KR100676112B1 - 환기 장치 및 환기 방법 - Google Patents

Abstract

복수의 선실을 구비한 선박용으로 배치된 환기 장치로서, 이 환기 장치는 각 선실용으로 배치된 환기 시스템에 의해 달성된다. 이러한 국부적 환기 시스템은 공기 처리 유닛(12), 조절 유닛(20), 및 국부적 공기 덕트 시스템(16, 17)을 포함하고, 신선한 공기의 공급, 사용된 공기의 배출, 여과, 제습, 엔탈피 회복, 조절, 가습, 및 재순환과 같은 국부적 기능들을 수반한다.

환기 장치

Description

환기 장치 및 환기 방법{VENTILATION AND A METHOD FOR VENTILATION}

본 발명은 공기의 공급 및 처리를 위해 격리된 셀에 배치되는 건물용 환기 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 해양에서의 다른 설비들, 소위 해양 설비들을 포함하는 선박용 환기 시스템에 관한 것이다. 이하에서 환기 시스템이라는 용어는 환기를 위해 배치된 시스템을 지칭하며, 이 환기 시스템은 신선한 공기의 공급, 사용된 공기의 배출, 냉각, 및 제습과 같은 기능을 포함하지만, 또한 여과, 엔탈피 회복(return), 조절(tempering), 가습, 및 재순환 기능을 포함할 수도 있다. 가장 단순한 형태의 환기 시스템은, 1개 이상의 팬 및 관련된 덕트 시스템을 구비하는 공기 처리 유닛을 포함하지만, 개별적인 공간을 조절하기 위해 국부적으로 배치된 유닛을 포함할 수도 있다.

선박과 같은 공간에서의 환기는 보통 중앙에 위치해 있는 1 개 이상의 공기 처리 유닛에 의해 처리되며, 이로 인하여 공급 공기 및 배기 공기가 축에 놓여 있는 환기 덕트를 통하여 포위된 공간에서 교환된다. 이와 관련하여, 공급 공기 및 배기 공기를 제공하는 공기 처리 유닛의 상기 부분들이 분리되어 배치되지만 서로 가깝게 배치되어, 상기 시스템 부분들간의 에너지 회수가 용이하게 조정될 수 있는 방법이 공지되어 있다. 이러한 회수 시스템은 열 교환기 또는, 통상적으로 소위 엔탈피 휠(enthalpy wheel)에 의해 수행되는 엔탈피 전달을 위한 시스템으로 구성될 수 있다. 또한, 포위된 공간의 열 부하의 균형을 환기 시스템에 의해 맞추는 방법이 공지되어 있다. 이것은 실질적으로 2 가지 방법에 의해 실행될 수 있다: 한 가지 방법은 조절된 신선한 공기를 공급하여 열 부하를 조절하는 방법이다. 다른 방법은 단지 신선한 공기만을 공급해서 공기 변화에 대한 요구조건을 만족시키고, 열의 공급 및 제거를 위해 실제적인 열 부하를 상기 공간에 배치된 조절 유닛으로 조절하는 방법이다. 이러한 종류의 조절 유닛으로 흔히 사용되는 것은 공기를 재순환 시키기 위한 유닛이고, 이로 인하여 공기가 냉기 또는 열기를 공급할 수 있는 냉각 유닛을 통과하게 된다. 이러한 종류의 다른 조절 유닛으로는, 예컨대 열 교환이 복사에 의해 일어나는 소위 냉각 덮개(cooling roof)가 있다.

선박, 특히 여객선에서는, 공기 처리 유닛에 대한 상당한 요구가 있게 된다. 이 설비는, 선박이 열대해에서 여행을 하거나 또는 북극해에서 여행을 하거나 상관없이 편안한 내부 환경을 제공할 수 있어야 한다. 공지된 공기 처리 유닛은 선박에서 넓은 공간을 차지하며, 만약 그렇지 않다면 이 공간은 상당한 경제적 이익을 산출할 수 있다. 통상적으로, 선박은 방화셀(fire cell)일 수 있는 격리된 셀로 분할되며, 상기 셀의 분리된 "방화벽"은 화재의 확산을 방지할 수 있어야 한다. 환기 덕트가 이러한 방화벽을 통과하는 곳에서는, 화재가 상기 환기 시스템을 통하여 확산되는 것을 방지하기 위한 조치가 취해져야 한다. 상기 목적을 위해, 화재 슬라이드 밸브가 배치되지만, 값이 비싸고, 전기의 공급 및 광범위한 감시를 필요로 하며, 또한 중량의 증가를 초래한다.

충분한 환기를 형성하는데 필요한 신선한 공기는 통상적으로 선박의 공간으로 공급되는 공기 부피의 단지 작은 부분을 구성한다. 남은 약 70%의 부분은 열 부하와 냉방 부하를 조절하기 위해 사용된다. 열대해에서 작동할 때, 최대 공기 부피는 종종 냉방 요구조건에 의해 결정된다. 열대해에서의 자유 공기는 매우 따뜻하고 많은 양의 습기를 포함한다. 효과적으로 공기를 제습하기 위해서, 공기는 냉각되고, 이로 인하여 소위 이슬점을 통과하여 응축이 일어난다. 상기 목적을 위해, 공기는 냉각 배터리를 통과하도록 허용되며, 상기 배터리의 차가운 표면에서 물이 응축되고 흘러져 나오게 된다. 상기 냉각 배터리에는 약 5 내지 15℃의 냉각제가 공급된다. 냉각제로서는, 증발 작용제뿐만 아니라, 전형적인 물, 염용액, 글리콜 물 등의 냉각 액체가 사용될 수 있다.

최근의 순항선에는 종종 발코니가 구비된 선실이 설치된다. 승객용 선실의 총수의 75% 이상을 구성할 수도 있는 이러한 선실들은, 그 이름이 의미하는 것처럼, 조그만 개인용 발코니가 선실 가까운 부근에 배치된다. 단열이 불량하고 낮은 복사 저항을 갖는 큰 프랑스식 창문 때문에, 발코니가 구비된 선실은 선실용으로 열대해에서는 큰 열 부하를 수반하고 북극해에서는 큰 냉방 부하를 수반한다. 그래서 단지 조절된 공기의 공급 및 배출에 의해 이러한 냉방 부하 및 열 부하의 균형을 맞추는 것은 큰 부피의 공기를 필요로 한다. 큰 부피의 공기는 대형 팬을 필요로 하고, 그래서 이러한 팬 및 다른 설비들을 수용하기 위해 큰 공간이 필요하게 된다. 그 결과, 비용이 증가하게 되고, 선박의 공간을 덜 비용-효율적으로 이용하게 된다.

상술된 균형의 문제를 더 효율적으로 하면서 선박에서의 공간을 절약하기 위한 한가지 공지된 해결 방법은 상기 선실에 국부적 조절 유닛을 배치하는 것이다. 국부적으로 공기를 재순환 및 조절하는 소위 팬 코일을 그러한 시스템에 배치하는 것이 공지되어 있다. 이런 방식으로, 순수하게 조절의 목적으로 더 작은 부피의 공기가 선실에 공급될 필요가 있다는 점에서, 선실과 중앙 유닛 사이의 덕트의 부피가 감소된다. 다른 한편으로는, 팬 코일의 도입이 덕트 시스템의 길이를 감소시키는 것을 의미하는 것은 아니다. 긴 덕트 시스템으로 인해서, 팬이 극복해야하는 압력이 상당히 증가된다.

중앙에 배치된 공기 처리 유닛을 작동시킬 때, 광범위한 조정 작업이 필요하고, 이는 모든 선실로의 접근을 필요로 한다. 종종, 선박의 마지막 선실은 처녀 항해가 시작되기 단지 수주일 전에 완성된다. 그래서 상기 시스템을 조정하는 작업은 종종 시간의 압박을 받게 되고, 이는 설치자에게 있어서 많은 비용을 필요로 한다. 중앙 시스템은 또한 선박 내의 병원균의 확산이라는 큰 위험성을 포함한다. 그래서, 포자, 박테리아, 및 바이러스가 많은 수의 승객 및 승무원들에게 급속도로 확산될 수 있다.

본 발명의 목적은, 종래의 시스템보다 더 비용-효율적이고 부피를 절약하는, 격리된 셀로 분할된 선박용 환기 장치를 제공하는 것이다. 상기 환기 장치는 공기의 공급 및 반송을 위한 덕트의 전체 길이가 감소되고, 또한 부피가 감소될 뿐만 아니라 무게도 감소될 것이다. 또한 상기 환기 장치는 특별한 화재 슬라이드 밸브가 배제될 수 있게 한다. 무게가 감소되고 화재 슬라이드 밸브가 배제됨으로써 투자의 절약이 수반되고, 부피의 감소 또한 선박을 보다 생산성 있게 이용할 수 있게 한다. 덕트의 길이가 감소됨으로써, 상기 선박 환기 장치는 유해한 위생환경의 확산 위험성을 감소시킬 뿐만 아니라 상기 장치와 연관되어 있는 팬을 작동시키기 위한 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.

상기 목적은, 독립 청구항 제 1 항의 특징부에 기술된 특징을 갖는 환기 시스템 및 독립 청구항 제 6 항의 특징부에 기술된 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 종속 청구항에는 유리한 실시예들이 기술되어 있다.

각각의 격리된 셀, 더 상세하게는 각 선실에 자체적인 환기 시스템이 설치됨으로써, 중앙에 위치한 공기 처리 시스템으로부터 환기 덕트의 필요성이 제거될 수 있다. 이하에서 격리된 셀이라는 용어는, 수직 방향으로는, 2 개의 갑판 사이의 공간을 차지하고, 측면 방향으로는, 1 이상의 외벽에 의해서 및, 화재-영역을 분리하거나 물이 스미지 않는 구조물 또는 특별한 장치가 없다면 공기 덕트가 관통할 수 없는 경계 표면에 의해서 경계지어지는 선박의 일부분을 포함한다. 그래서 각각의 격리된 셀은 복수의 선실로 이루어질 수 있지만 단일 선실로도 이루어질 수 있다. 본 발명에 따라 격리된 선실 사이를 어떠한 덕트도 통과하지 않기 때문에, 결과적으로 어떠한 화재 슬라이드 밸브도 필요하지 않고, 또한 병균의 확산도 저감된다.
본 발명에 따라, 중앙에 위치된 공기 처리 유닛으로부터 얻어질 수 있는 모든 기능을 포함하는 환기 시스템이, 선실인 각각의 격리된 셀에 위치되어 있다. 따라서, 각 선실용의 개별적인 상기 환기 시스템은 신선한 공기의 공급, 사용된 공기의 배출, 냉각, 및 제습과 같은 기능을 포함하지만 또한 여과, 엔탈피 회복, 조절, 가습 및 재순환 기능을 포함할 수도 있다. 가장 단순한 형태의 환기 시스템은, 공급 공기와 배기 공기용의 덕트 뿐만 아니라 1 개의 팬 및 1 개의 냉각기를 구비한 공기 처리 유닛을 포함한다. 공급 공기 및 배기 공기를 위한 상기 설비 부분들은 서로 분리되어 배치되지만 가깝게 배치되어, 상기 부분들간의 에너지 회수를 위한 시스템이 간단한 형태로 달성될 수 있다. 모든 공기의 소통은 상기 격리된 셀의 외벽을 통하여 직접 일어난다.

특히, 실제 방화벽이 약 1.5 m 함몰되어 발코니가 구비된 선실에서는, 공기 처리 유닛이 외벽 자체에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 유닛을 상기 벽의 내부에 또는 외부에 배치하는 문제는 중요하지 않다. 공급 공기 및 배기 공기용의 개구가 상기 벽에 배치된다. 이것은 1 개의 공통 개구로 또는 여러개의 개구로 배치될 수 있다. 통상적으로, 선박의 강도를 침해하지 않도록 하기 위하여, 선박의 측면에 형성된 구멍이 강화될 수도 있다. 이것은 용접된 칼라 또는 구멍내로 용접된 관을 통하여 실행될 수 있다. 그러면, 선실의 환기를 위해 공기 덕트가 선실의 내부쪽으로 통해진다. 상기 격리된 셀의 내부에 배치된 내부 선실들은 이 선실에 배치된 또는 외벽에 인접하여 배치된 공기 처리 유닛을 통하여 동일한 방법으로 환기될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 환기 시스템을 구비한 다수의 선실을 포함하고 있는 선박의 측면에 대한 3 차원 단면도.

도 2 는, 발코니가 구비된 선실 및 내부 선실용으로, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 환기 시스템을 위한 개략적인 회로도.

본 발명은 이하에서 첨부 도면과 관련된 실시예를 통하여 보다 자세히 기술 될 것이다.

도 1 에 나타나 있는 선박 측면의 단면도에는 발코니(2)를 포함하는 선실(1)이 도시되어 있다. 상기 선실은 하부 갑판(3) 및 상부 갑판(4)에 의해 수직 방향으로 경계지어진다. 측면 방향으로는, 외벽(5), 제 1 분할부(6), 제 2 분할부(도시되지 않음), 및 내벽(7)에 의해 상기 선실이 경계지어진다. 상기 내벽(7)은, 선실을 복도(도시되지 않음)와 분리시키고, 이 복도로의 통로용 도어(8)를 포함한다. 상기 분할부는 선박의 측면을 따라 동일한 높이로 선실을 분리시킨다. 선실의 외부에 위치한 발코니(2)는, 갑판, 분할부, 및 외벽(5)에 의해서 뿐만 아니라 외부 난간(9)에 의해서 경계지어진다. 외벽(5)은 상기 선실과 발코니 사이의 통로를 포함하고, 본 실시예에서는 복수의 슬라이딩 도어를 구비한 도어부(10)로서 형성되며, 대부분의 경우 상기 슬라이딩 도어에는 유리부가 제공된다. 그래서 외벽은 들어가 있으며 선박을 따라 선박의 측면과 평행하게 연장하고, 또한 상기 외벽은 선박의 내부를 경계짓는 실제적인 경계면이다.

상기 선실에는 천장(11)이 설치되고, 이 천장의 위에는 케이블, 덕트 등을 놓기 위한 공간이 존재한다. 외벽(5)의 외부에는 공기 처리 유닛(12)이 배치되어 있다. 공기 처리 유닛은 공급 공기용 개구(13) 및 배기 공기용 개구(14)를 포함한다. 상기 유닛의 일측은 선박의 측면과 연결하여, 공기의 공급 및 배출을 위해 덕트의 시스템이 외벽을 관통하도록 배열되어 있다. 그래서, 공급 공기 덕트(16)는 천장과 상부 갑판 사이의 공간에서 전방으로 연장하고, 천장을 통과하여 선실 내부로 개방된다. 배기 공기 덕트(17)는 동일한 방법으로 천장과 상부 갑판 사이의 공간을 통하여 전방으로 연장하고, 천장을 통과하여 선실 내부로 개방된다. 선실의 천장 위에는 또한 재순환 유닛(15)이 배치되고, 이 재순환 유닛은 선실에 존재하는 공기를 재순환시켜 열을 공급하거나 또는 공기로부터 열을 흡수한다.

도 2 의 회로도에는 환기 시스템을 위한 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 또한 선실에 존재하는 공기를 조절하기 위한 유닛이 포함된다. 도 2 의 회로도의 상부에는 발코니(2)가 구비된 선실(1)이 도시된다. 상기 발코니는 난간(9)에 의해 외부쪽으로 경계지어지고 외벽(5)에 의해 내부쪽으로 경계지어지며, 상기 선실은 외벽(5), 제 1 분할부(6), 제 2 분할부(18), 및 내벽(7)에 의해 경계지어진다. 상기 선실에는 T 라고 표시된 화장실이 포함된다. 공기 처리 유닛(12)은 외벽에 가깝게 배열되지만, 본 실시예에서는 선실의 내부에 배치된다. 상기 공기 처리 유닛은 천장의 위쪽에 적절하게 배치된다. 또한 도시된 본 실시예에서는, 공기를 각각 가열 및 냉각시킬 뿐만 아니라 재순환시키기 위한 조절 유닛(20)이 선실에 위치된다. 상기 조절 유닛은 공급 공기 팬(21)을 포함하고, 이 팬이 선실에서의 공기의 변화를 수반할 뿐만 아니라 재순환 팬으로서도 기능을 하도록 상기 2 개의 유닛이 서로 작용한다. 상기 공급 공기 팬에 의해 선실에 과압이 형성되고, 이로 인하여 배기 공기가 공기 처리 유닛을 통하여 외부 공기로 배출된다. 상기 공기 처리 유닛은 여과기(22) 및 엔탈피 휠(23)을 포함한다. 상기 재순환 유닛(20)은 냉각 유닛(24)을 포함하고, 이 냉각 유닛은 다양한 계절동안 필요에 따라서 상기 유닛을 통하여 흐르는 공기를 각각 냉각 및 가열할 수 있다. 도시된 실시예에서, 배출 채널이 화장실에서부터 환기 시스템(도시되지 않음)으로 배열되어 있다. 그러나, 이러한 배기 공기는 회로도의 하부에 도시된 것처럼 선실 내부에서의 국부적 환기 시스템을 통하여 동등하게 배치될 수도 있다.

도 2 에서의 회로도의 하부에는, 본 발명에 따른 환기 시스템의 부가적인 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는, 공급 공기 팬(30) 및 배기 공기 팬(31)이 공통축에 의해 상호 연결되고 공통 모터(32)에 의해 구동된다. 공기 처리 유닛(33)은 선실에 배치되고 여과기(35)뿐만 아니라 엔탈피 휠(34)도 포함한다. 단지 냉각 유닛만을 포함하는 조절 유닛(36)이 또한 상기 선실에 배열된다. 상기 공기 처리 유닛 및 조절 유닛은 선실의 천장 위에 적절하게 배치된다. 본 실시예에서 공급 공기 및 배기 공기용 채널은 발코니가 구비된 선실을 통하여 외벽으로 연장하며 이곳에서 개방된다.

상기 실시예에서 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 환기 시스템은, 모든 경우에 있어서 각각의 격리된 셀, 즉 선실용 환기 시스템이 선박에서의 공기 덕트의 전체 길이를 감소시킨다는 사실을 이용하고 있다. 국부적으로 배치된 환기 시스템 또한 어떠한 화재 슬라이드 밸브를 배치할 필요가 없음을 의미한다. 이전에는 덕트를 설치하기 위해 배치할 필요가 있었던 축들이 제거될 수 있으며, 대신에 상기 부피는 이익이 되는 선실의 수를 증가시키는 것과 같은 운영의 이익을 증가시키는 목적을 위해 이용될 수도 있다. 마찬가지로, 이전에는 중앙에 위치된 유닛을 수용하기 위해 필요로 했던 대형 팬 공간이 보다 이익이 되는 목적으로 이용될 수 있다. 많은 수의 공기 처리 유닛은 투자 비용의 일정한 증가를 수반하지만, 보다 긴 덕트 시스템에 의해 생기는 압력 증가보다 더 작은 압력 증가를 상기 팬이 극복해야 하는 경우에는 작동 비용이 감소된다.

또한 설치 관점에서 볼 때, 본 발명에 따른 환기 시스템은 배치 및 조절하기가 더 간단하다. 공기 처리 유닛 및 조절 유닛이 적소에 설치되고 공기 덕트 시스템에 연결된다. 일단 선실이 완성되면, 유동이 조절되고, 이어서 선실이 밀폐될 수 있다.

본 발명에 따른 환기 시스템은, 상술된 실시예가 유리하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 그래서, 상기 시스템에 포함된 기능들이 다른 방법으로 배열된 다른 실시예들이 이용될 수도 있다. 요점은 환기 시스템이 단지 1 개의 격리된 셀 또는 선실에 작용하도록 배열되고, 환기될 공간에 인접한 외벽의 개구를 통하여 직접 환기가 일어난다는 것이다.

Claims (8)

1. 복수의 격리된 셀로 분할된 선박용의 복수의 환기 시스템을 포함하는 환기 장치에 있어서, 상기 격리된 셀에 1 이상의 환기 시스템이 수용되고, 이 환기 시스템은 공기 처리 유닛(12, 33), 조절 유닛(15, 20, 36), 및 국부적인 공기 덕트 시스템(16, 17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 환기 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 국부적인 환기 시스템이 외벽(5)을 통하여 공기를 직접 소통시키는 것을 특징으로 하는 환기 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 셀은 선실(1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 환기 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 선실(1)은 발코니(2)를 포함하는 승객용 선실인 것을 특징으로 하는 환기 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 환기 시스템은, 신선한 공기의 공급, 사용된 공기의 배출, 여과, 제습, 엔탈피 회복, 조절, 가습, 및 재순환을 수행하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 환기 장치.
6. 복수의 격리된 셀로 분할된 선박을 환기시키기 위한 방법에 있어서,

   상기 격리된 셀은 국부적으로 배치된 1 이상의 환기 시스템(12, 15, 16, 17)에 의해 관리되도록 배치되고, 상기 국부적인 환기 시스템에 의해, 신선한 공기의 공급, 사용된 공기의 배출, 여과, 제습, 엔탈피 회복, 조절, 가습, 및 재순환과 같은 기능들이 수행되는 것을 특징으로 하는 환기 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 환기 시스템이 외벽(5)을 통하여 공기를 직접 소통시키는 것을 특징으로 하는 환기 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 여객선에 사용되는 것을 특징으로 하는 환기 장치.

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