KR101182454B1 - 전열교환장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

전열교환장치의 내부에 마련되는 열교환소자의 착상 상태를 보다 정확하게 판단하여 제상운전을 효율적으로 행할 수 있는 전열교환장치의 제어방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전열교환장치의 제어방법은 (a)정상운전 중 실외온도(To)와 팬회전수(Co)를 측정하는 단계와, (b)측정된 실외온도(To)와 팬회전수(Co)를 기설정된 설정온도(Tset)와 설정팬회전수(Cset)와 비교하는 단계와, (c)실외온도(To)가 설정온도(Tset)보다 낮고 팬회전수(Co)가 팬설정회전수(Cset)보다 빠를 경우, 정상운전시간(Do)을 적산하는 단계와, (d)적산된 정상운전시간(Do)이 설정운전시간(Dset)보다 클 경우, 제상운전을 행하는 단계를 포함한다. 따라서, 열교환소자의 착상 상태를 보다 정확하게 판단할 수 있어, 빈번한 제상에 의한 환기량 부족 현상을 방지함과 동시에 착상에 의한 열교환 효율 저하를 최소화할 수 있다.

Description

전열교환장치의 제어방법{Method of controlling a Heat Exchanger}

도 1은 종래 전열교환장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전열교환장치의 내부 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 전열교환장치의 제어 블럭도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전열교환장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10..본체 11..흡입유로

11a..실외 흡기구 11b..실내 배기구

11c..급기팬 12..배출유로

12a..실내 흡기구 12b..실외 배기구

12c..배기팬 15..열교환소자

20..온도센서 30..입력부

40..제어부 50..팬구동부

60..표시부

본 발명은 전열교환장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내외 공기를 열교환하여 순환시키는 전열교환장치에 있어서 겨울철 운전시 열교환소자에 착상되는 서리를 용이하게 제거하기 위한 전열교환장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 전열교환장치는 건물 공조시스템의 일부 구성요소로 사용되는 것으로서, 건물을 환기하기 위해 실내공기는 실외로 배출하고 실외공기는 실내로 흡입하며, 내부에 실내로 흡입되는 실외공기가 통과하는 유로와 실외로 토출되는 실내공기가 통과하는 유로가 서로 교대로 적층되어 실내외 공기가 서로 혼합되지 않고 교차하면서 전열 교환되도록 하는 열교환소자가 마련되어 전반적인 열손실을 저감할 수 있도록 되어 있다.

그런데, 이러한 전열교환장치는 겨울철 가동시 배출되는 공기에 포함되어 있는 습기로 인해 유로에 착상(着霜)이 발생하여 시간이 경과됨에 따라 유로가 점진적으로 막히면서 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 정상운전(S1) 중 실외온도를 지속적으로 측정하여(S2), 측정된 실외온도(To)가 설정온도(Tset)보다 낮아지게 되면(S3) 착상 조건으로 인식하고 운전시간을 누적하여 적산하고 있다가(S4), 설정운전시간에 도달하게 되면(S5) 제상(除霜) 운전을 행하여(S6) 서리를 제거하였다.

하지만, 이러한 종래의 제상 운전은 단순히 외부온도만을 착상 조건으로 판단하기 때문에, 착상이 발생하지 않았음에도 불구하고 제상운전이 불필요하게 행해 진다던가, 또는 실제 착상이 발생하여 유로가 폐쇄되었음에도 불구하고 누적 운전시간이 설정 운전시간을 넘지 않아 정상운전이 지속되는 등 전열교환장치의 운전이 비효율적으로 이루어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전열교환장치의 내부에 마련되는 열교환소자의 착상 상태를 보다 정확하게 판단하여 제상운전을 효율적으로 행할 수 있는 전열교환장치의 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전열교환장치의 제어방법은 (a)정상운전 중 실외온도(To)와 팬회전수(Co)를 측정하는 단계와, (b)측정된 실외온도(To)와 팬회전수(Co)를 기설정된 설정온도(Tset)와 설정팬회전수(Cset)와 비교하는 단계와, (c)실외온도(To)가 설정온도(Tset)보다 낮고 팬회전수(Co)가 팬설정회전수(Cset)보다 빠를 경우, 정상운전시간(Do)을 적산하는 단계와, (d)적산된 정상운전시간(Do)이 설정운전시간(Dset)보다 클 경우, 제상운전을 행하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 (a)단계의 팬은 배기팬인 것이며, 상기 (d)단계의 제상운전은 급기팬은 동작시키지 않고, 배기팬만을 동작시켜 이루어진다.

또한, 상기 설정온도(Tset)는 -10℃이며, 상기 설정팬회전수(Cset)는 1000~1300rpm이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전열교환장치를 첨부된 도면 을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전열교환장치의 내부 구성을 개략적으로 보인 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 전열교환장치는 외관을 이루는 본체(10)를 구비하며, 내부에 실외공기를 실내로 안내하는 흡입유로(11)와 실내공기를 실외로 안내하는 배출유로(12)가 대각선으로 구획 마련된다.

본체(10) 일측에는 실내공기가 흡입되는 실내 흡기구(12a)와 실외공기가 실내로 배출되는 실내 배기구(11b)가 마련되고, 본체(10) 타측에는 실외 공기가 흡입되는 실외 흡기구(11a)와 실내 공기가 실외로 배출되는 실외 배기구(12b)가 각각 마련된다. 그래서, 실외 흡기구(11a)와 실내 배기구(11b)가 흡입유로(11)에 의해 연결되어 있으며, 실내 흡기구(12a)와 실외 배기구(12b)가 배출유로(12)에 의해 연결되어 있다.

또한, 흡입유로(11)와 배출유로(12)에는 공기가 유로를 따라 유동할 수 있도록 송풍력을 발생시키는 흡기팬(11c)과 배기팬(12c)이 각각 배치되어 있다. 그래서, 흡기팬(11c)과 배기팬(12c)의 동작에 따라 실외공기와 실내공기가 각각 흡입유로(11) 및 배출유로(12)를 따라 원활하게 유동함으로써, 실내의 환기가 신속하게 이루어질 수 있도록 되어 있다.

또한, 흡입유로(11)와 배출유로(12)는 실내로 흡입되는 실외공기와 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환될 수 있도록 그 중도에서 서로 교차하도록 되어 있으며, 그 교차지점에는 흡입유로(11)를 통과하는 공기와 배출유로(12)를 통과하는 공기가 서로 혼합되지 않으면서도 서로 열교환 할 수 있게 하는 열교환소자(15) 가 배치되어 있다.

열교환소자(15)는 일반적으로 온도차가 있는 실내 및 실외공기를 서로 다른 유로로 통하게 하되, 서로 다른 유로의 층을 형성하는 고효율의 열교환 막에 의하여 잠열을 교환하는 습기와 현열을 교환하는 열에 의해 전열 교환을 일으키도록 한다. 이러한 환기장치는 바람직하게는 다수의 골이 형성된 패널과 평판 형태의 패널이 반복적으로 적층된 형태로 이루어지며, 대략 사각기둥형태로 형성된다. 또한, 다수의 골이 형성된 패널은 골의 방향이 직각으로 교차하도록 적층되어 실내공기와 실외공기가 섞이지 않은 채 통과하면서 상호 전열 교환을 할 수 있도록 마련된다.

한편, 외부와 연통되는 상기 본체(10)에는 실외온도를 측정하기 위한 온도센서(20)가 설치된다. 여기서, 본 실시예에서는 온도센서(20)를 본체(10)의 일측면에 배치하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 외부공기와 접촉되기 용이한 다른 위치(예를 들어, 배기덕트)에 설치할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전열교환장치의 제어 블록도로서, 도 2에 도시한 구성요소 외에 입력부(30), 제어부(40), 팬구동부(50) 및 표시부(60)를 포함하여 구성된다.

입력부(30)는 사용자가 선택하는 운전정보(운전시간, 운전풍량, 운전시작/정지 등)와 기타 조작신호를 제어부(40)에 입력하도록 다수의 키를 조작패널이나 리모콘 상에 구비하는 것으로, 상기 온도센서(20)를 작동시키기 위한 자동키가 마련된다.

제어부(40)는 전열교환장치의 각 장치들을 제어하는 마이컴으로서, 특히 상 기 온도센서(20)에 의해 측정된 실외온도와, 후술할 팬구동부(50)에 의해 측정되는 팬회전수(rpm)와, 상기 두 조건을 만족한 상태에서의 정상운전시간을 근거로 판단하여 제상 운전을 제어한다.

팬구동부(50)는 급기팬(11c)과 배기팬(12c)의 회전수를 측정하여 제어부(40)로 전송함과 동시에, 제어부(40)의 제어신호에 따라 팬구동을 실행하는 것으로서, 냉난방과 같은 정상운전과 제상운전 등의 조건에 따라 급기팬(11c)과 배기팬(12c)의 운전을 적절하게 조절해준다.

상기 표시부(60)는 제어부(40)의 표시제어신호에 따라 정상운전 및 제상 운전 상태를 조작디스플레이패널이나 리모콘 상에 표시한다.

이하, 상기와 같이 구성된 전열교환장치의 제어방법을 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

사용자로부터 운전 조건이 입력부(30)를 통해 설정되면, 열교환장치의 정상운전 예컨대, 난방운전이 시작된다(S10).

그러면, 제어부(40)는 운전 중 실외온도(To) 및 팬회전수(Co)를 지속적으로 측정한다(S20). 실외온도(To) 측정은 배기측에 마련된 온도센서(20)를 통해 이루어지며, 팬회전수(Co) 측정은 배기팬(12c)을 통해 이루어진다. 이것은, 실외에서 흡입되는 실외공기는 찬공기이므로 흡입유로(11)에서는 착상이 거의 발생하지 않고, 따뜻한 실내공기가 외부로 배기되는 배출유로(12) 측의 열교환소자(15)에서 착상이 주로 발생하기 때문이다.

실외온도(To)와 팬회전수(Co)를 지속적으로 측정하는 제어부(40)는 측정된 값을 각각 설정온도(Tset)와 설정팬회전수(Cset)와 비교한다(S30). 그래서, 두 조건을 모두 만족한 경우에는 상기 조건을 만족하기 시작한 시점부터 정상운전시간(Do)을 적산하고(S40), 두 조건 중 어느 한 조건이라도 만족하지 못할 경우에는 S20 스텝으로 복귀한다. 여기서, 정상운전시간(Do)을 두 조건을 모두 만족한 시점부터 적산하는 것은, 상기 시점은 착상이 발생하는 초기 조건에 불과하므로, 착상이 시작된 후 소정 시간이 경과하여야 유로 폐쇄가 발생하기 때문이다.

한편, 본 실시예에 따르면, 설정온도(To)는 대략 -10℃ 정도이며, 설정팬회전수(Cset)는 약 1000 ~ 1300RPM이다. -10℃는 온도센서(20)가 열교환장치의 본체(11)에 마련되어 있는 경우를 예시한 것이며, 팬회전수는 통상의 220V에 채용되는 BLDC 모터의 경우를 예시한 것이다.

이어서, 제어부(40)는 적산된 정상운전시간(Do)이 설정시간(Dset)을 초과할 경우에는 제상운전 조건이 되었음을 판단하여(S50), 제상운전을 시작한다(S60).

제상운전(S60)은 따뜻한 실내공기를 배출유로(12)로 통과시킴으로써 이루어진다. 종래에는 배기팬(12c)에 마련된 댐퍼(미도시)를 사용하여 실외 배기구(12b)를 밀폐한 후 실내공기를 순환시켰으나, 본 실시예에서는 흡입유로(11)를 통한 실외공기의 흡입은 정지하고, 배출유로(12)를 통한 실내공기의 배출만이 이루어지도록 급기팬(11c)은 정지시키고 배기팬(12c)만 동작시킨다. 따라서, 흡입유로(11)를 통해 차가운 공기가 열교환소자(15)를 통해 유입되지 않으므로, 열교환소자(15)의 신속한 제상이 이루어진다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전열교환장치는 종래의 실외온도와 함께 배기팬의 회전수를 동시에 측정하여 제상운전 조건을 판단하기 때문에, 열교환소자의 상태를 보다 정확하게 파악할 수 있어 빈번한 제상에 의한 환기량 부족 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 착상에 의한 열교환 효율 저하를 최소화할 수 있다.

Claims (5)

1. (a)정상운전 중 실외온도(To)와 팬회전수(Co)를 측정하는 단계;

   (b)측정된 실외온도(To)와 팬회전수(Co)를 기설정된 설정온도(Tset)와 설정팬회전수(Cset)와 비교하는 단계;

   (c)상기 (b)단계에서 실외온도(To)가 설정온도(Tset)보다 낮고 팬회전수(Co)가 팬설정회전수(Cset)보다 빠를 경우, 정상운전시간(Do)을 적산하는 단계;

   (d)상기 (c)단계에서 적산된 정상운전시간(Do)이 설정운전시간(Dset)보다 클 경우, 제상운전을 행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전열교환장치의 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 (a)단계의 팬은 배기팬인 것을 특징으로 하는 전열교환장치의 제어방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제상운전은 급기팬은 동작시키지 않고, 배기팬만을 동작시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 전열교환장치의 제어방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 설정온도는 -10℃ 인 것을 특징으로 하는 전열교환장치의 제어방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 설정팬회전수는 1000~1300rpm 인 것을 특징으로 하는 전열교환장치의 제어방법.

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