KR101136061B1 - 친환경 에너지 절감형 공조장치 - Google Patents

친환경 에너지 절감형 공조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산소와 이산화탄소의 농도를 지속적으로 모니터링하여 부족한 산소를 공급하거나 실외공기를 주입하고, 이산화탄소의 농도가 높을 경우에는 이산화탄소를 흡착 저감할 수 있는 필터를 통과시켜 공급하여 언제나 쾌적한 공기를 확보할 수 있는 에너지 절감형 공조장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 이산화탄소 저감으로 인한 에너지 비용 절감을 위하여 환기지표로 사용되는 이산화탄소 농도를 모니터링하여 이산화탄소의 농도가 설정치보다 높을 경우에 이산화탄소를 저감시키기 위하여 각각의 룸에 이산화탄소 필터모듈이 설치되고, 이산화탄소 농도의 증가에 따른 부족한 산소를 보충하기 위하여 환기부의 일측에 산소발생기가 설치되며, 상기 환기장치에는 실내 공기를 흡입하는 실내공기환기부, 실외 공기를 흡입하기 위한 실외기, 실내공기 및 산소발생기를 통해서 나온 공기를 배출하기 위한 배기부, 실내공기를 정화하기 위한 이산화탄소 필터, 정화된 공기와 실외공기를 공급하기 위한 실내공기 급기부를 구비하고 있다.
공조장치, 에너지 절감형, 환기장치, 분배기, 급기부, 배기부

Description

친환경 에너지 절감형 공조장치{An Air Conditioning Equipment for Environmental-Friendly Energy Saving}
본 발명은 이산화탄소 저감으로 인한 에너지 비용 절감을 위하여 환기지표로 사용되는 이산화탄소 농도를 모니터링하여 이산화탄소의 농도가 설정치보다 높을 경우에 이산화탄소를 저감시키기 위하여 각각의 룸에 이산화탄소 필터모듈이 설치되고, 이산화탄소 농도의 증가에 따른 부족한 산소를 보충하기 위하여 환기장치의 일측에 산소발생기가 설치되며, 상기 환기장치에는 실내 공기를 흡입하는 실내공기환기부, 실외 공기를 흡입하기 위한 실외기, 실내공기 및 산소발생기를 통과한 공기를 배출하기 위한 배기부, 실내공기를 정화하기 위한 이산화탄소 필터, 정화된 공기와 실외공기를 공급하기 위한 실내공기 급기부를 구비하고, 급기부를 통해서 주입되는 공기는 다수의 전자밸브를 통해서 다수의 룸으로 선택적으로 또는 전체적으로 공급하기 위한 분배기를 구비한 친환경 에너지 절감형 공조장치에 관한 것이다.
종래의 통상적인 공조장치는 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0092972호에 개시된 팬 필터 유니트를 사용한 장치로 클린룸의 실내공기를 주로 정화 공급하여 왔으나, 이산화탄소 및 산소의 농도를 측정하여 설정치를 기준으로 공기를 공급을 제어하는 기술적 구성을 구비하고 있지 아니하여 에너지 절약을 위한 효율적 제어가 가능하지 아니한 문제점이 있다.
또 다른 종래기슬은 대부분의 공조장치가 외기를 30% 정도, 재순환 공기를 70% 정도로 운영하고 있으므로 외부와 내부의 온도차이가 커서 외기를 가열하거나 냉각하는데 에너지가 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 외부공기의 급기률을 30% 정도, 재순환 공기를 70% 정도로 운영하고 있는 공조시스템에서 외부공기 급기율 30%를 10%로 줄여서 겨울철 및 여름철의 냉난방을 위하여 소요되는 에너지를 절약하여 냉난방 비용을 줄이는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 다양한 공동주택의 냉난방 및 공기 정화를 위하여 간단하게 설치할 수 있으므로 설치비용 및 설치공간을 줄이고 에너지 절약형으로 설치할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 실내 공기에 산소가 부족할 경우에 산소를 공급하기 위한 산소발생기를 환기장치에 설치하고, 각각의 룸에 설치되는 이산화탄소 필터모듈에는 공기 중의 이산화탄소를 흡착 저감할 수 있는 이산화탄소 필터를 설치하여 이산화탄소 센서와 연동시키므로 낮은 외기의 유입에도 실내공기를 항상 쾌적하게 유지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명 과제의 해결수단은 이산화탄소 저감으로 인한 에너지 비용 절감을 위하여 환기지표로 사용되는 이산화탄소 농도를 모니터링하여 이산화탄소의 농도가 설정치보다 높을 경우에 이산화탄소를 저감하기 위하여 각각의 룸에 이산화탄소 필터모듈이 설치되고, 이산화탄소 농도의 증가에 따른 부족한 산소를 보충하기 위하여 환기장치의 일측에 산소발생기가 설치되며, 상기 환기장치의 급기부를 통해서 주입되는 공기는 다수의 전자밸브를 통해서 다수의 룸으로 선택적으로 또는 전체적으로 공급하기 위한 분배기를 구비한 에너지 절감형 공조장치를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결수단은 앞서 기술한 환기장치에는 실내 공기를 흡입하는 실내공기환기부, 실외 공기를 흡입하기 위한 실외기, 실내공기를 배출하기 위한 배기부, 실내공기를 정화하기 위한 공기정화필터, 정화된 공기와 실외공기를 공급하기 위한 실내공기 급기부를 구비하고, 급기부를 통해서 주입되는 공기는 다수의 전자밸브를 통해서 다수의 룸으로 선택적으로 또는 전체적으로 공급할 수 있는 에너지 절감형 공조장치를 구현하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결수단은 환기장치와 연동하며, 각각의 룸에 설치되는 이산화탄소 필터모듈의 외부 일측에 이산화탄소 및 산소센서를 설치하고, 이산화탄소의 농도가 설정치보다 높을 경우에 이산화탄소 필터모듈에 설치된 이산화탄소 필터를 통해서 공기를 주입하고 산소의 공급이 필요할 경우에 환기장치에 설치된 기체분리막 멤브레인으로 제작된 산소발생기를 동작시켜 각각의 룸으로 공급되는 급기속으로 산소의 농도를 높여서 공급하므로 쾌적한 공기를 유지할 수 있도록 설계 제작된 에너지 절감형 공조장치를 구현하는데 있다.
본 발명은 종래의 외부공기의 급기율을 30% 정도, 재순환 공기를 70% 정도로 운영하고 있는 공조시스템에서 급기율 30%를 10%로 줄여서 겨울철 및 여름철의 냉난방을 위하여 소요되는 에너지를 절약하여 냉난방 비용을 줄이는 작용효과가 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 다양한 공동주택의 냉난방 및 공기 정화를 위하여 간단하게 설치할 수 있으므로 설치비용을 줄이고, 기체분리막 멤브레인으로 설치하므로 에너지 절약형으로 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 효과는 실내 공기에 산소가 부족할 경우에 산소를 공급하기 위한 산소발생기를 환기장치에 설치하고, 각각의 룸에 설치되는 이산화탄소 필터모듈에는 이산화탄소를 제거할 수 있는 이산화탄소 필터를 설치하여 산소센서 및 이산화탄소센서와 연동시키므로 낮은 외기의 유입에도 실내공기를 항상 쾌적하게 유지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. 본 발명에 따른 에너지 절감형 공조장치는 에너지 비용 절감을 위하여 환기지표로 사용되는 이산화탄소 농도를 모니터링하여 이산화탄소의 농도가 설정치보다 높을 경우에 이산화탄소를 제거하기 위하여 각각의 룸에 이산화탄소를 흡착 저감하기 위하여 흡착제가 내장된 필터를 탑재한 이산화탄소 필터모듈이 설치되어 있다.
환기장치의 일측에는 공기 중에 산소를 사용함에 따라 실내공기중의 이산화탄소 농도의 증가에 따른 부족한 산소를 보충하기 위하여 산소를 생성하여 산소를 공급하기 위한 산소발생기가 설치되며, 상기 환기장치의 급기부를 통해서 주입되는 공기는 다수의 전자밸브를 통해서 다수의 룸으로 선택적으로 또는 전체적으로 공급하기 위한 분배기를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 환기장치에는 오염된 실내 공기를 흡입하는 실내공기환기부 와, 외부의 신선한 공기를 실내로 유입시키기 위하여 외부공기를 흡입하기 위한 실외기와, 실내공기를 배출하기 위한 배기부와, 실내공기를 정화하기 위한 공기정화필터와, 정화된 공기와 실외공기를 공급하기 위한 실내공기 급기부와, 필요시에 급기부를 통해서 산소를 공급하기 위한 산소발생기를 구비하고 있다.
또한 환기장치에는 급기부를 통해서 룸으로 주입되는 공기 중에서 외부공기와 실내공기의 주입비를 조절하여 에너지를 절약하고 쾌적한 공기를 주입할 수 있도록 외기 유입조절밸브가 설치되고, 급기부로 공기 유입량을 조절하기 위한 회전수 조절이 가능한 급기 팬 모터가 설치되어 있다.
본 발명은 각각의 룸에 설치되는 이산화탄소 필터모듈의 외부 일측에 이산화탄소센서 및/또는 산소센서를 설치하고, 이산화탄소의 농도가 설정치보다 높을 경우에 이산화탄소 필터모듈에 설치된 이산화탄소 흡착제거필터를 통해서 이산화탄소를 흡착 제거한 후 공기를 실내로 공급하고, 산소의 공급이 필요할 경우에 환기장치에 설치된 산소발생기를 동작시켜 각각의 룸으로 공급되는 급기 속으로 산소의 농도를 높여서 공급하므로 쾌적한 공기를 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 발명의 이해를 용이하게 하는 도면을 살펴본다. 도1은 본 발명에 따라 설계 제작된 에너지 절감형 공조장치의 전체적인 구성을 나타낸 것이며, 도2는 본 발 명에 따라 설계 제작된 환기장치를 나타낸 것이다. 도3은 이산화탄소 필터모듈에 설치되는 필터를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도1은 본 발명에 따라 설계 제작된 에너지 절감형 공조장치의 전체적인 구성을 나타낸 것이다.
본 발명은 종래의 실내로 공급되는 공기 중에서 외부 공기를 30% 정도, 재순환 공기를 70% 정도로 운영하고 있는 공조시스템에서 외부공기의 급기률을 30%를 10%정도로 제어하여 겨울철 및 여름철의 냉난방을 위하여 소요되는 에너지를 절약하여 냉난방 비용을 줄이도록 구성하되, 환기지표로 사용되는 이산화탄소 농도를 이산화탄소 센서로 모니터링하여 이산화탄소를 필터로 제거하거나 산소의 농도를 증가시켜 공기를 공급하여 실내공기를 쾌적하게 유지하도록 구성하는데 있다.
본 발명은 열교환기를 통해서 설정된 온도로 가열 또는 냉각시키는 에너지를 공급받아서 본 발명에 따른 환기장치(11)의 열교환기(28)로 공급되어 급기되는 공기의 온도를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
이를 이루기 위한 본 발명에 따른 에너지 절감형 공조장치는 환기장치(11), 분배기(12) 및 이산화탄소 필터모듈(13내지 16)로 구성되어 있으며, 쾌적한 공기를 공급하기 위한 공조 장치를 이루기 위하여 이산화탄소센서와 산소센서가 이산화탄소 필터모듈(13내지 16)의 외부 일측에 설치되어 룸 내부의 이산화탄소 및 산소의 농도를 실시간으로 측정하여 산소발생기와 이산화탄소 필터모듈(13내지 16)과 서로 연동하도록 구성되어 있다.
환기장치(11)에는 오염된 실내 공기를 흡입하는 실내공기환기부(22)와, 외부의 신선한 공기를 실내로 유입시키기 위한 외부공기를 흡입하기 위한 실외기(27)와, 실내공기를 배출하기 위한 배기부(26)와, 실내공기 중에 이산화탄소를 정화하기 위한 이산화탄소 필터(도3)와, 정화된 공기와 실외공기를 공급하기 위한 실내로 공기를 공급하기 위한 급기부(21)와, 필요시에 급기부를 통해서 산소를 공급하기 위한 산소발생기(미도시)를 구비하고 있다.
상기 실내공기환기부(22)는 외기와 혼합하여 급기부로 공급하기 위하여 각각의 룸에서 사용된 공기를 흡입하는 배기 팬 모터(25)를 구비하되, 룸으로 일정온도의 공기를 공급하기 위하여 열교환기와 체결되어 급기의 온도를 제어하기 위한 열교환기(28)에 의하여 가열 또는 냉각할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 실외기는 외부의 신선한 공기를 흡입할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 환기장치(11)에는 급기와 배기를 위하여 급기 팬 모터(23)와 배기 팬 모터(25)가 설치되어 있고, 급기되는 공기를 정화하기 위하여 먼지 및 세균을 제거하기 위한 필터(24)를 설치할 수 있다.
상기 배기부(26)는 실내공기환기부(28)로부터 흡입된 이산화탄소 농도가 높아진 오염된 공기들 중에서 일부를 외부로 배출시키거나 산소발생기를 통과하면서 산소의 농도가 낮아진 공기를 배출시키도록 구성되어 있다.
또한, 환기장치에는 급기부를 통해서 룸으로 주입되는 공기 중에서 외부공기와 실내공기의 주입비를 조절하여 에너지를 절약하고 쾌적한 공기를 실내로 공급할 수 있도록 외기유입을 조절하기 위한 조절밸브가 설치되고, 룸으로 공급되는 공기 량과 배출되는 공기의 배기량을 조절하기 위한 급기 팬 모터(23)와 배기 팬 모터(25)의 회전속도를 제어할 있도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 산소 발생기는 질소와 산소로 구성된 공기에서 산소와 질소의 입자크기가 서로 다른 점을 이용하여 분리할 수 있도록 설계 제작된 중공사막을 이용하여 제작된 기체분리막 멤브레인을 일정 압력으로 통과시켜 공기로부터 입자크기가 질소보다 작은 산소의 선택적 투과시켜 산소농도가 높아진 공기를 급기부로 공급하여 실내로 공급하고, 산소의 농도가 낮아지고 질소의 농도가 높아진 공기는 배기부를 통해서 외부로 배출되도록 구성할 수 있다.
산소기체입자(크기 ; 약 0.06㎚)는 중공사막에 형성된 미세 기공을 통과하고, 산소 입자보다 큰 질소기체입자(약 0.071㎚)는 통과하지 못하도록 중공사막을 제조할 때, 상기 질소입자크기를 고려하여 질소입자가 통과하지 않으면서 산소입자는 통과할 수 있는 크기로 형성시켜 기체분리막 멤브레인 모듈을 제조하여 내부 및/또는 외부 공기를 통과시켜 룸으로 공급되는 공기의 산소의 농도를 높여서 공급하도록 구성할 수 있다.
이 경우에는 공기를 기체분리막 멤브레인 모듈 속으로 일정 압력 이상으로 공기를 주입할 수 있도록 공기주입펌프를 설치하면 되므로 장치설치가 간단하여 설치비용이 절약되고, 설치공간이 작으며, 공급에너지를 절약할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 채용되는 산소발생기는 기체분리막 멤브레인을 이용하는 것이 바람직하나, 다양한 종류의 산소발생기 중에서 선택 채용할 수도 있다.
본 발명의 출원인 특허출원하여 등록된 등록특허 제10-0879312호의 "이산화탄소 흡착제의 제조방법"에 개시된 이산화탄소 흡착제를 이용하여 이산화탄소 필터모듈(13내지 16)을 제작 장착되어 있으며, 이산화탄소 필터모듈(13내지 16)에 설치된 이산화탄소 필터(31)의 전면과 후면부는 메쉬(mesh)로 구성된 마감제를 사용하여 이산화탄소 필터(31)를 구성한다. 이산화탄소 필터모듈(13내지 16)의 이산화탄소 필터(31)는 댐퍼형식으로 설치되며, 이산화탄소가 설정치보다 높아지면 이산화탄소 필터(31)가 수직방향으로 일정각도 회전하여 댐퍼가 닫히도록 동작하도록 구성하여 공기들이 통과할 때 이산화탄소 필터를 거쳐서 이산화탄소가 흡착 제거되도록 구성되어 있다.
이산화탄소가 설정치보다 낮을 경우에는 필터모듈에 설치된 이산화탄소 필터(31)가 수평방향으로 누워서 이산화탄소 필터를 통과하지 않도록 구성되어 이산화탄소 필터의 사용기간을 연장할 수 있는 이점이 있다.
상기 환기장치(11)의 급기부(21)를 통해서 나온 공기는 이를 필요로 하는 다수의 룸으로 공급되며, 이는 분배기(12)를 통해서 공급되고, 분배기(12)에는 각각의 룸으로 공기를 선택적으로 공급할 수 있도록 전자밸브가 설치되어 있고, 공급이 필요한 룸의 전자밸브를 열어서 선택적으로 공기를 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 분배기는 하나 이상의 룸에 쾌적한 공기를 공급하기 위한 배관과 전자밸브가 설치되어 있다.
본 발명은 종래의 실내로 공급되는 공기 중에서 외부 공기를 30% 정도, 재순환 공기를 70% 정도로 운영하고 있는 공조시스템에서 급기율 30%를 10%로 줄여서 겨울철 및 여름철의 냉난방을 위하여 소요되는 에너지를 절약하여 냉난방 비용을 줄일 수 있으므로 다양한 공동주택의 냉난방 및 공기정화를 위하여 간단하게 저비용으로 설치할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.
도1 : 본 발명에 따라 설계 제작된 에너지 절감형 공조장치의 전체적인 구성도
도2 : 본 발명에 따라 설계 제작된 환기장치
도3 : 이산화탄소 필터 모듈에 설치되는 필터

Claims (7)

  1. 에너지 절감형 공조장치에 있어서,
    다수의 룸에 공급되는 공기의 습도와 온도를 제어하기 위하여 룸 일측에 설치되는 환기장치의 일측에 다수의 룸으로 공급되는 공기량을 조절하기 위한 급기 팬 모터와 다수의 룸으로부터 배출되는 공기량을 조절하기 위한 배기 팬 모터가 고정 설치되며, 상기 배기 팬 모터는 룸 내부공기와 외기를 혼합하여 급기부로 공급하기 위하여 각각의 룸에서 사용된 실내공기를 흡입하도록 구성된 실내공기환기부를 구비하고, 실외 공기를 흡입하기 위한 실외기 및 열을 교환하기 위한 열교환기와 체결되어 급기 온도를 제어하도록 구성된 환기장치;
    환기장치의 급기부와 연결되어 급기부를 통해서 다수의 룸으로 주입되는 공기를 분배하기 위한 분배기; 및
    상기 분배기를 통해서 나온 공기 중의 이산화탄소를 제거하여 다수의 룸으로 공급하기 위한 이산화탄소 필터모듈로 구성하되,
    상기 분배기에는 다수의 룸 중에서 하나 또는 두 개 이상의 룸을 선택하여 공기를 공급할 수 있도록 공기 배관 일측에 전자밸브가 설치되고, 공급이 필요한 룸의 전자밸브를 열어서 공기를 선택적 또는 전체적으로 공급할 수 있도록 구성된 에너지 절감형 공조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이산화탄소 필터모듈의 외측에는 각각의 룸의 산소와 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있는 산소센서와 이산화탄소센서가 더 설치됨을 특징으로 하는 에너지 절감형 공조장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 환기장치에는 산소센서와 연동하여 룸의 산소농도가 낮을 경우에 산소의 농도를 증가시켜 각각의 룸으로 공급하기 위하여 기체분리막 멤브레인으로 제작된 산소발생기가 더 설치됨을 특징으로 하는 에너지 절감형 공조장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 이산화탄소 센서와 연동하는 이산화탄소 필터모듈에는 룸으로 공급되는 공기 중에 이산화탄소 농도가 설정치보다 높을 경우에 해당 룸으로 급기되는 공기 중의 이산화탄소를 흡착 제거하기 위한 실리카겔 여과 필터를 더 내장함을 특징으로 하는 에너지 절감형 공조장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환기장치에는 급기부를 통해서 룸으로 주입되는 공기 중에서 외부공기와 실내공기의 주입비를 조절하여 에너지를 절약하고 쾌적한 공기를 실내로 공급할 수 있도록 외기유입을 조절하기 위한 조절밸브가 설치되고, 각각의 룸으로 공급되는 공기량과 배출되는 공기의 배기량을 조절하기 위한 급기 팬 모터와 배기 팬 모터의 회전속도를 제어할 있도록 구성됨을 특징으로 하는 에너지 절감형 공조장치.
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