KR100987408B1

KR100987408B1 - 외기 유량 측정장치 및 이를 포함하는 외기 유량 조절장치

Info

Publication number: KR100987408B1
Application number: KR1020080034972A
Authority: KR
Inventors: 박상태
Original assignee: 박상태
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2010-10-12
Also published as: KR20090109622A

Abstract

본 발명은 공기조화 시스템의 외기 유량 측정장치 및 이를 포함하는 외기 유량 조절장치에 관한 것으로, 본 발명의 외기 유량 측정장치는 외기측 덕트에 설치되는 것으로, 외기가 유입되는 입구측에 망상의 금속판체가 형성되어 유입되는 외기의 압력강하가 이루어지는 케이스; 상기 케이스의 입구측 일면에 장착되어 케이스의 내부로 유입되는 외기의 압력을 측정하는 외부 압력게이지; 상기 케이스의 내부에 장착되어 상기 망상의 금속판체를 통과한 외기의 압력을 측정하는 내부 압력게이지; 상기 외부 압력게이지 및 내부 압력게이지의 단부에 각각 연결되어 측정된 압력 신호와 외기 온도값을 유량조절장치의 일부인 외기제어기에 전송하기 위한 커넥터와 온도센서 포함하여 구성됨으로써, 냉난방 부하변동에 따른 급기유량에 관계없이 적정량의 최소 외기를 도입함으로써, 실내 공기질을 유지하며 동시에 에너지 절감효과를 극대화하고, 외기측 직관 덕트가 불필요한 효과가 있다.

공기조화기, 외기, 덕트, 금속망

Description

외기 유량 측정장치 및 이를 포함하는 외기 유량 조절장치{Apparatus for controlling outside airflow}

본 발명은 공기조화 시스템의 외기 유량 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방 부하변동에 따른 공급유량 관계없이 적정량의 최소 외기를 도입함으로써, 실내 공기질을 유지하며 동시에 에너지 절감효과를 극대화하고, 외기측 직관 덕트가 불필요한 외기 유량 조절장치에 관한 것이다.

최근 건축물의 고급화로 단열성과 기밀 성능이 향상되었으나, 실내 오염물질(CO2, VOCs, HCHO 등)의 증가와 신선한 외기 도입량의 부족으로 실내 공기질이 악화되어 건물 병 증후군(sick building syndrome) 대두 등으로 인간에게 일시적 혹은 만성적으로 고통을 주거나 재실자의 사무 생산성 저하요소로 작용하고 있다.

특히 가변유량시스템의 경우 일반적으로 온도가 주된 제어 목표로서, 환절기 외기 냉난방 경우를 제외한 시기에 냉난방부하가 감소하면 급기유량이 감소되므로 상대적으로 외기도입량이 감소되어 실내공기 오염도가 증가될 수 있으며, 반대로 냉난방부하 증가시 필요이상으로 외기가 도입되어 에너지 손실을 가중시키므로 이에 대한 해결책이 요구되어 왔다.

특히, 최근 에너지 절약의 필요성이 대두되고 생활의 질 향상에 따른 쾌적한 실내환경 유지에 대한 욕구가 증대되어 중대형 건물에 가변유량시스템의 적용이 가속화되고 있지만, 상술한 문제점들로 인하여 현실적으로는 만족스러운 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 냉난방 부하에 따른 가변급기유량 관계없이 적정량의 최소 외기를 도입함으로써, 실내 공기질을 유지하며 동시에 에너지 절감효과를 극대화할 수 있는 외기 유량 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 공기가 유입되는 외기측 직관 덕트의 설치가 불필요하여 설치공간을 줄일 수 있고, 보다 정확한 외기도입유량을 측정 및 제어를 할 수 있으므로 냉난방 에너지를 절감할 수 있는 외기 유량 조절장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 외기측 덕트에 설치되는 것으로, 외기가 유입되는 입구측에 망상의 금속판체가 형성되어 유입되는 외기의 압력강하가 이루어지는 케이스; 상기 케이스의 입구측 일면에 장착되어 케이스의 내부로 유입되는 외기의 압력을 측정하는 외부 압력게이지; 상기 케이스의 내부에 장착되어 상기 망상의 금속판체를 통과한 외기의 압력을 측정하는 내부 압력게이지; 상기 외부 압력게이지 및 내부 압력게이지의 단부에 각각 연결되어 측정된 압력 신호를 외기제어기에 전송하기 위한 커넥터들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 외기 유량 측정장치가 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 망상의 금속판체는 압력변화와 유입되는 외기의 흐름과의 사이에 비례관계가 성립할 수 있도록 망상의 금속판체에서 공기가 통과하는 면적이 차지하는 면적비가 50 - 70 %인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 외기 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 설치되며, 이와 같이 온도 센서가 설치되는 경우, 장치 내로 유입되는 외기의 온도를 동시에 측정하여 공기밀도를 보상하여 유속을 계산함으로써, 더욱 정밀한 제어를 할 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 외기 유량 조절장치는 외기측 덕트에 설치되는 외기 유량 측정장치를 포함하며, 적정외기량이 도입되도록 외기뎀퍼를 조절신호를 출력하는 외기유량제어기를 포함하는데, 상기 외기유량제어기는 상기 외부 압력게이지, 내부 압력게이지 및 온도 센서에서 측정된 신호를 전송받고, 실시간으로 외기의 온도에 따른 보상 및 고도에 따른 대기압 보상을 하여 정확한 유량을 시스템 컨트롤러에 신호로 송출한다.

본 발명에 있어서, 상기 외기측 덕트를 복수개로 나누어, 그 중 어느 하나의 덕트에 상기 외기 유량 조절장치가 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 외기측 덕트에 외기량을 제어하는 외기댐퍼가 마련되고, 상기 외기측 덕트와 연통되는 환기측 덕트가 구비되며, 상기 환기측 덕트에는 환기측 댐퍼가 마련되고, 실내의 공기를 상기 환기측 덕트로 공급하기 위한 환기팬이 설치되고, 상기 환기되는 공기중의 일부를 바이패스시켜 실내로 다시 공급 하는 바이패스량과 외기량의 비율을 맞추어 최소 요구 외기량으로 조절하는 바이패스댐퍼가 더 설치되는 것도 가능하다.

상기와 같은 본 발명의 외기 유량 조절장치에 의하면, 최소 외기량 제어가 가능하므로 냉난방 부하변동에 따른 급기유량에 관계없이 적정량의 최소 외기를 도입할 수 있고, 이를 통해 실내 공기질을 유지하며 동시에 에너지 절감효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외기측 직관 덕트가 불필요하여 공기조화 시스템의 설치공간을 줄일 수 있고, 외기도입량을 정확히 측정하여 제어할 수 있으므로 냉난방 에너지를 최대한 절감할 수 있다.

또한, 150FPM(0.75m/s)의 저풍속이 측정가능하고, 외기의 온도편차 및 대기압 보상기능을 가지며, 외기의 먼지 습도에 영향을 받지 않음으로써, 정밀한 외기량 제어가 가능한 효과가 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부한 도면을 참조로 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 외기 유량 측정장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 외기 유량 측정장치를 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 외기 유량 조절장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 외기 유량 조절장치가 적용된 공기조화 시스템의 일실시예 구성도이고, 도 5는 본 발명에 의한 외기 유량 조절장치가 적용된 공기조화 시스템의 다른 실시예 구성도이다.

본 발명의 외기 유량 측정장치는 외기측 덕트(OA)에 설치되는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 덕트에 설치되는 케이스(10)가 구비되는데, 상기 케이스(10)는 외기가 유입되는 입구측에 망상의 금속판체(11)로 형성되는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 덕트는 직사각형 단면으로 형성되므로, 상기 케이스(10)는 상기 덕트에 끼워짐이 가능하도록 직육면체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 케이스(10)의 가장자리에는 덕트에 장치를 설치하기 위한 플랜지(10a)가 형성된다.

이와 같은 본 발명의 케이스(10)는 그 일면 즉, 외기가 유입되는 입구측의 일면이 망 형태의 금속판체(11)로 이루어지어 상기 망을 지나면서 외기의 압력강하가 이루어지는 구조를 갖는다. 즉, 외기가 상기 금속판체(11)의 망상 조직을 지나면서 압력 강하가 이루어지어 층류로 변하게 되는 것이다.

따라서, 기존에는 외기의 도입관으로 직선 유로가 필수적이였지만, 본 발명은 망상의 금속판체가 덕트의 입구측에 형성되어 상기 망을 지나면서 기류가 층류로 변해 압력 강하가 이루어지므로 별도의 도입관이 필요없게 되어 설치면적을 줄여줄 수 있다.

이와 같은 본 발명의 외기 유량 측정장치는 상기 케이스(10)의 입구측 일면에 케이스(10)의 내부로 유입되는 외기의 압력을 측정하는 외부 압력게이지(12)가 장착되고, 상기 케이스(10)의 내부에 상기 망상의 금속판체(11)를 통과한 외기의 압력을 측정하는 내부 압력게이지(13)가 장착되어 구성된다.

상기 외부 압력게이지(12) 및 내부 압력게이지(13)의 단부에는 각각 측정된 압력 신호를 제어기에 전송하기 위한 커넥터(14)(15)가 연결된다.

이와 같은 본 발명의 외기 유량 측정장치는 상기 망상의 금속판체(11)를 통해 공기가 유입되면서 압력강하가 이루어지므로, 상기 외부 압력게이지(12)가 측정한 압력과 내부 압력게이지(13)가 측정한 압력이 차이를 보이게 되고, 상기 커넥터(14)(15)를 통해 측정된 압력 신호를 제어기(30)에 전송하여 전체 시스템의 제어가 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명에 있어서, 상기 케이스(10)에는 외기 온도를 측정하기 위한 온도 센서(16)가 더 설치되는 것이 가능하며, 이와 같이 온도 센서(16)가 설치되는 경우, 장치 내로 유입되는 외기의 온도를 동시에 측정하여 이를 통해 유속 등을 계산함으로써, 온도편차에 따른 측정오차를 보완 함으로써 더욱 정밀한 제어를 할 수 있다.

본 발명의 외기 유량 조절장치는 상술한 외기 유량 측정장치와, 외기유량제어기(30)를 포함한다.

상기 외기유량제어기(30)는 상기 외부 압력게이지, 내부 압력게이지 및 온도 센서에서 측정된 신호를 전송받아, 실시간으로 외기의 온도에 따른 보상 및 고도에 따른 대기압 보상을 하여 정확한 유량을 시스템 컨트롤러(40)에 신호로 송출한다.

이와 같은 본 발명의 외기 유량 조절장치가 설치된 공기조화 시스템은, 도 4에서 도시한 싱글 덕트 시스템(Single duct system)에서 보는 바와 같이, 외기측 덕트(OA)와 환기측 덕트(RA)를 연계시켜 구성하는 것이 바람직하며, 이들 덕트에는 공기조화를 위한 장비가 설치된다.

구체적으로, 상기 외기측 덕트(OA)에는 본 발명의 외기 유량 조절장치가 설 치되고, 이와 함께 외기량을 제어하는 외기댐퍼(OD)가 마련되고, 상기 외기측 덕트와 연통되는 배기측 덕트에는 배기측 댐퍼(RD)가 마련된다.

또한, 상기 외기 유량 조절장치를 통해 유입되는 외기를 실내로 공급하기 위한 공급팬(21)이 설치되고, 실내의 공기를 상기 환기측 덕트로 공급하기 위한 환기팬(22)이 설치된다.

상기 외기측 덕트와 환기측 덕트가 연통되는 부분에는 상기 환기되는 공기중의 일부를 바이패스시켜 실내로 다시 공급하는 바이패스량과 외기량의 비율을 맞추도록 조절하는 바이패스댐퍼(MD)가 더 설치된다.

이와 같은 각 덕트의 댐퍼를 포함하여 상기 공급팬(21)과 환기팬(22)은 건물의 시스템 컨트롤러(40)에 의해 제어되며, 상기 시스템 컨트롤러(40)는 장치의 외기유량제어기(30)에 연결되어 제어신호를 주고받는다.

상기 제어기(30)는 상기 외기 유량 조절장치의 일부로써 외부 압력게이지(12) 및 내부 압력게이지(13)에서 측정된 공압신호에 대응하여 상기 외기용 뎀퍼(OD)의 개폐율을 조절하도록, 상기 외부 압력게이지(12) 및 내부 압력게이지(13)의 단부에 설치된 커넥터(14)(15)와 연결되고, 건물의 시스템 컨트롤러(40)에 신호를 주고받는다.

상기 시스템 컨트롤러(40)는 상기 공급팬(21)에 제어신호를 출력하여 상기 공급팬(21)의 회전속도를 조절한다.

이와 같이 구성된 공기조화 시스템은 다음과 같이 구동된다.

먼저, 상기 외기 유량 측정 장치의 외부 압력게이지(12) 및 내부 압력게이 지(13)에서 측정된 압력신호를 상기 제어기(30)에 전송하여 상기 제어기(30)에서 유입되는 외기의 유속을 계산하여 외기도입량을 산정하고 이 산정값 신호를 시스템 컨트롤러(40)에 송출한다.

또한, 온도 센서(16)가 실시간으로 외기 온도를 측정하여 상기 제어기(30)에 전송하면, 상기 제어기(30)는 계절 온도차에 의한 보상값을 산정하여 외기의 온도에 따른 보상 및 고도에 따른 대기압 보상을 하여 정확한 유량을 시스템 컨트롤러(40)에 신호로 송출한다.

실내 온도부하에 따라 건물의 시스템 컨트롤러(40)가 상기 공급팬(21)으로 제어신호를 출력시켜 공급팬(21)의 회전속도를 조절함으로써, 외기의 도입량을 조절한다.

이때, 급기량에 따라 환기량을 재설정하여 환기량의 재설정값과 실제 환기량과의 편차에 의해 환기팬(22)의 회전 속도를 제어한다.

또한, 외기량과 바이패스량을 조절하기 위해 시스템 컨트롤러(40)에서 전송된 제어신호에 의해 외기댐퍼(OD), 바이패스댐퍼(MD)의 개도 정도가 조절되게 된다.

첨부한 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 외기측 덕트(OA)를 복수개로 나누어, 그 중 어느 하나의 덕트에 본 발명의 외기 유량 조절장치를 설치한 스플리트 덕트 시스템(Split duct system)을 나타낸 것으로, 그 외의 구성요소는 상술한 싱글 덕트 시스템과 동일하다.

이와 같은 스플리트 덕트 시스템의 경우에도, 상기 외기 유량 측정장치의 외 부 압력게이지(12) 및 내부 압력게이지(13)에서 측정된 압력신호를 상기 제어기(30)에 전송하여 상기 제어기(30)에서 유입되는 외기의 유속을 계산하여 외기도입량을 산정하고, 산정된 외기도입량에 따라 상기 제어기(30)가 건물의 시스템 컨트롤러(40)에 신호를 출력하면 상기 외기뎀퍼(OD)의 뎀퍼모터(OM)에 제어신호를 출력시켜 외기뎀퍼(OD)의 개폐율를 조절함으로써, 적정외기의 도입량을 조절한다.

따라서, 외기량 제어가 가능하므로 냉난방 부하(변유량)에 관계없이 적정량의 최소 외기를 도입할 수 있고, 이를 통해 실내 공기질을 유지하며 동시에 에너지 절감효과를 극대화할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 외기 유량 측정장치를 도시한 정면도,

도 2는 본 발명에 의한 외기 유량 측정장치를 도시한 측면도,

도 3은 본 발명에 의한 외기 유량 조절장치를 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에 의한 외기 유량 조절장치가 적용된 공기조화 시스템의 일실시예 구성도.

도 5는 본 발명에 의한 외기 유량 조절장치가 적용된 공기조화 시스템의 다른 실시예 구성도.

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 케이스 11 : 망상의 금속판체

12 : 외부 압력게이지 13 : 내부 압력게이지

14, 15 : 커넥터 16 : 온도센서

Claims

외기측 덕트에 설치되는 것으로, 외기가 유입되는 입구측에 망상의 금속판체가 형성되어 유입되는 외기가 상기 금속판체를 통과하면서 압력강하가 이루어지는 케이스;

상기 케이스의 입구측 일면에 장착되어 케이스의 내부로 유입되는 외기의 압력을 측정하는 외부 압력게이지;

상기 케이스의 내부에 장착되어 상기 망상의 금속 판체를 통과한 외기의 압력을 측정하는 내부 압력게이지; 및

외기 온도를 측정하기 위한 온도센서를 포함하며,

상기 망상의 금속판체는 공기를 통과하는 면적비가 금속 판체의 50-70%인 것을 특징으로 하는 외기 유량 측정장치.
제1항에 따른 외기 유량 측정장치와,

상기 외부 압력게이지, 내부 압력게이지 및 온도 센서에서 측정된 신호를 전송받아, 실시간으로 외기의 온도에 따른 보상 및 고도에 따른 대기압 보상을 하여 정확한 유량을 시스템 컨트롤러에 신호로 송출하는 외기유량제어기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 외기 유량 조절장치.