KR100583004B1 - 복합 공조 및 환기 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 급기 및 배기의 문제를 해결하기 위한 환기 시스템을 천정형 공기조화기와 결합하여 평상시에는 에너지 절약과 실내 쾌적함을 목적함수로 갖는 제어기의 차압센서의 측정압 피드백에 의한 정압유지용 급기홴의 회전속도, 실내 양압 유지와 제어기의 차압센서 피드백에 의한 정압유지용 배기 홴의 속도제어로 에너지 절약을 구현하며, 냉난방 공조기 작동시에는 천정형 공기조화기에 의해 실내의 공기가 흡입되어 냉기 혹은 열기로 바뀐 후 다시 환기시스템의 배관덕트를 통해 각 주거공간으로 분배되도록 천정형 공기조화기, 급기와 배기의 현열 교환용 열교환기, 홴 등의 부속장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실내 쾌적함 유지의 복합 공조시스템이다. 이에 따라, 실내 쾌적함의 척도인 냄새, 먼지 및 CO2 등 농도의 기준 이하, 설정 온도 및 상대습도를 유지하도록 국부적 오염된 공기를 신속하게 환기 및 냉난방시, 실내압이 설정된 압력이하로 내려가지 않도록 하며 에너지절약을 위한 운전이 되도록 한다.
차압센서, 천정형 공기조화기, 환기 시스템, 공조 시스템

Description

복합 공조 및 환기 시스템 {Hybrid System for Ventilation and Air-Conditioning}
도 1a는 종래 기술에 따른 분리형 공조 및 환기 시스템을 도시하는 모식도,
도 1b는 에너지 효율적면에서 이상적인 복합형 공조 및 환기 시스템을 도시하는 모식도,
도 1c는 본 발명에 따른 멀티 복합형 공조 및 환기 시스템을 도시하는 모식도,
도 2는 본 발명에 따른 공조 및 환기용 부스터 홴의 제어시 성능특성변화를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 복합 공조 및 환기시스템의 주요부 구성이 도시된 배치도,
도 4는 본 발명에 따른 천정형 공기조화기의 주요부 구성이 도시된 단면도.
본 발명은 아파트의 고층화 및 고단열, 고기밀화에 따른 급기 및 배기의 문제를 해결하기 위한 환기 시스템을 천정형 공기조화기(냉난방기)와 결합하여, 환기 시에는 에너지 절약과 실내 쾌적함을 목적함수로 갖는 제어기의 차압센서의 측정압 피드백에 의한 정압유지용 급기홴의 회전속도 및 급기덕트의 개도, 또는 배기홴의 속도제어를 통하여 실내 환기, 굴뚝 영향 제거, 실내 양압 유지와 에너지 절약을 구현하며, 공기조화기 작동시에는 천정형 공기조화기에 의해 실내의 공기가 흡입되어 냉기 또는 온기로 바뀐 후 다시 환기시스템의 배관덕트를 통해 각 주거공간으로 분배되는 실내 쾌적함 유지의 복합 공조 및 환기 시스템이다.
실내 쾌적함의 목적함수로는 주거 공간 소음레벨이 35dBA 이하, 옥타브 주파수레벨이 NC 25 내지 30(여기서 NC는 Noise Criteria이며, 소음허용도라 한다) 사이의 분포이며, 오염농도는 냄새 및 먼지 농도의 기준 이하, 설정 온도 및 상대습도이다.
현재 주택부문에서의 에너지 소비는 국가전체 에너지 소비량의 약 25%를 차지하며, 에너지 소비에 따른 CO2의 발생량은 16.7%를 차지하고 있다. 건물 단위 면적당 에너지 소비량이 상당히 높으며, 경제수준 향상과 더불어 냉난방 수요가 급증하면서 에너지소비량과 CO2의 발생량이 지속적으로 증가할 것으로 여겨진다.
최근에는 주택이 고기밀/고단열로 인해 틈새 바람양이 적어져 자연환기가 어려워짐에 따라 면적당 15kW/(hr·m2) 기준 최소환기횟수를 0.5회/hr로 설계하는 추세이다.
미국환기기준인 ASHRAE(Amreica Society of Heating, Refigeration and Air Conditioning Engineers) 규격에 따른 최소 외기 기준은 최대 공기오염농도를 정의 한 후, 실내공기환경[IAQ (Indoor Air Quality)]을 유지하기 위한 환기량으로 결정된다. 또한 실내공기환경(IAQ)를 결정하는 방법으로는 환기요구량[CFM(cubic feet per minute)], 급기 중 외기량의 %, 일인당 환기요구량(CFM), 건물면적당 환기요구량, 시간당 환기 횟수[ACH (air change per hour)]가 있다.
주거용 공조시스템은 최근 쾌적한 공조를 위해 개별 공간마다 냉난방을 위한 실내기를 각각 설치하는 추세이며, 특히 이 경우 냉방 부하문제에서 발생하는 효율문제를 해결하기 위한 두개의 압축기를 사용하는 공조시스템은 대한민국 공개특허공보 특2002-0069442에 개시되어 있다. 또한 적절한 환기장치 없이 고기밀화된 주거공간에서 지속적으로 냉난방 공기조화기를 사용할 시 실내 공기의 급속한 오염으로 인해 거주자의 건강에 악영향을 끼치게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제의 해결을 위해 최근 천정형 공기조화기 일측과 실외의 사이에 배치된 배기덕트를 이용하여 실내의 오염된 공기의 일부를 강제 배기시켜 실내공기를 쾌적하게 유지시키려는 천정형 공기조화기의 환기시스템이 대한민국 공개특허공보 특2003-0022614에 개시되어 있다.
하지만, 종래의 공기조화기는 각 주거공간마다 필요한 냉난방을 하게 되므로 편리하지만, 실외기 압축기의 용량 및 컨덴서 열교환기의 용량이 증가하며 냉매배관이 매우 복잡해지고 설치비용이 증가하게 된다. 또한 기밀형 주거공간의 경우 환기문제를 해결하지 않으면 실내 거주자의 건강에 악영향을 끼치게 되며, 기존의 환기시스템과 독립적으로 설치, 운영시 에너지 절약의 측면에서 매우 불리하게 되는 제 1문제점이 야기된다. 이를 해결하기 위한 대안으로서, 천정형 공기조화기 일측 과 실외의 사이에 배치된 배기덕트를 이용하여 실내의 오염된 공기의 일부를 강제 배기시켜 실내공기를 쾌적하게 유지시키는 방법은 고기밀화된 공동주택의 경우 배기덕트 입구에 양압이 걸리거나, 실내압이 음압 등으로 변동하는 경우 배기가 적절하게 이루어 지지 않아 환기의 목적에 부합되지 않게 되는 제 2문제점이 야기 된다.
본 발명은, 주거용 환기시스템과 공조시스템을 분리하여 독립적으로 설치하는 경우에 발생하는 제 1문제를 극복하기 위해, 공조기 작동시, 환기용 열교환기를 통해 들어오는 급기를 공조기로 흡입되는 실내 공기와 함께 공조기 열교환기를 통과토록 하여, 환기용 현열교환기를 통해 들어오는 급기를, 즉 실내온도(Tr)보다 높은 온도(냉방시) 혹은 낮은 온도(난방시)의 급기를, 다시 냉각하거나 가열하는데 필요한 에너지 만큼을 절약하게 된다.
도 1a에는 환기시스템과 공조시스템을 분리 운영하는 분리형 시스템의 열에너지 유동 체계도가 도시되어 있고, 도 1b에는 그 복합형 시스템의 열에너지 유동의 체계도가 도시되어 있다. 여기서 T∞는 외기 온도, Tc는 냉난방시 공조기 토출온도, Tr은 실내온도, Ti는 열교환기 통과 급기온도, To는 열교환기 통과 배기온도를 나타내며, Q'v는 열교환기 통과 공기유량, Q'a는 공조기 통과 전체 공기유량 그리고 Qao는 공조기 흡입유량을 나타낸다.
따라서, 분리형 시스템에서의 단위시간 동안의 실내에너지 변화량은
Figure 112003024017685-pat00001
과 같으며, 복합 시스템에서의 실내에너지 변화량은
Figure 112003024017685-pat00002
로 표시된다.
따라서, 두 시스템사이의 단위 시간당 실내 에너지 차이량은
Figure 112003024017685-pat00003
이 된다. 즉, 환기질량 유량(ρQ'v)과 환기 열교환기에서의 실내측 입출구 엔탈피 차(Cp(Ti-Tr)를 곱한 양과 같게 된다.
그런데, 도 1b의 복합 시스템과 같이 환기시스템을 통과한 급기량 모두를 덕트 등의 수단으로 열전달 없이 공조기 입구로 배치하는 것은 구조적으로 복잡해 지므로, 본 발명의 도 1c에 도시된 바와 같이 거실의 천정에 설치된 공조기 근처의 환기용 덕트 시스템에 연결된 거실용 디퓨져에서 짧은 회로 (Short Circuit)처럼 바로 공조기 입구로 실내 공기와 함께 유입되도록 한다. 이 경우 환기시스템에 연결된 거실용 배기구 댐퍼가 자동적으로 닫히게 된다.
또한, 본 발명은, 제 2 문제점을 해결하기 위해, 즉 국부적으로 오염된 또는 국부적으로 음압된 공간에 국부적으로 급기 및 배기를 증대하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, Path2를 따른 후, 다시 Path3을 따라서 이동하도록 부스터 홴의 회전속도와 댐퍼의 개방각도를 제어함으로써, 급기측에서의 실내공간과 급기홴의 출구 간의 전압력차(
Figure 112003024017685-pat00004
P) 및 배기측에서의 실내공간과 실외공간(예를 들면, 복도, 배기관 출구, 굴뚝) 간의 전압력차(
Figure 112003024017685-pat00005
P)가
Figure 112003024017685-pat00006
Pset을 유지하게 하면서 유량이 Q3가 되게 한다.
급기 또는 배기 홴에 의해 소비되는 에너지가
Figure 112003024017685-pat00007
P×Q에 비례하며 소음파워도 같은 회전수에서
Figure 112003024017685-pat00008
P2×Q에 비례하므로, 전압력차를 경로(Path2) 및 경로(Path3)를 순차적으로 거쳐서
Figure 112003024017685-pat00009
Pset로 유지시키면, 급기시 및 배기시 경로(Path1)와 같은 비슷한 동력 소비를 갖고서도 낮은 전압력차에서 급기 또는 배기 홴이 작동하게 되므로 공조 시스템에서의 매우 저감된 소음를 유발하며, 다른 공간으로의 유량저감문제도 해결하게 된다.
그러므로, 본 발명의 제 2목적은 고기밀 공동주택의 급배기시 문제가 되는 실내 음압 및 공동배기덕트 굴뚝효과 영향을 제거하며 국부적으로 오염된 공기를 신속하게 환기하여 쾌적성을 확보하며 실내 소음을 최소화하기 위해, 급기 및 배기 부스터 홴의 회전속도 제어와 급기 및 배기 댐퍼 개방각도 제어를 통하여 상기된 구역 간의 전압력차를 일정하게 유지할 수 있도록 복합 부스터 홴을 채용한 저소 음, 고효율 능동 급배기 및 공조 시스템을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 복합 공조 및 환기 시스템의 실시예를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 복합 공조 및 환기 시스템에 구비되는 천정형 공조조화기를 상기 복합 공조 및 환기 시스템의 주요 구성과 함께 도시하고 있고 그리고 도 4는 도 3의 천정형 공조조화기의 상세도이다.
도 3에 도시된 바와 같은, 복합 공조 및 환기 시스템(100)은 출구가 실외에 노출되어 있는 열교환용 배기덕트(ED1) 및 각 욕실(B1, B2)용 배기덕트(ED2, ED3 ); 상기 배기덕트(ED1)에 접속되어 있고 도시되지 않은 제어부에 의해 제어를 받는 열교환기(H); 상기 열교환기(H)에 접속되어 있고 상기 제어부에 제어를 받아 회전수가 가변가능한 급기용 홴(Fan1) 및 배기용 홴(Fan2), 거실(E) 뿐만 아니라 각 욕실(B1, B2) 및 각 방(R1, R2, R3)에 설치되어, 급기용 홴(Fan1)이 도중에 개재된 주 급기용 도관(L1)의 분기 도관(L1-1, L1-2, L1-3, L1-4, L1-5, L1-6)및 주 급기용 도관(L1)을 경유하여 하여 상기 급기용 홴(Fan1)의 출구에 접속되어 있는 복수개의 디퓨져(F1, F2, F3, F4, F5, F6); 거실(E) 뿐만 아니라 각 방(R1, R2, R3)에 설치되어, 배기용 홴(Fan2)이 도중에 개재된 주 배기용 도관(L2)의 분기 도관(L2-1, L2-2, L2-3, L2-4) 및 주 배기용 도관(L2)을 경유하여 상기 배기용 홴(Fan2)의 입구에 접속되어 있는 복수개의 후드(흡입부)(S1, S2, S3, S4); 상기 각 욕실(B1, B2) 용 배기덕트(ED2, ED3)에 접속되어 있는 후드(흡입부)(S5, S6): 상기 디퓨져(F1, F2, F3, F4, F5, F6)들에 접속되어 있는 급기용 분기 도관(L1-1, L1-2, L1-3, L1-4, L1-5, L1-6) 도중에 구비되어 있고 제어부에 제어를 받아 개방각도가 가변가능한 복수개의 모터구동식 댐퍼(D1, D2, D3, D4, D5, D6) 및 상기 후드(S1)에 접속되어 있는 배기용 분기 도관(L2-1) 도중에 구비되어 제어부에 제어를 받아 개방각도가 가변가능한 모터구동식 댐퍼(D9); 거실(E) 뿐만 아니라 각 욕실(B1, B2) 및 각 방(R1, R2, R3)에 설치되어 제어부에 접속되어서 측정 신호를 보내는 실내용 압력검출기(P1. P2, P3, P4, P5, P6); 거실(E)에 설치되어 제어부에 접속되어 측정 신호를 보내는 온도, 먼지, 냄새 및 CO2 를검출하는 검출기(V); 그리고 급기용 홴(Fan1)의 출구측의 압력을 검출하기 위해 급기용 홴(Fan1)의 출구측 근방의 주 급기용 도관(L1)에 장착되어 있는 급기용 압력검출기(P7), 실외공간의 압력을 검출하기 위해 배기덕트(ED1) 근방에 설치되어 있는 배기용 압력검출기(P8) 및 바이패스 홴(Fan3)의 출구측의 압력을 검출하기 위해 바이패스 홴의 출구측 근방의 바이패스 도관(L3)에 장착되어 있는 바이패스 압력검출기(P9)를 포함하고 있으며, 그리고 냉난방시 거실(E) 내의 공기가 흡입되어 냉기 혹은 열기로 바뀐 후 다시 거실(E) 뿐만 아니라 상기 급기용 도관(L1)을 통한 각 주거 공간(B1, B2, R1, R2, R3)으로 분배되도록 흡입측이 거실과 유통하고 있고, 토출측이 거실 및 급기용 도관(L1)에 유통되어 있으며, 상기 제어부에 의해 제어를 받는 천정형 공기조화기(200)를 더 포함하고 있다.
여기에서, 상기 급기용 홴(Fan1)이 도중에 개재되어 있는 주 급기용 도관(L1)에는 상기 급기용 홴(Fan1)의 출구측에서 거실측의 분기 도관(L1-1)이 각 욕실(B1, B2) 및 방(R1, R2, R3)측의 급기용 분기 도관(L1-2, L1-3, L1-4, L1-5, L1-6)보다 상류측에 접속되어 있고, 상기 배기용 홴(Fan2)이 도중에 개재되어 있는 주 배기용 도관(L2)에는 상기 배기용 홴(Fan2)의 입구측에서 거실(E)측의 분기 도관(L2-1)이 각 욕실(B1, B2) 및 방(R1, R2, R3)측의 배기용 분기 도관(L2-2, L2-3, L2-4)보다 하류측에 접속되어 있다.
또한, 상기 천정형 공기조화기의 토출측 일부는, 상기 제어부에 의해 제어를 받아 회전수가 가변가능한 바이패스 홴(Fan3)이 도중에 개재되어 있는 바이패스 도관(L3)을 경유하여, 상기 거실(E)측 급기용 분기 도관(L1-1)이 상기 주 급기용 도관(L1)에 접속되어 있는 위치보다 하류측에서 그리고 상기 각 욕실(B1, B2) 및 방(R1, R2, R3)측의 급기용 분기 도관(L1-2, L1-3, L1-4, L1-5, L1-6)이 상기 주 급기용 도관(L1)에 접속되어 있는 위치보다 상류측에서 상기 주 급기용 도관(L1)에 접속되어 있다.
또한, 상기 바이패스 도관(L3)에는 상기 바이패스 홴(Fan3)의 입구측에 상기 제어부에 의해 제어를 받는 모터구동식 바이패스 댐퍼(D8)가 개재되어 있고, 상기 바이패스 도관(L3)이 상기 주 급기용 도관(L1)에 접속되어 있는 위치와 상기 거실(E)측 분기 도관(L1-1)이 상기 주 급기용 도관(L1)에 접속되어 있는 위치 사이 의 상기 주 급기용 도관(L1)에는 상기 제어부에 의해 제어를 받는 모터구동식 메인 댐퍼(D7)가 개재되어 있다.
상기 제어부는 국부적인 급기시, 상기 급기용 홴(Fan1)의 회전속도와 자동 댐퍼의 개방각도를 조절함에 있어, 각 거실(E), 욕실(B1, B2), 방(R1, R2, R3)에 설치된 압력검출기(P1, P2, P3, P4, P5, P6)에 의해 측정된 압력들을 평균하여 평균압력을 구한 다음, 그 평균압력과 급기용 압력검출기(P7)와의 차압이, 도 2에 도시된 바와 같이, 경로(path2), 경로(path3) 순으로 거쳐서 소정된 압력(
Figure 112003024017685-pat00010
Pset)으로 유지되게 하고, 그리고 국부적인 배기시, 상기 배기용 홴의 회전속도를 조절함에 있어, 각 거실(E), 욕실(B1, B2), 방(R1, R2, R3)에 설치된 압력검출기(P1, P2, P3, P4, P5, P6)에 의해 측정된 압력들을 평균하여 평균압력을 구한 다음, 그 평균압력과 배기용 압력검출기(P8)와의 차압이 소정된 압력으로 유지되게 되어 있으며,
환기 모드시에는 상기 급기용 홴(Fan1) 및 배기용 홴(Fan2)이 작동되며 상기 천정형 공기조화기(200)는 작동중지 되고, 바이패스 댐퍼(D8)는 폐쇄되며, 메인 댐퍼(D7)는 완전히 열리게 된다.
또한, 냉난방모드 시 거실(E)로만 급기가 보내지도록 메인댐퍼(D7)가 폐쇄되며, 거실(E)의 후드용 댐퍼(D9)도 제어부에 의해 차단되어 거실(E)로만 신선한 외기가 공급되며, 천정형 공기조화기(200)로의 유입유량(Qao)은 급기된 공기량(Q'v)과 혼 합되어(도 1c참조) 오염농도가 낮아진 상태로 천정형 공기조화기(200)의 열교환기를 거쳐 냉방 혹은 난방 혹은 제습되어 거실로 다시 일부 유량(Q'c)은 토출되고, 나머지 유량(Q'r=Q'v+Q'ao-Q'c)은 댐퍼(D2)를 거쳐 바이패스 홴(Fan3)에 의해 각 욕실 및 방으로 배분된다.
이 때, 천정형 공기조화기(200)의 송풍유량(Q'a)은 Q'v+Q'ao 및 Q'v +Q'c와 같아지게 되므로, 나머지 공간으로 송풍되는 유량(Q'r)은 Q'v와 이론적으로 같다. 이 때 배기용 홴(Fan2)은 제어부에 접속되어 측정 신호를 보내는 온도, 먼지, 냄새, CO2 검출(V)기로부터의 공간 평균적 오염 수치를 기준으로 환기량(Q'v)을 최대치는 Q'a로 하며, 일반적으로는 Q'a의 20~30%로하여 적절한 환기와 함께 에너지 손실이 최소화되도록 한다.
또한, 거실(E)에서의 압력을 양압으로 유지하기 위해, 바이패스 홴(Fan3)의 회전수를 제어하여 Q'v ≥Q'r이 되도록 운전한다. 이 때 거실(E) 이외의 개별 공간에서 허용 최대 오염농도 이상의 오염농도 검출 혹은 급속한 냉난방의 필요에 의해 댐퍼(D2~D6)중 하나 이상의 댐퍼의 개도를 증가시키면 다른 공간으로의 유량이 줄어들게 되므로 이를 방지하기 위해 급기하는 공간들의 평균압력과 바이패스 홴(Fan3)의 출구 압력(P9)과의 차이인 차압이 일정하게 유지되도록 정압제어를 수행하여, 추 가로 필요한 유량의 공간 이외의 급기량은 고정하여 바이패스 홴(Fan3)의 소비동력을 최소화하는 효과가 있다. 이 경우에는 급기용 홴(Fan1)의 급기량도 바이패스 홴(Fan3)을 통과하는 유량의 증가에 맞추어 증가시켜 거실(E)의 압력을 양압으로 유지시킨다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 실외기(300), 바이패스 도관(L3), 바이패스 홴(Fan3)을 포함하고 있는 상기 천정형 공조기(200)에 대한 실시예를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4에는 도 3의 천정형 공기 조화기가 200으로서 지시되어 있다. 이 천정형 공기조화기(200)는 저면이 개방되고 천정(1)에 형성된 구멍(2)을 관통하여 천정에 삽입되는 본체(11)와 상기 본체(11) 내에 설치되어 냉매와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키는 환형 열교환기(12) 혹은 히터를 통해 공기를 가열시키는 장치와, 거실로 급기된 신선한 공기와 실내 내부의 오염된 공기를 혼합, 흡입하여 상기 열교환기를 통과시킨 후, 일부 유량은 토출구(16)를 경유하여 실내로 다시 토출시키며, 일부는 열교환기 배면에 설치된 덕트(18)를 통해 다시 다른 공간으로 배분되도록 송풍력을 일으키기 위해 상기 환형 열교환기(12)의 방사상 내측방향으로 설치되어 있는 송풍홴(13)과 상기 송풍홴을 회전시키도록 상기본체에 고정된 모터(14)와, 상기 본체의 저면 측에 결합되어 실내와 노출되고 상기 송풍홴(13)과 마주하고 있어 실내측의 공기를 흡입하는 흡입그릴(15)이 중앙에 배치되며 상기 흡입그릴의 둘레 네 방향으로 토출구(16)가 형성된 프런트 패널(17)을 포함하여 구성된다.
또한, 이 복합 공조 및 환기 시스템의 설명에서 주방의 환기에 대한 설명이 생략되었지만, 이 공조 시스템에 주방의 환기를 적용할 경우에, 욕실의 배기와 주방의 배기를 별도의 배기홴을 이용하여 배기시키고, 주방의 급기를 기존의 급기홴 또는 부스터용 급기홴을 이용하는 것은 가능하다.
본 발명이 상기된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범주에 벗어남 없이 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 복합 공조 및 환기 시스템은 공조시스템 및 환기시스템을 독립적으로 설치, 운영할 경우의 불가피한 에너지 손실을 줄여 주며, 고기밀 주거공간의 양압을 유지하며 최소한의 동력으로 환기시스템의 홴의 속도제어가 가능하며, 멀티형 냉난방기를 사용하지 않고도 한개의 중앙 냉난방기만을 이용하고 전체 주거 공간에 환기시스템용 급배기 덕트를 이용하여 신선하며 냉난방된 공기를 급기하게 되는 효과가 있다.
본 발명의 복합 공조 및 환기 시스템은, 환기시, 국부적으로 오염된, 국부적으로 음압된, 또는 공동배기 덕트 굴뚝효과 영향을 국부적으로 야기하는 공간에 국부적으로 급기 또는 배기를 증대하기 위해, 급기용 홴의 출구측 압력과 실내공간의 평균압력 간의 차압 또는 배기용 홴에 접속된 배기용 도관의 출구 덕트 (예를 들면, 복도, 배기관 출구, 굴뚝)측 압력과 실내공간의 평균압력 간의 차압이 도 2 의 경로(Path2)를 따른 후, 다시 경로(Path3)를 따라서 이동하도록 급기용 홴의 회전속도와 급기측의 댐퍼의 개방각도를 또는 배기용 홴의 회전속도를 제어함으로써, 상기 압력차가 소정된 압력차(
Figure 112003024017685-pat00011
Pset)를 유지하게 하면서 유량이 도 2의 Q3가 되게 한다.
이와 같은 제어에 의해 국부적인 급기시 및 국부적인 배기시 도 2의 경로(Path1)과 같은 비슷한 동력 소비를 갖고서도 낮은 전압력차에서 급기 또는 배기 홴이 작동하게 되므로 공조 시스템에서의 매우 저감된 소음를 유발하며, 다른 공간으로의 유량저감문제도 해결함과 동시에, 실내공간을 신속하게 환기하여 쾌적성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 냉난방모드 시, 거실로만 급기가 보내지도록 메인댐퍼(D7)가 폐쇄되며, 거실의 흡입부 댐퍼(D9)도 제어부에 의해 차단되어 거실로만 신선한 외기가 공급되며, 급기용 홴(Fan2)은 제어부에 접속되어 측정 신호를 보내는 온도, 먼지, 냄새, CO2 검출기로부터의 공간 평균적 오염 수치를 기준으로 환기량 (Q'v)의 최대치는 Q'a로 하며, 일반적으로는 Q'a의 20~30%로 하여 적절한 환기와 함께 에너지 손실이 최소화되도록 한다. 또한 거실에서의 압력을 양압으로 유지하기 위해 바이패스 홴(Fan3)의 회전수를 제어하여 Q'v≥Q'r 되도록 운전한다. 이 때 거실 이외의 개별 공간에서 허용 최대 오염농도 이상의 오염농도 검출 혹은 급속한 냉난방의 필요에 의해 D2~D6 중 하나 이상의 댐퍼의 개도를 증가시키면 다른 공간으로의 유량이 줄어들게 되므로 이를 방지하기 위해 급기하는 공간들의 평균압력과 바이패스 홴(Fan3) 출구 압력(P9)과의 차이인 차압이 일정하게 유지되도록 정압제어를 수행하여, 추가로 필요한 유량의 공간 이외의 급기량은 고정하여 바이패스 홴(Fan3)의 소비동력을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 출구가 실외에 노출되어 있는 열교환기용 배기덕트(ED1) 및 각 욕실용 배기덕트와, 상기 열교환기용 배기덕트(ED1)에 접속되어 있는 제어부에 의해 제어를 받는 열교환기(H)를 포함한 복합 공조 및 환기 시스템(100)에 있어서,
    상기 열교환기(H)에 접속되어 있고 상기 제어부에 제어를 받아 회전수가 가변가능한 급기용 홴 및 배기용 홴, 거실, 각 욕실 및 각 방에 설치되어, 급기용 홴이 도중에 개재된 주 급기용 도관의 분기 도관 및 주 급기용 도관을 경유하여 상기 급기용 홴의 출구에 접속되어 있는 복수개의 디퓨져;
    거실 및 각 방에 설치되어, 배기용 홴이 도중에 개재된 주 배기용 도관의 분기 도관 및 주 배기용 도관을 경유하여 상기 배기용 홴의 입구에 접속되어 있는 복수개의 후드;
    상기 각 욕실용 배기덕트에 접속되어 있는 후드:
    상기 디퓨져들에 접속되어 있는 급기용 분기 도관 도중에 구비되어 있고 제어부의 제어를 받아 개방각도가 가변가능한 복수개의 모터구동식 댐퍼(D1, D2, D3, D4, D5, D6) 및 상기 거실용 후드에 접속되어 있는 거실 배기용 분기 도관 도중에 구비되며 제어부의 제어에 의해 개방각도가 가변가능한 모터구동식 댐퍼(D9);
    상기 거실, 각 욕실 및 각 방에 설치되며 제어부에 접속되어서 실내 압력측정 신호를 보내는 실내용 압력검출기(P1. P2, P3, P4, P5, P6);
    상기 거실에 설치되며 상기 제어부에 접속되어 측정 신호를 보내는 온도, 먼지, 냄새 및 CO2 를 검출하는 검출기(V);
    상기 급기용 홴의 출구측 주 급기용 도관에 장착되어 상기 급기용 홴의 출구측의 압력을 검출하는 급기용 압력검출기(P7), 배기덕트(ED1) 근방에 설치되어 실외공간의 압력을 검출하는 배기용 압력검출기(P8) 및 바이패스 홴의 출구측 근방의 바이패스 도관에 장착되어 바이패스 홴의 출구측의 압력을 검출하는 바이패스 압력검출기(P9);
    냉난방시 거실 내의 공기가 흡입되어 냉기 또는 열기로 변환되어 거실 및 상기 급기용 도관을 통한 각 욕실 및 방으로 분배되도록 흡입측이 거실과 유통하고, 토출측이 거실 및 급기용 도관에 유통되며, 상기 제어부에 의해 제어를 받는 천정형 공기조화기(200);로 구성되며,
    상기 주 급기용 도관은 상기 급기용 홴의 출구측에서 거실 급기측의 분기 도관이 각 욕실 및 방측의 급기용 분기 도관보다 상류측에 접속되어 있고, 상기 주 배기용 도관은 상기 배기용 홴의 입구측에서 거실측의 분기 도관이 각 욕실 및 방측의 배기용 분기 도관보다 하류측에 접속되고,
    상기 천정형 공기조화기의 토출측 일부는, 상기 제어부에 의해 제어를 받아 회전수가 가변가능한 바이패스 홴이 도중에 개재되어 있는 바이패스 도관을 통해 상기 거실측 급기용 분기 도관이 상기 주 급기용 도관에 접속되어 있는 위치보다 하류측에 접속되고, 상기 각 욕실 및 방측의 급기용 분기 도관은 상기 주 급기용 도관에 접속되어 있는 위치보다 상류측에서 상기 주 급기용 도관에 접속되고,
    상기 바이패스 도관은 상기 바이패스 홴의 입구측에 상기 제어부에 의해 제어를 받는 모터구동식 바이패스 댐퍼(D8)가 접속되고, 상기 바이패스 도관이 상기 주 급기용 도관에 접속되어 있는 위치와 상기 거실측 분기 도관이 상기 주 급기용 도관에 접속되어 있는 위치 사이의 상기 주 급기용 도관에는 상기 제어부에 의해 제어를 받는 모터구동식 메인 댐퍼(D7)가 접속되고,
    상기 제어부는 국부적인 급기시에는, 각 거실, 욕실, 방에 설치된 압력검출기에 의해 측정된 압력의 평균압력과 급기용 압력검출기(P7)와의 차압이, 경로(path2), 경로(path3)를 통해 소정의 압력(
    Figure 112005042739486-pat00012
    Pset)으로 유지되도록 상기 급기용 홴의 회전속도와 자동 댐퍼의 개방각도를 조절함과 아울러, 국부적인 배기시에는 각 거실, 욕실, 방에 설치된 압력검출기에 의해 측정된 압력들의 평균압력과 배기용 압력검출기(P8)와의 차압이 소정된 압력으로 유지되도록 상기 배기용 홴의 회전속도를 조절하고,
    환기 모드시에는 상기 급기용 홴 및 배기용 홴이 작동되며 상기 천정형 공기조화기(200)는 작동중지 되고 바이패스 댐퍼(D8)는 폐쇄되며 메인 댐퍼(D7)는 완전히 개방되고,
    냉난방모드 시에는 거실로만 급기가 보내지도록 메인댐퍼(D7)가 폐쇄되며, 거실의 흡입부 댐퍼(D9)는 제어부에 의해 차단되어 거실로만 외기가 공급되며, 천정형 공기조화기(200)로의 유입유량(Qao)은 급기된 공기량(Q'v)과 혼합되어 오염농도가 낮아진 상태로 천정형 공기조화기(200)의 열교환기를 통해 냉난방 또는 제습되어 거실로 다시 일부 유량(Q'c)은 토출되고, 나머지 유량(Q'r=Q'v+Q'ao-Q'c)은 댐퍼(D2)를 통해 바이패스 홴에 의해 각 욕실 및 방으로 배분되는 것을 특징으로 하는 복합 공조 및 환기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉난방모드 시, 거실에서의 압력은 바이패스 홴의 회전수를 제어하여 Q'v ≥Q'r이 되도록 하여 양압으로 유지하며,
    상기 거실 이외의 개별 공간은 허용 최대 오염농도 이상의 오염농도 검출 또는 급속한 냉난방시 댐퍼(D2~D6)중 하나 이상의 댐퍼의 개도가 증가하게 될 경우 급기하는 공간들의 평균압력 및 바이패스 홴의 출구 압력(P9)과의 차압을 일정하게 유지함과 아울러, 상기 필요한 유량의 공간 이외의 급기량은 고정하고, 급기용 홴의 급기량은 상기 바이패스 홴을 통과하는 유량의 증가에 비례하여 증가시키는 것을 특징으로 하는 복합 공조 및 환기 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 천정형 공조기(200)는 실외기(300)를 포함하고,
    저면이 개방되고 천정(1)에 형성된 구멍(2)을 관통하여 천정에 삽입되는 본체(11)와,
    상기 본체(11) 내에 설치되어 냉매와의 열교환을 통해 공기를 냉각시키는 환형 열교환기(12) 또는 히터를 통해 공기를 가열시키는 장치와,
    거실로 급기된 신선한 공기와 실내 내부의 오염된 공기를 혼합, 흡입하여 상기 열교환기를 통과시켜, 일부 유량은 토출구(16)를 경유하여 실내로 다시 토출시키며, 일부는 상기 환형 열교환기(12)의 방사상 내측방향으로 설치되어 상기 열교환기 배면에 설치된 덕트(18)를 통해 다시 다른 공간으로 배분되도록 송풍력을 일으키는 송풍홴(13)과,
    상기 본체에 고정되어 상기 송풍홴을 회전시키는 모터(14)와,
    상기 본체의 저면 측에 결합되어 실내에 노출되고 상기 송풍홴(13)과 마주하고 있어 실내측의 공기를 흡입하는 흡입그릴(15)이 중앙에 배치되며, 상기 흡입그릴의 둘레에 복수개의 토출구(16)가 형성된 프런트 패널(17)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 공조 및 환기 시스템.
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