔버(50)는 외기를 흡입하여 실내로 공급하기 위한 급기팬(51)을 구비하고 있으며, 배기챔버(60)도 실내로부터의 내기를 흡입하여 실외로 내보내기 위한 배기팬(61)을 구비하고 있다. 또한, 급기챔버(50)의 흡입구(41)측에 필터(52)가 설치되어 있어 실외로부터 흡입되는 외기 내에 포함된 불순물들을 제거할 수 있도록 한다. 상기 필터(52)는 일정한 기간이 경과하면 교환할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.

상기 급기챔버(50)와 배기챔버(60)는 바이패스관(53)에 의해 연결되어 있으며, 상기 바이패스관(53)은 바이패스밸브(54)의 조정에 의해서 필요시 개방될 수 있다. 상기 바이패스밸브(54)에 의해서 바이패스관(53)이 개방되면, 배기챔버(60)에서 실외로 배출되는 공기가 다시 급기챔버(50)로 흡입되어 실내로 공급된다. 이는 실외의 조건이 악화되는 등 외기를 흡입할 수 없을 경우 사용될 수 있다. 또한, 바이패스관(53)에는 필터(55)가 설치되어 있어 실내에서 발생한 먼지나 열원으로부터 발생한 유해물질을 제거하도록 하여 다시 급기챔버(50)를 통해서 신선한 공기를 실내로 공급할 수 있도록 한다.

또한, 상기 흡입구(41), 배출구(42) 및 상기 바이패스관(53)에는 공기의 흐름의 역류를 방지하는 댐퍼(도 4에 미도시)가 설치될 수 있다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 실외기(40)의 급기챔버(50)와 배기챔버(60)를 통과하는 외기와 내기는 본 발명에 따르는 급기부(71)와 배기부(72)가 함께 형성된 2중덕트(70)를 통해서 실내 또는 실외로 급기 또는 배기된다. 또한, 실외기(40)와 2중덕트(70) 사이에는 각각의 덕트에는 선택적으로 개폐할 수 있는 밸브를 포함하는 제어부(미도시)가 설치되어 각각의 실내를 선택적으로 환기시킬 수 있다. 상기 2중덕트(70)는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 본 실시예에서는 원형인 덕트에 대해서 설명한다. 원형의 2중덕트(70)는 길이방향을 따라 분리판(73)에 의해서 내부 공간이 급기부(71)와 배기부(72)로 분리되어 있다. 상기 2중덕트(70)는 일반적으로 PVC (PolyVinylChloride, 폴리염화비닐)재질 또는 PE(PolyEthylene, 폴리에틸렌)재질을 사용한다.

상기 급기부(71)는 실외기(40)의 급기챔버(50)의 급기연결구(43)에 분기관(45)에 의해서 연결되며, 배기부(72)는 배기챔버(60)의 배기연결구(44)와 분기관(45)에 의해서 연결된다. 따라서, 하나의 2중덕트(70) 내에서 분리판(73)을 사이에 두고 외기와 내기가 서로 흘러가면서 서로 온도차에 의해서 분리판(73)을 통해서 도 5의 화살표로 나타낸 것과 같이 열교환이 이루어져 서로 온도를 보상할 수 있도록 한다. 이에 따라, 실내로 들어가는 외기가 실내로부터 나오는 내기와 온도차가 별로 없도록 하여 실내에 있는 사람에게 온도차에 의한 온도변화를 느끼지 못하도록 하여 쾌적한 느낌을 가질 수 있도록 한다.

또한, 도 3의 2중덕트의 설치를 확대한 'A'를 참조하면, 2중덕트(70)는 그 부피가 종래의 덕트에 비해서 축소되어서 다층 건물의 층과 층사이의 구조물(21)에 매립 설치될 수 있으며, 부피가 작아 구조물(21)의 강도에는 영향을 미치지 않는다. 따라서, 종래와 같이 별도의 덕트 설치공간을 마련할 필요가 없어지게 된다. 또한, 상기 2중덕트(70)가 상기 구조물(21)에 매립되어 있기 때문에 상기 구조물(21)과 2중덕트(70) 내부를 흐르는 외기 및 내기와 열교환이 일어나게 되어 상기 구조물(21)에 저장된 열을 회수할 수 있다. 이에 따라 실내로 들어가는 내기의 온도가 실내의 온도와 차이가 없도록 하여 사람에게 급격한 온도변화에 의한 불쾌감을 주지 않는다.

상기 2중덕트(70)는 실내(20)의 구조물(천장)(21)에서 디퓨져부(74)에 의해서 연결되며, 상기 디퓨져부(74)는 상기 2중덕트(70)에 연결되어 실내로 향하여 소정의 경사를 가지고 확장되는 형상을 가지고 있다. 따라서, 상기 2중덕트(70)의 급기부(71)로부터의 외기가 상기 디퓨저부(74)에 의해서 넓은 영역으로 실내로 유입될 수 있으며, 반대로 배기부(72)로 유입되는 내기도 디퓨져부(74)에 의해서 흡입될 수 있는 충분한 공간을 가질 수 있다. 상기 디퓨져부(74)와 2중덕트(70)가 연결되는 부분, 즉, 분리판(73)의 단부에서는 외기와 내기가 서로 역류를 일으킬 가능성 있으므로 상기 실외기(40) 내에 설치된 급기팬(51)과 배기팬(61)에 의해서 외기와 내기가 상기 2중덕트(70)를 통과하는 속도를 조절하여야 한다. 바람직하게는 상기 외기와 내기의 흐름은 약 3m/s정도인 것이 바람직하다.

이하, 상기의 구성을 가지는 본 발명에 따르는 2중덕트에 의한 열회수 방식을 이용한 환기장치의 작용을 자세히 살펴본다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 실외에 실내로 들어오는 외기는 실외기(40)의 흡입구(41) 및 필터(52)를 통과하여 급기챔버(50)에 설치된 급기팬(51)의 작동에 의해서 흡입되어 급기연결구(43)를 통해서 각 실내 공간(20)에 연결된 2중덕트(70)의 급기부(71)로 들어가게 되며, 이후 각 실내 공간(20)에 유입되게 된다.

또한, 실내의 공기는 배기챔버(60)내에 설치된 배기팬(61)의 작동에 의해서 각 실내 공간(20)에서 2중덕트(70)의 배기부(72)로 흡입되어 배기연결구(44)를 통해서 실외기(40)의 배기챔버(60)를 통해서 실외로 배출된다. 또한, 바이패스밸브(54)에 의해 바이패스관(53)이 개방되는 경우에는 급기챔버(50)와 배기챔버(60)가 연통되어 실외기 내에서 배기챔버(60) 내에 있던 내기가 바이패스관(53)을 통해서 필터를 거쳐 급기챔버(50)내로 들어가 다시 실내로 들어가게 된다.

이와 같이, 밀폐된 실내 공간(20)에 내기와 외기의 환기가 진행되는 경우 2중덕트(70)의 급기부(71)와 배기부(72)에서는 2중덕트(70)의 분리판(73)을 사이에 두고 내기와 외기 통과하게 되고, 이때 내기와 외기의 온도차에 의해서 상기 분리판(73)을 통해서 열교환이 일어나게 된다. 따라서, 외기가 내기 보다 높은 경우에는 급기부(71)에서 배기부(72)로 열이 전달되고, 내기가 외기보다 높은 경우에는 배기부(72)로부터 급기부(71)로 열이 전달되어 서로 온도를 보상할 수 있다. 또한, 상기 2중덕트(70)는 부피가 작기 때문에 건물의 천장의 구조물(21)에 매립되어 설치될 수 있기 때문에 상기 구조물(21)과 2중덕트 내의 외기 및 내기 사이에 열교환이 발생되어 내기 및 외기의 온도를 보상할 수 있다. 이에 따라, 실내로 들어오는 공기는 항상 실내의 온도와 비슷한 온도를 유지할 수 있고 실내에 거주하는 사람에게 급격한 온도변화를 주지 않아 항상 쾌적한 상태를 유지할 수 있다. 또한, 열교환에 의해서 온도가 변화하지 않기 때문에 부가적인 난방이나 냉방이 필요하게 되지 않아 냉난방장치의 열효율을 높일 수 있다.

상기 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르는 환기장치는 실외기와 실내공간을 연결하여 외기와 내기가 흘러가는 2중덕트를 길이방향으로 설치된 분리판에 의해서 급기부와 배기부로 분리시켜, 상기 2중덕트 내에서 외기와 내기가 서로 자연스럽게 분리판에 의해서 열교환되도록 하여 실외기에 별도의 열교환기를 설치할 필요가 없으며, 종래의 별개의 배기덕트와 급기덕트를 하나의 2중덕트로 구성함으로써 덕트의 설치부피를 줄일 수 있어 건물의 천장의 구조물 내에 매립설치할 수 있도록 하여 건물의 높이를 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 환기장치를 나타내는 도면;

도 2는 도 1의 실외기를 확대한 도면;

도 3은 본 발명에 따르는 2중 덕트에 의한 열회수 방식을 사용하는 환기장치를 나타내는 도면;

도 4는 도 3의 실외기를 확대한 단면도; 그리고

도 5의 (a)는 도 3의 2중 덕트를 확대한 도면이며, (b)는 도 3의 디퓨져부를 확대한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 실내공간 40 : 실외기

45 : 분기관 50 : 급기챔버

51 : 급기팬 60 : 배기챔버

70 : 2중덕트 71 : 급기부

72 : 배기부 73 : 분리판

Claims (3)

1. 외기를 실내로 공급하기 위한 급기팬이 설치된 급기챔버와, 내기를 실외로 배기시키기 위한 배기팬이 설치된 배기챔버로 구성되며 상기 급기챔버 및 배기챔버가 다수개의 급기연결구 및 배기연결구와 연결되는 실외기와, 상기 실외기와 실내를 연결하는 덕트를 통해서 외기와 내기를 교환시켜 신선한 공기를 실내에 공급하는 환기장치로서,

   상기 덕트는 내부 길이방향으로 설치된 분리판에 의해서 급기부와 배기부로 나뉘어져 상기 급기부와 배기부의 일단은 각각 상기 실외기의 급기연결구 및 배기연결구와 연결되며, 타단은 주택의 실내와 연통되는 2중덕트로 구성되어 상기 2중덕트 내에서 외기와 내기가 분리판을 통해서 서로 열교환되며,

   상기 2중 덕트의 타단은 2중 덕트로부터 실내로 향하여 소정의 경사를 가지고 확장되는 형상을 가지는 디퓨져부를 구비하며,

   상기 실외기의 급기챔버와 배기챔버는 바이패스밸브를 구비한 바이패스관에 의해서 서로 연통되며, 상기 급기챔버 내와 바이패스관 내에는 필터가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 환기장치.
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