KR100546658B1 - 공조시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실외기 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 공조시스템을 제공한다. 또한, 실외 열교환기의 효율을 향상시켜 전력소모를 줄이고, 비용을 절감할 수 있는 공조시스템을 제공한다.
이를 위하여 본 발명은, 송풍팬이 구비된 실외기를 포함하는 천장형 공기조화기; 실외와 실내 사이에 연결되어, 실외공기를 실내로 공급하는 급기덕트; 상기 실외기와 실내 사이에 연결되어, 실내공기를 상기 실외기의 열교환기를 통해 실외로 배출하는 배기덕트; 그리고, 상기 급기덕트와 배기덕트가 연결되어 급기 및 배기되는 공기간의 열교환을 이루는 전열교환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공조시스템을 제공한다.
환기, 공조, 전열교환기, 실외기, 배기덕트, 배기팬

Description

공조시스템{Airconditioner system}
도 1 은 종래 천장형 에어컨과 전열교환방식 환기장치가 구비된 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2 는 상기 도 1에 도시된 실내의 천장을 도시한 평면도.
도 3 은 종래 전열교환기 및 급배기되는 유로를 표시한 평면도.
도 4a 와 도 4b 는 본 발명에 의한 공조시스템의 바람직한 일실시예를 도시한 구성도
도 5a 와 도 5b 는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 구성도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
3: 전열교환기 11: 배기덕트
15: 배기팬 21: 급기덕트
25: 급기팬 110: 실외기
111: 송풍팬 112: 실외 열교환기
본 발명은 공조시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 다수의 실내기가 하나의 실외기에 연결되는 멀티 에어컨 타입 공조시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 에어컨은 공기를 순환시키면서 냉동사이클과 연동되어 실내공기를 냉방 또는 난방하는 것으로, 그 구성은 크게 실내기와 실외기로 나누어진다. 상기 실내기와 실외기가 한 몸체에 설치되어 구성되는 것을 일체형 에어컨이라 하며, 각각 별도로 분리되어 설치되는 것을 분리형 에어컨이라 한다.
전자인 일체형 에어컨의 대표적인 것으로 창문형 에어컨이 있으며, 후자인 분리형 에어컨의 대표적인 것으로 천장형과 패키지형이 있다.
이러한 에어컨은 저온/저압의 가스 냉매를 고온/고압의 가스 냉매로 승온/승압하는 압축기와, 상기 압축기로부터 유입된 냉매를 외기에 의해 응축시키는 응축기와, 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 이루어져 상기 응축기로부터 유입된 냉매를 감압시키는 팽창밸브와, 상기 팽창밸브를 통과한 냉매가 저압상태에서 증발됨에 따라 고내의 열을 흡수하는 증발기를 기본 부품으로 하여 구성된다.
따라서, 에어컨은 냉매가 냉동사이클을 순환하는 과정에서 증발기의 흡열작용과 응축기의 방열작용에 의해 실내를 냉방 혹은 난방하게 되는 것이다.
한편, 이와 같은 에어컨의 사용 중에는 냉방 혹은 난방 환경을 유지하기 위해 실내를 밀폐시키게 된다.
이와 같이 밀폐된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소의 함량이 증가하게 되어 생명체의 호흡에 지장을 주게 된다. 따라서, 사무실이나 하교와 같이 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우, 실내의 오염 된 공기를 실외의 신선한 공기로 수시로 대체해 주어야 한다. 이 때, 통상적으로 사용되는 것이 환기장치이다.
종래에 알려진 대부분의 환기장치는 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 외부로 강제 배출시키는 방식을 채택하고 있다. 그런데, 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 강제로 배출시킬 경우, 실내의 냉기 또는 열기가 여과없이 외부로 배출됨과 더불어 실외의 공기가 문이나 창틈 등을 통해 열교환 없이 유입됨으로 인해 실내를 난방 및 냉방시키는데 경비가 불필요하게 많이 들게 된다.
또한, 갑작스런 냉기 및 열기가 외부에서 내부로 유입됨으로 인해 실내공기의 급격한 온도변화로 그 내부에 존재하는 사람들이 불쾌감을 느끼게 되고, 특히 실내의 창문이나 문이 닫힌 상태에서 실내공기만을 외부로 배출시키는 경우 외부의 신선한 공기의 유입이 차단되어 산소결핍현상이 발생될 수 있음은 물론, 실내공기의 습도조절이 전혀 이루어지지 않게 되어 쾌적한 실내환경을 유지시키지 못하는 문제점 등이 있었다.
이러한 문제점을 해결하고자, 실외공기와 실내공기를 먼저 열교환시킨 다음 실내로 공급하는 전열교환 방식의 환기장치가 제시되었다.
도 1 및 도 2는 상기한 천장형 에어컨과 전열교환방식의 환기장치가 함께 구비된 경우를 나타낸 것으로서, 도 1 은 개략적인 구성도이고, 도 2 는 상기 실내의 천장부를 도시한 평면도이다. 이들 도면을 참조하여 기존의 환기 및 냉난방을 위한 공조시스템에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실내 천장의 일측에 냉난방용 에어컨의 실내기(5) 가 장착되고, 건물의 외부에는 상기 실내기(5)와 연결된 실외기(6)가 설치되며, 실내 천장부의 에어컨 설치 영역을 벗어난 소정 위치에는 급기구(2:OASP;Outside Air Supply Port)와 배기구(1:RAEP;Room Air Exhaust Port)가 각각 설치된다.
그리고, 상기 급기구(2) 및 배기구(1)에는 급기용 덕트(21:OASD;Outside Air Supply Duct)와 및 배기용 덕트(11:RAED;Room Air Exhaust Duct)가 각각 연결되고, 상기 급기용 덕트(21)와 배기용 덕트(11)에는 실외공기와 실내공기의 현열전달 및 잠열전달이 이루어지도록 하는 전열교환기(3)가 연결된다.
한편, 실외에는 에어컨의 실외기(도시는 생략함)가 장착된다.
이와 같이 구성된 기존 공조시스템의 작용은 다음과 같다.
급기용 덕트(21)를 통해 외부의 공기가 흡입되어 덕트(21)를 통해 전열교환기(3)에 도달하여 전열교환기(3)에서 실내공기와 전열교환후 다시 상기 전열교환기(3)에 연결된 급기용 덕트(21)를 통해 실내로 급기된다.
이 때, 전열교환기(3)를 통과한 실외공기는 천장의 필요개소에 설치된 각 급기구(2)를 통해 배출되기에 앞서 분기되어 각 급기구(2)로 공급된다.
한편, 실내의 오염공기는 흡입되어 배기용 덕트(11)를 통해 전열교환기(3)에 도달하여 전열교환기(3)에서 외부의 공기와 전열교환후 다시 상기 전열교환기(3)에서 외부의 공기와 전열교환후 다시 상기 전열교환기(3)에 연결된 배기용 덕트(11)를 통해 실외로 배출된다.
이하에서는 도 3을 참조하여 전열교환기(3)의 구성 및 상기 전열교환기(3)에서의 실외공기와 실내공기의 열교환과정을 참고적으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 박스형태의 전열교환소자(31) 내부에 실외공기가 실내로 안내되는 급기유로(23)가 구비되고, 상기 급기유로(23)와 소정 위치에서 교차하며 실내공기가 실외로 안내되는 배기유로(13)가 구비된다. 그리고 상기 급기유로(23)와 배기유로(13)가 교차하는 지점에 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기가 열교환하는 전열교환부(32)가 구비된다.
이 때, 상기 급기유로(23)와 배기유로(13)는 전열교환부(32)를 중심으로 각각 전열교환소자(31)의 내부공간을 상·하로 횡단하면서 서로 간섭을 받지 않게 된다. 이것은 상기 급기유로(23)와 배기유로(13)를 상하로 구획하는 격벽(도시생략)에 의해 가능하다.
한편, 상기 급기유로(23)의 급기배출부 측에는 실외공기를 강제 흡입하는 급기팬(25)이 구비되고, 실외측에 마련된 급기 흡입부(도시생략)와 전열교환소자(31) 사이에는 실외공기에 포함된 각종 이물질을 제거하는 공기정화필터(16)가 구비된다.
또한, 상기 배기유로(13)의 배기 배출구 측에는 실내공기를 강제 배출하는 배기팬(15)이 구비된다.
한편, 상기 전열교환소자(31)는 상하 모서리가 케이스에 의해 지지되고 좌우 모서리가 급기덕트(21) 및 배기덕트(11)를 구획하는 격벽에 의해 지지되는 육면체 형상으로, 그 내부에 급기유로(23)와 배기유로(13)가 독립적으로 형성되며, 상기 급기유로(23)와 배기유로(13)의 경계부에는 열전도 효율이 뛰어난 열교환막이 구비된다.
이와 같이 구성된 전열교환기에서의 열교환 작용은 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기 사이에 일어나는 현열(顯熱)교환과, 실내공기 또는 실외공기 중 고온의 공기가 노점온도(dew point temp.) 이하의 상태가 되면서 생성된 응축수에 의한 잠열(潛熱)교환으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 전열교환 방식 환기장치의 경우 실내가 냉방 또는 난방 분위기일 때 급기되는 실외공기가 실내공기와 1차적으로 열교환된 다음 실내로 유입됨에 따라, 실내온도의 급격한 상승이나 하강을 방지할 수 있으며, 공조 부하를 줄여 에너지 절감효과를 줄 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래 공조시스템의 실외기에서는 냉방운전시 실외 열교환기가 실내보다 상대적으로 온도가 높은 외부 공기와 열교환되고, 난방운전시 실내보다 상대적으로 온도가 낮은 외부공기와 열교환되도록 함으로써 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 발명으로써, 실외기 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 공조시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 실외 열교환기의 효율을 향상시켜 전력소모를 줄이고, 비용을 절감할 수 있는 공조시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 송풍팬이 구비된 실외기를 포함하는 천장형 공기조화기; 실외와 실내 사이에 연결되어, 실외공기를 실내로 공급하는 급기덕트; 상기 실외기와 실내 사이에 연결되어, 실내공기를 상기 실외기의 열교환기를 통해 실외로 배출하는 배기덕트; 그리고, 상기 급기덕트와 배기덕트가 연결되어 급기 및 배기되는 공기간의 열교환을 이루는 전열교환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공조시스템을 제공한다.
본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 참고로 본 발명의 구성을 설명하기에 앞서, 설명의 중복을 피하기 위하여 종래 기술과 일치하는 부분에 대해서는 종래 도면부호를 그대로 인용하기로 한다.
도 4a 는 본 발명에 의한 공조시스템의 바람직한 일실시예를 도시한 요부 구성도이고, 도 4b 는 상기 실시예의 실외기를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 4a와 도 4b에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 공조시스템은 건물외부에 실외기(110)가 구비되고, 건물 내부의 실내 천장에 실내기(120)가 구비된 천장형 공기조화기(100)와, 건물의 외부에서 실내까지 연결되어 실내로 외부 신선한 공기를 공급하는 급기덕트(21)와, 실내에서 상기 실외기(110)까지 연결되어 실내 공기를 상기 실외기(110)를 거쳐 실외로 배출하는 배기덕트(11)와, 상기 급기덕트(21) 및 배기덕트(11)가 동시에 연결되어 실내로 공급되는 공기와 실외로 배출되는 공기간의 열교환을 수행하는 전열교환기(3)를 포함하여 구성된다.
상기 실외기(110)는 설명의 편의를 위하여 상단면도를 도시하였다.
상기 급기덕트(21)에는 별도의 급기팬(25)이 형성되어 외부 공기를 실내로 공급시 팬(25)의 작동에 의해 공급과정이 수행된다. 반면, 배기덕트(11)에는 별도의 배기팬이 형성되지 않고, 실외기(110)에 구비된 송풍팬(111)에 의해 실내공기가 흡입된다.
상기 실외기(110)에는 열교환기(112)가 구비되어 있다. 상기 열교환기(112)는 에어컨이 냉방운전일 경우 냉매가 통과하면서 외부공기와 열교환되어 외부로 열을 방출시키는 기능을 하게 된다.
본 발명의 전열교환기(3)는 실내로 공급되는 공기와 실외로 배출되는 공기간에 열교환을 이루어 실외의 공기가 실내로 공급될 때 온도를 다소 떨어뜨리고, 실내의 공기가 실외로 배출되더라도 실내 에어컨의 작동에 의해 차가와진 상태이므로 실외공기보다는 그 온도가 낮은 상태로 배출된다.
실외기(110)의 열교환기(112)를 통과하는 냉매는 외부로 열을 많이 방출할 수록 열교환 성능이 향상된다. 냉매가 열을 많이 방출하기 위해서는 열교환되는 실외의 온도가 낮을 수록 방열량이 많아진다.
본 발명에서는 실내에서 배기덕트(11)를 실외기(110)에 연결하여 배기덕트를 통해 실외공기 온도보다 낮은 상태로 배출되는 공기가 실외 열교환기와 열교환되도록 함으로써 열교환 성능을 향상시킨다.
또한, 본 발명은 배기덕트(11)에 별도의 배기팬을 설치하지 않고 실외기(110)에 구비된 송풍팬(111)을 이용하여 실내공기를 실외로 배출시키는 것을 특징으로 한다.
실외기(110)에는 열교환기(112)의 열교환작용을 활성화시키기 위하여 통상 송풍팬(111)을 설치한다. 상기 송풍팬(111)은 실외의 공기를 흡입하여 실외 공기가 열교환기를 거치도록 함으로써 열교환 효율을 향상시키는 바, 상기 송풍팬(111)의 흡입력을 이용하여 배기덕트(11)의 공기를 흡입함으로써 별도의 배기팬을 설치하지 않더라도 배출효과를 얻을 수 있다.
도 5a와 도 5b 는 각각 본 발명의 다른 실시예를 도시한 구성도와 사시도로써, 도면에서와 같이 상기 배기덕트(11)에는 배기팬(15)을 설치함도 가능하다. 상기 배기팬(15)을 설치하였을 때는 실외기의 송풍팬(111)과 함께 상기 배기팬(15)이 작동함으로써 공기 배출성능이 향상되고, 공기배출성능이 향상되면 실외기의 열교환기에 더 많은 풍량의 공기를 송풍할 수 있게되어 열교환 효율이 향상됨은 당연하다.
본 발명의 실시예의 실외 열교환기(112)는 대략 'ㄱ'자 형태로 형성되어 장측부와 단측부로 구성된다. 상기 배기덕트(11)는 실외기(110)의 외측에 부착하되 장측부 혹은 단측부 어디든지 가능하다. 즉, 배출되는 공기가 열교환기를 통해 송풍팬으로 흡입될 수 있는 위치이면 바람직하다.
특히, 도 5b에 도시된 실시예와 같이 배기덕트(11)는 송풍팬(111)의 흡입위치에 정면으로 설치되어 송풍팬의 작동에 의해 직접적으로 흡입되도록 함이 바람직하다.
본 발명에 의한 공조시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 별도의 배기팬을 설치하지 않고도 배기덕트를 통해 실내 공기를 실외로 배출시킬 수 있다.
둘째, 여름의 경우, 실외 열교환기에 실외공기보다 낮은 온도의 공기를 송풍시키고, 겨울의 경우 실외공기보다 높은 온도의 공기를 송풍시킴으로써 열교환 성능을 향상시킬 수 있다.
셋째, 배기덕트에 배기팬을 설치시 2개의 송풍팬이 작동하는 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 더욱 많은 양의 공기를 실외 열교환기에 송풍함으로써 열교환 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 송풍팬이 구비된 실외기를 포함하는 천장형 공기조화기;
    실외와 실내 사이에 연결되어, 실외공기를 실내로 공급하는 급기덕트;
    상기 실외기와 실내 사이에 연결되어, 실내공기를 상기 실외기의 열교환기를 통해 실외로 배출하는 배기덕트; 그리고,
    상기 급기덕트와 배기덕트가 연결되어 급기 및 배기되는 공기간의 열교환을 이루는 전열교환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공조시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기덕트는 실외기의 측면에 형성되고, 상기 송풍팬의 흡입위치에 설치된 것을 특징으로 하는 공조시스템
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기덕트는 실외기의 열교환기 중 가장 넓은 면적의 열교환기가 형성된 부분에 설치된 것을 특징으로 공조시스템
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