KR100672530B1 - 환기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물 내 복수의 환기장치가 요구하는 환기 풍량을 중앙에서 제공할 수 있는 대용량의 환기 시스템에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 그룹(group)으로 나뉘어진 다수의 환기장치; 상기 환기장치와 일대 일로 연결되어 사용자의 요구에 따라 환기장치의 환기 풍량을 제어하는 구역 제어기(zone controller); 각 그룹에 대하여 동일 그룹으로 설정된 다수의 구역 제어기와 데이터 통신이 가능하도록 연결되고, 그룹 내 모든 환기장치의 환기 풍량에 따라 해당 그룹의 그룹 환기 풍량을 제어하는 그룹 제어기(group controller); 모든 그룹 제어기와 데이터 통신 가능하도록 연결되고, 각 그룹의 그룹 환기 풍량에 따라 전체 환기 풍량을 제어하는 메인 제어기(main controller)로 구성된다.

따라서, 본 발명은 다수의 환기장치가 요구하는 환기 풍량을 중앙의 환기팬 장치에서 공급하는 대용량 환기 시스템을 제공하고, 각 구역(Zone)의 환기장치가 요구하는 환기 조건을 최적으로 제어함으로써 에너지 소모효율을 향상시킬 수 있다.

환기 장치, 대용량, 구역(zone), 그룹(group)

Description

환기 시스템{ventilating system}

도 1은 종래 기술에 따른 환기장치의 구성을 나타낸 사시도

도 2는 종래 기술에 따른 환기장치의 구성을 나타낸 단면도

도 3은 본 발명에 따른 환기 시스템의 구축상태 실시예를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 따른 대용량 환기 시스템의 풍량 분배 제어개념을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 환기장치 120: 온/오프 밸브

140: 정풍량 밸브 160: 구역 덕트

200: 구역 제어기 300: 그룹 제어기

320: 개도조절 밸브 340: 그룹 덕트

400: 메인 제어기 420: 환기팬 장치

440: 메인 덕트

본 발명은 환기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 환기장치를 연동 제어하는 대용량 환기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 밀폐된 공간의 공기는 생명체의 반복되는 호흡에 의해 시간이 지남에 따라 이산화탄소의 함량이 높아지게 되는데, 특히 사무실이나 차량과 같이 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우 실내의 오염된 공기를 실외의 신선한 공기로 대체해 주기 위하여 환기장치가 많이 사용되고 있다.

이러한 환기장치는 실내공기 및 실외공기를 강제 송풍시키는 송풍기가 포함되도록 구성되어 오염된 실내공기를 실외 측으로 배출함과 아울러 신선한 실외공기를 실내측으로 흡입하는 과정을 반복하게 된다.

그러나, 실내에서 냉방 및 환기작동이 동시에 이루어지는 경우 냉방된 실내공기가 배기됨과 아울러 더운 실외공기가 흡입됨에 따라 실내공기의 온도가 상대적으로 냉방온도보다 상승하여 냉방효율이 떨어진다.

마찬가지로, 실내에서 난방 및 환기작동이 동시에 이루어지는 경우 또한 차가운 실외공기가 흡입됨에 따라 실내온도가 난방 온도보다 낮아져 난방효율이 떨어지게 된다.

따라서, 실내공기와 실외공기 사이에 열교환 작용이 일어나도록 하는 열교환기가 별도로 내설되어야 한다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 환기장치는 장방형의 케이스(2) 일측면에 실외공기가 흡입되는 실외공기 흡입공(4a) 및 실내공기가 토출되는 실내공기 배출공(6b)이 형성되고, 타측면에 실외공기가 토출되는 실외공기 배출공(4b) 및 실내공기가 흡입되는 실내공기 흡입공(6a)이 형성된다.

그리고, 상기 케이스(2) 중앙에는 실외공기와 실내공기가 유동되는 유로가 별도로 형성된 열교환기(8)가 가로지르도록 설치되고, 실외공기를 흡입하는 급기팬(10)과 실내공기를 토출시키는 배기팬(20)이 각각 상기 케이스(2)의 일측면 및 타측면 중앙에 위치되도록 설치된다.

아울러, 상기 케이스(2) 내부에는 상기 실외공기 흡입공(4a)으로부터 흡입된 실외공기를 상기 열교환기(8)로 안내하거나, 상기 실내공기 흡입공(6a)으로부터 흡입된 실내공기를 상기 열교환기(8)로 안내하는 칸막이부(7a,7b)가 설치된다.

상기 열교환기(8)를 통과한 실외공기가 상기 실외공기 배출공(4b)으로 토출되도록 하는 안내하거나, 상기 열교환기(8)를 통과한 실내공기가 상기 실내공기 배출공(6b)으로 토출되도록 안내하는 덕트(9a,9b)가 설치되어 실외공기와 실내공기가 별도로 유동되는 풍로를 형성한다.

이때, 상기 열교환기(8)는 상기 케이스(2) 중앙 일측에 형성된 점검구(2a)를 통하여 상기 케이스(2)에 탈착 가능하게 설치되는데, 상기 열교환기(8)의 모서리 부분이 상기 칸막이부(7a,7b) 양끝단 및 상기 케이스(2)의 내측 상,하면에 각각 형성된 레일(5)에 끼워져 슬라이딩되도록 설치된다.

여기서, 상기 급기팬(10) 및 배기팬(20)은 실외공기 또는 실내공기를 축 방향으로 흡입하여 반경방향으로 토출시킨다.

그리고, 상기 급기팬(10) 및 배기팬(20)은 각각 상기 덕트(9a,9b)와 연결되도록 설치된 팬 하우징(12,22) 내측에 위치되도록 설치되며, 상기 급기팬(10) 및 배기팬(20)을 각각 구동시키는 모터(14,24)가 각각의 팬 하우징(12,22)에 고정 설 치된다.

이때, 상기 급기팬(10)을 구동시키는 모터(14) 및 상기 배기팬(20)을 구동시키는 모터(24)는 상기 열교환기(8)의 양측 중앙을 향하도록 설치된다.

한편, 실외공기가 유입되는 열교환기(8)의 일측면에는 실외공기로부터 먼지 등의 이물질을 걸러주는 필터(미도시)가 설치되기도 한다.

이와 같이 구성된 환기장치는 제어장치(controller)와 일대 일로 개별 연결되어 사용자의 요구에 따라 온/오프 제어, 환기 풍량 제어가 가능하다.

그러나, 최근 대형 건물이나 고층 건물의 증가로 인해 상당히 많은 룸(Room)마다 환기장치가 각각 설치되는데, 종래에는 건물 내의 모든 환기장치가 개별적으로 제어되고 환기 풍량을 제공하는 환기팬 장치가 일대 일로 구성되어야 한다.

이로 인해, 제어 측면에서의 효율성이 떨어질 뿐 아니라 개별 제어로 인한 에너지 소모 효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 건물 내 복수의 환기장치가 요구하는 환기 풍량을 중앙에서 제공할 수 있는 대용량의 환기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복수의 환기장치를 그룹별로 제어할 수 있는 환기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 구역(Zone)의 환기장치를 최적으로 제어하여 에너지 소모효율을 향상시키는 환기 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 하나 이상의 그룹(group)으로 나뉘어진 다수의 환기장치; 상기 환기장치와 일대 일로 연결되어 사용자의 요구에 따라 환기장치의 환기 풍량을 제어하는 구역 제어기(zone controller); 각 그룹에 대하여 동일 그룹으로 설정된 다수의 구역 제어기와 데이터 통신이 가능하도록 연결되고, 그룹 내 모든 환기장치의 환기 풍량에 따라 해당 그룹의 그룹 환기 풍량을 제어하는 그룹 제어기(group controller); 모든 그룹 제어기와 데이터 통신 가능하도록 연결되고, 각 그룹의 그룹 환기 풍량에 따라 전체 환기 풍량을 제어하는 메인 제어기(main controller);를 포함하여 구성된 환기 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은 상기 메인 제어기의 제어에 따라 전체 환기 풍량을 발생하는 환기팬 장치와, 상기 환기팬 장치에서 발생된 전체 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 메인 덕트(main duct)와, 상기 메인 덕트로부터 분지되어 각 그룹에 대한 그룹 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 그룹 덕트(group duct)와, 각 그룹 덕트에 설치되어 해당 그룹 제어기의 제어에 따라 그룹 환기 풍량의 공급 개도를 조절하는 개도 조절 밸브와, 상기 그룹 덕트로부터 분지되어 각 환기 장치에 대한 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 구역 덕트(zone duct)와, 각 구역 덕트에 설치되어 해당 구역 제어기의 제어에 따라 실내로의 환기 풍량 공급 여부를 조절하는 온/오프 밸브와, 상기 온/오프 밸브를 통해 유입되는 실내의 환기 풍량을 일정하게 유지하는 정풍량 밸브로 구성된 환기 시스템을 제공한다.

따라서, 본 발명에 의하면 다수의 환기 장치를 연동하여 제어하는 대용량 환 기 시스템을 제공함으로써 환기 시스템의 에너지 소비 효율을 향상시킬 수 있다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3과 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 대용량 환기 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에서, 각 구역(zone)에 설치된 환기장치의 구체적인 구성요소는 종래와 유사하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 환기 시스템은, 적어도 하나 이상의 그룹(1~N)으로 나뉘어진 다수의 환기장치(100); 각 환기장치(100)와 일대 일로 연결되어 사용자의 요구에 따라 환기장치(100)의 환기 풍량을 제어하는 구역 제어기(200); 각 그룹(1~N)에 대하여 동일 그룹으로 설정된 다수의 구역 제어기(200)와 데이터 통신이 가능하도록 연결되고, 그룹 내 모든 환기장치(100)의 환기 풍량에 따라 해당 그룹의 그룹 환기 풍량을 제어하는 그룹 제어기(300); 모든 그룹 제어기(300)와 데이터 통신 가능하도록 연결되고, 각 그룹(1~N)의 그룹 환기 풍량에 따라 전체 환기 풍량을 제어하는 메인 제어기(400);를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 환기시스템을 구현하기 위해서는, 도 4에 도시한 바와 같은 풍량 분배 제어가 가능한 환기 시스템을 구축해야 한다.

이를 위하여, 본 발명의 환기 시스템은; 메인 제어기(400)의 제어에 따라 전체 환기 풍량을 발생하는 환기팬 장치(420)와, 상기 환기팬 장치(420)에서 발생된 전체 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 메인 덕트(440)와, 상기 메인 덕트(440)로 부터 분지되어 각 그룹에 대한 그룹 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 그룹 덕트(340)와, 각 그룹 덕트(340)에 설치되어 해당 그룹 제어기(300)의 제어에 따라 그룹 환기 풍량의 공급 개도를 조절하는 개도 조절 밸브(320)와, 상기 그룹 덕트(340)로부터 분지되어 각 환기 장치(100)에 대한 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 구역 덕트(160)와, 각 구역 덕트(160)에 설치되어 해당 구역 제어기(200)의 제어에 따라 실내로의 환기 풍량 공급 여부를 조절하는 온/오프 밸브(120)와, 상기 온/오프 밸브(120)를 통해 유입되는 실내의 환기 풍량을 일정하게 유지하는 정풍량 밸브(140)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 환기 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 구역(zone)에 설치된 환기 장치(100)는 급/배기 디퓨저(미도시), 온/오프 밸브(120), 및 정풍량 밸브(140)로 구성되고, 구역 제어기(200)와 일대 일로 연결 구성된다. 이와 같이 구성된 다수의 환기 장치(100)는 적어도 하나 이상의 그룹으로 설정되어 있다.

그리고, 본 발명의 제어부분은 구역 제어기(200), 그룹 제어기(300), 메인 제어기(400)로 구성된다.

이때, 동일 그룹으로 설정된 하나 이상의 구역 제어기(200)는 통신선을 통해 해당 그룹의 그룹 제어기(300)와 연결 구성되고, 모든 그룹 제어기(300)는 메인 제어기(400)와 통신 가능하도록 연결 구성된다.

여기서, 상기 구역 제어기(200)는 사용자가 리모컨을 통해 입력한 환기장치 (100)의 운전/정지 신호 및 환기 풍량(F1)을 인식한다.

그리고, 상기 구역 제어기(200)는 해당 그룹 제어기(300)와의 통신을 통해 사용자가 입력한 환기 풍량(F1)을 그룹 제어기(300)로 송신한다.

한편, 상기 그룹 제어기(300)는 통신선을 통해 연결된 그룹 내 모든 구역 제어기(200)로부터 각 환기장치(100)의 환기 풍량(F1)을 수신한 후 자신이 속한 그룹의 그룹 환기 풍량(F2)을 산출한다.

예를 들어, 그룹 (1)이 4대의 환기 장치(100)로 이루어져 있다고 가정하면, 그룹 (1)에 해당하는 그룹 제어기(300)는 총 4대의 구역 제어기(200)로부터 각 환기장치(100)가 요구하는 환기 풍량(F1)을 수신하게 된다. 그리고, 상기 수신된 4대 환기장치의 환기 풍량을 가산하여 그룹 (1)의 환기 필요량(F2)을 산출하게 된다.

이어, 상기 그룹 제어기(300)는 기 정의된 룩업 테이블(표1)을 근거하여 상기 산출된 환기 필요량(F2)에 따라 해당 그룹 덕트(340)에 설치된 개도 조절 밸브(320)의 개도(P)를 결정한다.

환기 필요량(F2)(%)	개도(P)
0 ~ 25	P1
25 ~ 50	P2
50 ~ 75	P3
75 ~ 100	P4

(단, P1 < P2 < P3 < P4의 조건을 만족)

또한, 상기 그룹 제어기(300)는 메인 제어기(400)와의 통신을 통해 해당 그룹의 환기 필요량(F2)을 메인 제어기(400)로 송신한다.

한편, 상기 메인 제어기(400)는 모든 그룹 제어기(300)로부터 각 그룹의 환기 필요량(F2)을 수신하여 환기 시스템의 전체 환기 필요량(F3)을 산출한다.

이어, 상기 산출된 전체 환기 필요량(F3)에 따라 기 정의된 룩업 테이블(표 2)을 근거하여 환기팬 장치(420)의 팬 풍량을 결정한다.

전체 환기 필요량(F3)(%)	팬 풍량
0 ~ 25	초약풍
25 ~ 40	약풍
40 ~ 60	중풍
60 ~ 80	강풍
80 ~ 100	특강풍

(단, 초약풍 < 약풍 < 중풍 < 강풍 < 특강풍의 조건을 만족)

상기 메인 제어기(400)는 전체 환기 필요량(F3)에 따라 팬 풍량이 결정되면 상기 결정된 팬 풍량에 따라 환기팬 장치(420)의 동작을 제어함과 동시에 상기 그룹 제어기(300)의 운전을 개시한다.

이때, 상기 환기팬 장치(420)는 팬 회전 속도의 가변 제어가 가능한 대용량 인버터 팬(Inverter Fan)을 이용한다.

아울러, 상기 그룹 제어기(300)는 메인 제어기(400)와의 통신을 통해 운전을 개시하는데, 그룹 환기 필요량(F2)에 따라 결정된 개도(P)를 해당 개도 조절 밸브(320)에 적용하여 해당 그룹의 환기 풍량을 조절하고 자신과 연결된 구역 제어기(200)의 운전을 개시한다.

이때, 상기 구역 제어기(200)는 그룹 제어기(300)와의 통신을 통해 운전이 개시되면 온/오프 밸브(120) 및 정풍량 밸브(140)를 온(On)시키고, 사용자가 입력한 환기 풍량에 따라 실내기의 환기 운전을 수행한다.

상기 환기장치(100)의 급기 디퓨저를 통해 실내로 실외의 신선한 공기가 공급되고 배기 디퓨저를 통해 오염된 실내 공기를 실외로 배출한다. 그리고, 상기 정풍량 밸브(140)를 통해 환기장치(100)의 풍량을 일정하게 유지하게 된다.

따라서, 본 발명은 각 환기 장치(100)의 환기 풍량(F1)을 취합하여 해당 그룹의 환기 풍량(F2)을 결정하고, 모든 그룹의 환기 풍량(F2)을 취합하여 시스템 전체의 환기 풍량(F3)을 결정하게 된다.

그리고, 상기 메인 제어기(400)는 시스템 전체의 환기 풍량(F3)에 따라 대용량 환기팬 장치(420)의 팬 풍량을 제어하고, 각 그룹의 그룹 제어기(300)는 그룹 환기 풍량(F2)에 따라 해당 그룹의 개도 조절 밸브(320)를 제어하며, 각 구역의 구역 제어기(200)는 해당 환기장치(100)의 온/오프 밸브(120)를 제어한다.

즉, 본 발명의 환기 시스템은 모든 환기장치(100)에서 요구하는 환기 풍량을 대용량 환기팬 장치(420)에 의해 공급되도록 구역제어기(200), 그룹 제어기(300), 메인 제어기(400)가 연동하여 시스템 제어를 수행한다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 환기 시스템의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 다수의 환기장치가 요구하는 환기 풍량을 중앙의 환기팬 장치에서 공 급하는 대용량 환기 시스템을 제공할 수 있다.

둘째, 다수의 환기장치를 적어도 하나 이상으로 그룹으로 설정하여 그룹별로 환기 풍량을 제공하는 방식의 그룹 제어가 가능하다.

셋째, 각 구역(Zone)의 환기장치가 요구하는 환기 조건을 최적으로 제어함으로써 에너지 소모효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 적어도 하나 이상의 그룹(group)으로 나뉘어진 다수의 환기장치;

   상기 환기장치와 일대 일로 연결되어 사용자의 요구에 따라 환기장치의 환기 풍량을 제어하는 구역 제어기(zone controller);

   각 그룹에 대하여 동일 그룹으로 설정된 다수의 구역 제어기와 데이터 통신이 가능하도록 연결되고, 그룹 내 모든 환기장치의 환기 풍량에 따라 해당 그룹의 그룹 환기 풍량을 제어하는 그룹 제어기(group controller);

   모든 그룹 제어기와 데이터 통신 가능하도록 연결되고, 각 그룹의 그룹 환기 풍량에 따라 전체 환기 풍량을 제어하는 메인 제어기(main controller);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구역 제어기는

   사용자가 해당 구역에 설치된 환기장치의 환기 풍량을 입력하면 상기 입력된 환기 풍량을 그룹 제어기로 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 그룹 제어기는

   그룹 내 구역 제어기와 통신을 통해 각 환기장치의 환기 풍량을 수신한 후 이를 가산하여 해당 그룹의 그룹 환기 풍량을 결정하고, 상기 결정된 그룹 환기 풍량을 메인 제어기로 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인 제어기는

   모든 그룹 제어기와 통신을 통해 각 그룹의 그룹 환기 풍량을 수신한 후 이를 가산하여 전체 환기 풍량을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 메인 제어기의 제어에 따라 전체 환기 풍량을 발생하는 환기팬 장치와,

   상기 환기팬 장치에서 발생된 전체 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 메인 덕트(main duct)와,

   상기 메인 덕트로부터 분지되어 각 그룹에 대한 그룹 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 그룹 덕트(group duct)와,

   각 그룹 덕트에 설치되어 해당 그룹 제어기의 제어에 따라 그룹 환기 풍량의 공급 개도를 조절하는 개도 조절 밸브와,

   상기 그룹 덕트로부터 분지되어 각 환기 장치에 대한 환기 풍량의 유동공간을 제공하는 구역 덕트(zone duct)와,

   각 구역 덕트에 설치되어 해당 구역 제어기의 제어에 따라 실내로의 환기 풍량 공급 여부를 조절하는 온/오프 밸브와,

   상기 온/오프 밸브를 통해 유입되는 실내의 환기 풍량을 일정하게 유지하는 정풍량 밸브를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 환기팬 장치는

   대용량 인버터 팬(Inverter Fan)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.

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