KR100601219B1 - 폐열회수 환기장치 - Google Patents

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KR100601219B1
KR100601219B1 KR1020050047408A KR20050047408A KR100601219B1 KR 100601219 B1 KR100601219 B1 KR 100601219B1 KR 1020050047408 A KR1020050047408 A KR 1020050047408A KR 20050047408 A KR20050047408 A KR 20050047408A KR 100601219 B1 KR100601219 B1 KR 100601219B1
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김선식
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주식회사 대우일렉트로닉스
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Abstract

본 발명은 급기팬에 의해 실외공기를 실내로 유입하는 급기덕트 및 상기 급기덕트와 교차되어 실내공기를 배기팬에 의해 실외로 유출하는 배기덕트로 분할되는 덕트와, 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되되 상기 급기덕트와 연통되는 다수의 급기통로와 상기 배기덕트와 연통되는 다수의 배기통로가 서로 인접하게 구획되며 상기 급기통로 및 배기통로에 내재하는 공기를 서로 열교환시키는 열교환기를 포함하는 폐열회수 환기장치에 있어서, 상기 급기덕트 상에 적어도 하나의 히팅부를 구비하되, 상기 히팅부는 보일러가 가동할 경우 상기 보일러의 연도로 배출되는 연소가스의 잔열로 가열되는 것을 특징으로 한다.
폐열회수환기장치,보일러,열교환배관,히팅부.

Description

폐열회수 환기장치{Energy recovery ventilation}
도 1은 종래기술에 따른 폐열회수 환기장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 폐열회수 환기장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
101; 덕트 103; 격벽
110; 급기덕트 111; 급기흡입구
113; 급기배출구 115; 급기팬
120; 배기덕트 121; 배기흡입구
123; 배기배출구 125; 배기팬
130; 열교환기 137; 급기통로
139; 배기통로 140; 히팅부
141; 히팅코일 142; 핀
143; 히팅부의 입구 144; 히팅부의 출구
150; 열교환배관 151; 연도수용부
152; 펌프 153; 제1유로전환밸브
154; 제2유로전환밸브 155; 제1배관
156; 제2배관 157; 제어부
160; 보일러 161; 보일러의 마이컴
162; 온수출수관 163; 온수입수관
164; 연도
본 발명은 폐열회수 환기장치에 관한 것이다.
일반적으로, 밀폐된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소의 함량이 증가하게 되어 생명체의 호흡에 지장을 주게 된다.
따라서, 사무실이나 차량과 같이 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우, 실내의 오염된 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 및 열기가 여과없이 외부로 배출됨과 더불어 실외의 공기가 문이나 창틈 등을 통해 열교환 없이 유입됨으로 인해 실내를 난방 및 냉방시키는데 드는 경비가 불필요하게 많이 들게 되었다.
또한, 갑작스런 냉기 및 열기가 외부에서 내부로 유입됨으로 인해 실내공기의 급격한 온도변화로 그 내부에 존재하는 사람들이 불쾌감을 느끼게 되고, 특히 실내의 창문이나 문틀이 닫혀진 상태에서 실내공기만을 외부로 배출시키는 경우 외부의 신선한 공기의 유입이 차단되어 산소결핍현상이 발생될 수 있음은 물론, 실내공기의 습도조절이 전혀 이루어지지 않게 되어 환기장치가 구비되어 있는데도 불구하고 쾌적한 실내환경을 유지시키지 못하는 문제점 등이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하고자, 실외공기를 실외로 배출되는 실내공기와 먼저 열교환시킨 다음 실내로 공급하는 폐열회수 환기장치가 제시되었다.
이 폐열회수 환기장치의 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 박스형태의 덕트(1) 내부에 실외공기가 실내로 유입되는 급기덕트(10)가 구비되고, 상기 급기덕트와 소정 위치에서 교차하며 실내공기가 실외로 안내되는 배기덕트(20)가 구비된다.
그리고 급기덕트(10)와 배기덕트(20)가 교차하는 지점에 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기가 열교환하는 열교환기(30)가 구비된다.
이 때, 급기덕트(10)와 배기덕트(20)는 덕트(1)의 내부를 상하로 구획하는 격벽(3)에 의해 서로 간섭을 받지않게 된다.
상기 급기덕트(10)의 일단에 실외와 연통되는 급기흡입구(11)가 형성되고 타단에 실내와 연통되는 급기배출구(13)가 형성되며, 상기 배기덕트(20)의 일단에 실내와 연통되는 배기흡입구(21)가 형성되고 타단에 실외와 연통되는 배기배출구(23)가 형성된다.
급기덕트(10)의 급기흡입구(11) 측에 실외공기를 강제 흡입하는 급기팬(15)이 구비되고, 상기 배기덕트(20)의 배기배출구(23) 측에 실내공기를 강제 배출하는 배기팬(25)이 구비된다.
한편, 열교환기(30)는 상하 모서리가 덕트(1)에 의해 지지되고 좌우 모서리가 격벽(3)에 의해 지지되는 육면체 형상으로 그 내부에 급기덕트(10)와 연통되는 다수의 급기통로(37)와 상기 급기통로(37)와 이웃하며 배기덕트(20)와 연통되는 다수의 배기통로(39)가 구비된다.
그리고 도면에 별도로 도시되지는 않았으나, 급기통로(37)와 배기통로(39)의 경계부분에는 열전도 효율이 뛰어난 열교환판이 구비된다.
이 때, 실선으로 도시된 부분이 급기통로(37)이며, 점선으로 도시된 부분이 배기통로(39)이다.
이러한 구성을 가진 폐열회수 환기장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 실내공기가 어느 정도 오염되었을 때 배기팬(25)에 전원이 인가되면서 실내공기가 배기흡입구(21)를 통해 배기덕트(20)로 유입된 다음, 열교환기(30)의 배기통로(39)를 지나 배기배출구(23)를 통해 실외로 배출된다.
이와 동시에, 급기팬(15)에 전원이 인가되면서 신선한 실외공기가 급기흡입구(11)를 통해 급기덕트(10)로 유입된 다음, 열교환기(30)의 급기통로(37)를 지나 급기배출구(13)를 통해 실내로 유입된다.
이 때, 열교환기(30)를 지나는 실내공기와 실외공기는 열교환판을 통해 열교환하게 된다. 이 과정을 상술하면, 열교환기(30)에서 일어나는 열교환은 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기 사이에 일어나는 현열교환과, 실내공기 또는 실외공기 중 고온의 공기가 노점온도(dew point temp.) 이하의 상태가 되면서 생성된 응축수에 의한 잠열교환으로 이루어진다.
이러한 열교환 방식의 환기장치의 경우, 실내가 냉방 또는 난방일 때 급기되는 실외공기가 실내공기와 1차적으로 열교환된 다음 실내로 유입됨에 따라, 실내온도의 급격한 상승이나 하강을 방지할 수 있다.
종래의 폐열회수 환기장치는 열교환율이 약 70%~80%에 달하지만, 열교환기에서 열교환되어 급기흡입구로 진입하는 공기는 실내온도보다 그 온도가 낮기 때문에 겨울철 실내의 난방효율을 저하시키고, 실내보다 낮은 온도로 공기가 실내로 유입됨으로 인해서 실내에 거주하는 거주자가 불쾌감을 느끼게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 실내의 난방효율을 증가시키고, 실내에 거주하는 거주자를 항시 쾌적하게 하는 폐열회수 환기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 급기팬에 의해 실외공기를 배기팬에 의해 실내로 유입하는 급기덕트 및 상기 급기덕트와 교차되어 실내공기를 실외로 유출하는 배기덕트로 분할되는 덕트와, 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되되 상기 급기덕트와 연통되는 다수의 급기통로와 상기 배기덕트와 연통되는 다수의 배기통로가 서로 인접하게 구획되며 상기 급기통로 및 배기통로에 내재하는 공기를 서로 열교환시키는 열교환기를 포함하는 폐열회수 환기장치에 있어서, 상기 급기덕트 상에 적어도 하나의 히팅부를 구비하되, 상기 히팅부는 보일러가 가동할 경우 상기 보일러의 연도로 배출되는 연소가스의 잔열로 가열되는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치를 제공한다.
상기 히팅부의 입구 및 출구는, 상기 보일러의 연도 내부를 통과하면서 상기 연소가스의 잔열과 내부의 물이 서로 열교환하게 하는 열교환배관과 연결된다.
상기 히팅부는 히팅코일인 것이 바람직하다. 상기 히팅코일의 외부에는 급기덕트를 통과하는 공기와 열교환이 용이하도록 복수의 핀이 형성된다.
상기 열교환배관 상에 물을 순환시키는 적어도 하나의 펌프를 가지고, 열교환배관 중 상기 연도의 내부에 위치한 부위는 내부식성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 열교환배관은, 상기 보일러가 가동하지 않을 경우 상기 히팅부가 상기 보일러에서 배출되는 온수를 통해 가열되도록 상기 보일러의 온수출수관과 연결되는 제1배관과 상기 보일러의 온수입수관과 연결되는 제2배관을 가진다.
상기 열교환배관과 제1배관의 분기점에는 제1유로전환밸브가 구비되고, 상기 열교환배관과 상기 제2배관의 분기점에는 제2유로전환밸브가 구비된다.
상기 보일러에서 마이컴과 상기 제1유로전환밸브 및 상기 제2유로전환밸브는 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부는 상기 보일러의 마이컴으로부터 전기적 신호를 제공받아 상기 보일러가 가동할 경우 상기 제1배관과 상기 제2배관이 폐쇄되도록 상기 제1유로전환밸브를 제어하고, 상기 보일러가 가동하지 않을 경우 상 기 제1배관과 상기 제2배관이 개방되도록 상기 제2유로전환밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐열회수 환기장치에 관한 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 폐열회수 환기장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 급기팬(115)에 의해 실외공기를 실내로 유입하는 급기덕트(110) 및 급기덕트(110)와 교차되어 실내공기를 실외로 유출하는 배기덕트(120)로 분할되는 덕트(101)와, 급기덕트(110)와 배기덕트(120)가 교차하는 지점에 구비되되 급기덕트(110)와 연통되는 다수의 급기통로(137)와 배기덕트(120)와 연통되는 다수의 배기통로(139)가 서로 인접하게 구획되며 급기통로(137) 및 배기통로(139)에 내재하는 공기를 서로 열교환시키는 열교환기(130)를 포함하는 폐열회수 환기장치에 있어서, 상기 급기덕트(110) 상에 적어도 하나의 히팅부(140)를 구비한다.
먼저, 덕트(101)는 급기팬(115)의 가동으로 실외공기가 실내로 유입되도록 하는 급기덕트(110)와, 상기 급기덕트(110)와 교차되며 배기팬(125)의 가동으로 실내공기가 실외로 유출되도록 하는 배기덕트(120)로 분할된다.
이러한 덕트(101)는 박스형태로서 상기 급기덕트(110)와 배기덕트(120)는 소정 위치에서 서로 교차하게 된다.
그리고 급기덕트(110)와 배기덕트(120)는 덕트(101)의 내부를 상하로 구획하 는 격벽(103)으로 인해 서로 간섭을 받지 않는다.
상기 격벽(103)은 덕트(101)를 급기덕트(110)와 배기덕트(120)로 구획하도록 상기 덕트(101) 내부에 사방으로 구비된다.
그리고 급기덕트(110)의 일단에는 실외와 연통되는 급기흡입구(111)가 형성되고, 그에 대향하는 타단에는 실내와 연통되는 급기배출구(113)가 형성되며, 상기 배기덕트(120)의 일단에는 실내와 연통되는 배기흡입구(121)가 형성되고, 그에 대향하는 타단에 실외와 연통되는 배기 배출구(123)가 형성된다.
상기 급기덕트(110)의 급기흡입구(111) 측에 실외공기를 강제 흡입하는 급기팬(115)이 구비되고, 배기덕트(120)의 배기배출구(123) 측에 실내공기를 강제 배출하는 배기팬(125)이 구비된다.
상기 열교환기(130)는 상기 급기덕트(110)와 상기 배기덕트(120)가 교차하는 지점에 구비되고, 상기 급기덕트(110)와 연통되는 다수의 급기통로(137)와 상기 배기덕트(120)와 연통되는 다수의 배기통로(139)가 서로 인접하게 구획되며, 상기 급기통로(137) 및 상기 배기통로(139)에 내재한 공기를 서로 열교환시킨다.
실시예에서, 열교환기(130)는 급기덕트(110)와 배기덕트(120)가 교차하는 지점에 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기를 열교환시킨다.
이 열교환기(130)의 내부에 급기덕트(110)와 연통되는 다수의 급기통로(137)와 이 급기통로(137)와 이웃하며 배기덕트(120)와 연통되는 다수의 배기통로(139)가 구비된다.
그리고 도면에 별도로 도시되지는 않았으나, 급기통로(137)와 배기통로(139) 의 경계부분에는 열전도 효율이 뛰어난 열교환판이 구비된다. 이 때, 실선으로 도시된 부분이 급기통로(137)이며 점선으로 도시된 부분이 배기통로(139)이다.
한편, 히팅부(140)는 보일러(160)가 가동할 경우 상기 보일러(160)의 연도(164)로 배출되는 연소가스의 잔열로 가열된다.
여기서, 보일러(160)는 FF(Forced Flue)방식의 보일러인 것이 바람직하다.
하지만, 보일러(160)는 기타 방식의 보일러를 적용해도 무방하다.
실시예에서, 히팅부(140)의 입구(143) 및 출구(144)는 열교환배관(150)과 연결된다.
이 열교환배관(150)은 보일러(160)의 연도(164) 내부를 통과하면서 연소가스의 잔열과 내부의 물이 서로 열교환하게 한다.
상기 히팅부(140)는 히팅코일(141)인 것이 바람직하다.
이 히팅코일(141)의 외부에는 급기덕트(110)를 통과하는 공기와 열교환이 용이하도록 복수의 핀(142)이 형성된다. 이 핀(142)은 턴핀이거나 일반 판형핀인 것이 바람직하다.
상기 열교환배관(150) 상에 물을 순환시키는 적어도 하나의 펌프(152)를 가진다.
이 펌프(152)의 용량은 열교환배관(150) 상의 물을 순환시키는 목적으로 사용되므로 비교적 소형이어도 무방하다.
상기 열교환배관(150)은 연도(164)의 내부를 통과하는 부위(이하, '연도수용부(151)'라 함)는 내부식성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
그 이유는 연도수용부(151)가 보일러(160)에서 배출되는 유독성 연소가스에 의해 부식되어 누수되거나 파손되는 것을 방지하기 위함이다.
그리고 열교환배관(150)에서 연도수용부(151)는 연소가스와 열교환효율을 높이도록 다수회 굴절형성되는 것이 바람직하다.
상기 열교환배관(150)은 보일러(160)가 가동하지 않을 경우 히팅부(140)가 보일러(160)에서 배출되는 온수를 통해 가열되도록 보일러(160)의 온수출수관(162)과 연결되는 제1배관(155)과, 보일러(160)의 온수입수관(163)과 연결되는 제2배관(156)을 가진다.
그리고 열교환배관(150)과 제1배관(155)의 분기점에는 제1유로전환밸브(153)가 구비되고, 열교환배관(150)과 제2배관(156)의 분기점에는 제2유로전환밸브(154)가 구비된다.
아울러, 보일러(160)에서 마이컴(161)과, 제1유로전환밸브(153) 및 제2유로전환밸브(154)와 전기적으로 연결되는 제어부(157)를 더 포함한다.
이 제어부(157)는 보일러(160)의 마이컴(161)으로부터 전기적 신호를 제공받아 보일러(160)가 가동할 경우 제1배관(155)과 제2배관(156)이 폐쇄되도록 제1유로전환밸브(153)를 제어하고, 보일러(160)가 가동하지 않을 경우 제1배관(155)과 제2배관(156)이 개방되도록 제2유로전환밸브(154)를 제어한다.
상기 제어부(157)의 제어에 의한 본 발명의 폐열회수 환기장치의 동작 및 작용은 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 보일러(160)가 가동할 경우, 상기 제어부(157)는 보일러(160)의 마이컴(161)으로부터 신호를 제공받아 제1유로전환밸브 (153)와 제2유로전환밸브(154)가 각각 제1배관(155)과 제2배관(156)를 폐쇄하도록 제어한다.
이 경우, 보일러(160)의 연도(164)에서는 지속적으로 연소가스가 배출되며, 이 배출되는 연소가스의 잔열에 의해 열교환배관(150)의 연도수용부(151)를 흐르는 물은 가열되게 된다.
상기 열교환배관(150)의 연도수용부(151)에 가열된 물 즉, 온수는 펌프(152)의 가압으로 히팅부(140)의 입구(143)로 인입되고, 히팅부(140)의 입구(143)로 인입된 온수는 급기덕트(110)를 통과하는 공기와 열교환한 후, 다시 히팅부(140)의 출구(144)로 배출된다.
이 히팅부(140)의 출구(144)로 배출된 온수는 펌프(152)의 가압으로 열교환배관(150)의 연도수용부(151)를 거쳐 가열된 후, 다시 히팅부(140)의 입구(143)로 인입된다.
반면, 보일러(160)가 가동하지 않을 경우, 보일러(160)의 마이컴(161)에서는 전기적 신호가 제공되지 않게 되며, 제어부(157)는 제1유로전환밸브(153)와 제2유로전환밸브(154)가 각각 제1배관(155)과 제2배관(156)를 개방하도록 제어한다.
이 제1유로전환밸브(153)와 제2유로전환밸브(154)가 각각 제1배관(155)과 제2배관(156)를 개방한 상태에서는 상기 열교환배관(150)의 연도수용부(151) 측은 제1유로전환밸브(153)와 제2유로전환밸브(154)가 폐쇄되는 것이 바람직하다.
이 경우에는, 보일러(160)에서 배출되는 온수를 통해 히팅부(140)가 가열된다.
즉, 보일러(160)에서 가열된 온수가 온수출수관(162)에서 제1배관(155)으로 유입되고, 이 제1배관(155)으로 유입된 온수는 상기 히팅부(140)의 입구(143)로 인입된다.
이 히팅부(140)의 입구(143)로 인입된 온수는 급기덕트(110)를 통과하는 공기와 열교환한 후, 다시 히팅부(140)의 출구(144)로 배출된다.
이 히팅부(140)의 출구(144)로 배출된 온수는 제2배관(156)으로 유입되고, 제2배관(156)으로 유입된 온수는 온수입수관(163)을 따라 보일러(160)로 인입된다.
본 발명은 폐열회수 환기장치로서, 보일러가 가동할 경우에 연도를 통해 배출되는 연소가스의 잔열을 이용하여 히팅부를 가열시키므로써, 겨울철 실내의 난방효율을 상승시키고, 사용자가 항상 쾌적한 실내생활을 영위하도록 하는 우수한 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 보일러가 가동하지 않을 경우에도 보일러에서 배출되는 온수를 이용하여 항시 히팅부를 가열시키므로써, 겨울철 실내의 난방효율을 상승시키고, 사용자가 항상 쾌적한 실내생활을 영위하도록 하는 우수한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 급기팬에 의해 실외공기를 실내로 유입하는 급기덕트 및 상기 급기덕트와 교차되어 실내공기를 배기팬에 의해 실외로 유출하는 배기덕트로 분할되는 덕트와, 상기 급기덕트와 배기덕트가 교차하는 지점에 구비되되 상기 급기덕트와 연통되는 다수의 급기통로와 상기 배기덕트와 연통되는 다수의 배기통로가 서로 인접하게 구획되며 상기 급기통로 및 배기통로에 내재하는 공기를 서로 열교환시키는 열교환기를 포함하는 폐열회수 환기장치에 있어서,
    상기 급기덕트 상에 적어도 하나의 히팅부를 구비하되, 상기 히팅부는 보일러가 가동할 경우 상기 보일러의 연도로 배출되는 연소가스의 잔열로 가열되는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 히팅부의 입구 및 출구는, 상기 보일러의 연도 내부를 통과하면서 상기 연소가스의 잔열과 내부의 물이 서로 열교환하게 하는 열교환배관과 연결되는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 히팅부는 히팅코일인 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 히팅코일의 외부에는 급기덕트를 통과하는 공기와 열교환이 용이하도록 복수의 핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 열교환배관 상에 물을 순환시키는 적어도 하나의 펌프를 가지는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 열교환배관 중 상기 연도의 내부에 위치한 부위는 내부식성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 열교환배관은, 상기 보일러가 가동하지 않을 경우 상기 히팅부가 상기 보일러에서 배출되는 온수를 통해 가열되도록 상기 보일러의 온수출수관과 연결되는 제1배관과 상기 보일러의 온수입수관과 연결되는 제2배관을 가지는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 열교환배관과 제1배관의 분기점에는 제1유로전환밸브가 구비되고, 상기 열교환배관과 상기 제2배관의 분기점에는 제2유로전환밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 보일러에서 마이컴과 상기 제1유로전환밸브 및 상기 제2유로전환밸브는 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부는 상기 보일러의 마이컴으로부터 전기적 신호를 제공받아 상기 보일러가 가동할 경우 상기 제1배관과 상기 제2배관이 폐쇄되도록 상기 제1유로전환밸브를 제어하고, 상기 보일러가 가동하지 않을 경우 상기 제1배관과 상기 제2배관이 개방되도록 상기 제2유로전환밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 폐열회수 환기장치.
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KR100869823B1 (ko) 2008-06-09 2008-11-21 (주)한국표준환경기술 분리형 타입의 식품가공 작업장의 양압 유지형 공기조화기
KR101057276B1 (ko) * 2009-04-03 2011-08-16 주식회사 경동나비엔 보일러 배기열 회수형 환기시스템

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