KR101203999B1 - 혼합 공기조화 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

혼합 공기조화 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혼합 공조 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명은 건물의 제 1 영역을 냉난방 하는 제 1 공기조화기, 상기 제 1 공기조화기의 배기구와 덕트로 연결되어, 상기 제 1 공기조화기 및 건물의 제 2 영역에 환기 및 냉난방된 공기를 토출하는 제 2 공기조화기를 포함한다.
공기조화기, 덕트, 댐퍼

Description

혼합 공기조화 시스템 및 그 제어 방법{Compound air conditioning system and the control method}
본 발명은 혼합 공기조화 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시스템 에어컨의 공조영역에 중앙 공조 시스템에서 토출되는 공기가 공급되도록 구조된 혼합 공기조화 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 빌딩 등의 대형 건물에 이용되는 중앙 공기조화 시스템은 공기조화를 위하여 건물 하부 또는 건물의 중간층 기계실에 대용량의 냉난방기를 설치하여, 찬 공기나 따뜻한 공기를 생성하여 공기 덕트를 통해 각 층 또는 각실에 공급하여 실내의 기온이 사람이 거주하기에 알맞도록 한다.
그러나 이러한 중앙 공기조화 시스템은 건물 전체의 냉난방을 일률적으로 제어하여 건물 내의 영역별로 요구되는 부하의 차이가 있을시 용이하게 제어하지 못한 단점이 있었다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 부하변동량이 적어 신속한 대응이 요구되지 않는 건물의 내측 영역은 중앙 공기조화시스템이 담당하도록 하고, 부하변동량이 많아 신속한 대응이 요구되는 건물의 외측영역은 단순 냉난방만 하는 시스템 에어 컨이 담당하도록 하는 혼합공기조화 시스템이 대형 건물 등에 설치되어 운용되고 있다.
이러한 혼합공조 시스템은 도 1에 도시된 것처럼, 건물의 외측영역(제 1 영역)에는 시스템 에어컨(4)이 설치되어 급기구를 통하여 냉난방된 공기를 급기하고 배기구를 통하여 제 1 영역의 공기를 유입 받아 순환시킨다. 또한, 건물의 내측영역(제 2 영역)에는 환기 및 냉난방이 가능한 중앙 공기조화시스템(3)이 설치되어 내측영역의 급기구를 통하여 공기를 급기하고, 배기구를 통하여 제 2 영역의 공기를 유입받아, 유입받은 일부 공기는 신선한 건물 외 공기와 교환하여 다시 냉난방 공조하여 급기구를 통하여 토출한다.
그러나, 이러한 종래 혼합 공조 시스템은 중앙 공기조화 시스템에서 토출되는 환기된 공기가 제 1 영역에 공급되지 못하여 제 1 영역에 입실한 사용자들에게 불쾌감을 주는 단점이 있었다.
또한, 중앙 공기조화 시스템에 의한 건물의 초기 예열 또는 예냉 운전시 제 1 영역에 기류가 도달하지 못하여, 시스템 에어컨을 구동시켜 제 1 영역을 초기 예열 또는 예냉 시킴으로 에너지 낭비가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 시스템 에어컨의 공조영역에 중앙 공조 시스템에서 토출되는 공기가 공급되도록 구조된 혼 합 공기조화 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 건물의 제 1 영역을 냉난방 하는 제 1 공기조화기, 상기 제 1 공기조화기의 배기구와 덕트로 연결되어, 제 1 공기조화기 및 건물의 제 2 영역에 환기 및 냉난방된 공기를 토출하는 제 2 공기조화기를 포함한다.
또한, 상기 덕트 사이에 설치되어 상기 제 2 공기조화기에서 상기 제 1 공기조화기로 토출되는 풍량을 조절하는 댐퍼를 더 포함한다.
또한, 상기 댐퍼는 상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 경계영역에 설치된다.
또한, 상기 제 1 공기조화기는 시스템 에어컨이고, 상기 제 2 공기조화기는 중앙 공조 시스템이다.
또한, 상기 제 1 영역은 부하변동량이 많은 영역이고, 상기 제 2 영역은 부하변동량이 적은 영역이다.
그리고, 본 발명은 건물의 제 1 영역을 냉난방 하는 제 1 공기조화기, 상기 제 1 공기조화기의 배기구와 덕트로 연결되어, 제 1 공기조화기 및 건물의 제 2 영역에 환기 및 냉난방된 공기를 토출하는 제 2 공기조화기, 상기 덕트 사이에 설치되어 상기 제 2 공기조화기에서 상기 제 1 공기조화기로 토출되는 풍량을 조절하는 댐퍼를 포함하는 혼합 공조 시스템에 있어서,
상기 제 1 영역의 공기 오염도가 기준치 이상이라면 상기 댐퍼를 오픈하여 상기 제 2 공기조화기에서 토출되는 환기 및 냉난방된 공기가 제 1 공기조화기로 유입되도록 하는 혼합 공조 시스템의 제어방법을 제공한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 중앙 공기조화 시스템에서 토출되는 환기된 공기가 건물 전체 영역에 분산되어 건물 안에 입실한 모든 사용자에게 쾌적한 실내환경을 제공하는 효과가 있다.
또한, 중앙 공기조화 시스템에 의한 건물의 초기 예열 또는 예냉 운전시 시스템에어컨의 냉난방운전이 필요하지 않고 송풍운전만으로 건물의 실내 온도를 예열 또는 예냉 할 수 있어 에너지 절약에 의한 비용 절감의 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 혼합공조 시스템의 구성은 건물의 내측 영역(이하 '제 1 영역'이라 칭함)을 환기 및 냉난방 하는 중앙 공기조화 시스템(30), 건물의 외측 영역(이하 '제 2 영역'이라 칭함)을 냉난방하는 시스템 에어컨(40), 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 환기 및 냉난방 된 공기를 시스템 에어컨(30)으로 보내기 위하여 중앙 공기조화 시스템(30)의 급기구와 시스템 에어컨(40)이 제 1 영역의 공기를 흡입하는 배기구를 연결하는 급기덕트(60), 급기덕트(60) 사이에 설치되어 혼합 공조 시스템에서 시스템 에어컨(40)으로 토출되는 풍량을 조절하는 댐퍼(50)로 구성된다.
제 1 영역은 건물의 창문이 위치하는 영역과 같이 주위 환경에 의한 실내 온도 변화가 심하여 부하변동량이 많은 영역이며, 제 2 영역은 건물의 내측 영역과 같이 주위 환경에 의한 실내 온도의 변화가 적어 부하변동량이 적은 영역이다. 따 라서, 제 1 영역에는 시스템 에어컨(40)이 설치되어 부하변동에 대한 신속한 대응을 하며, 부하 변동에 대한 신속한 대응이 필요없는 제 2 영역에는 중앙 공기조화 시스템(30)이 설치된다.
급기덕트(60)는 중앙 공기조화 시스템(30)의 급기구 및 시스템 에어컨(40)의 배기구와 연결되어 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 시스템 에어컨(40)쪽으로 유입될 수 있도록 설치된다.
중앙 공기조화 시스템(30)은 건물 전체의 환기 및 냉난방을 담당하는 시스템으로써, 배기구를 통하여 제 2 영역의 공기를 유입받고, 유입받은 일부 공기는 신선한 건물 외 공기와 교환하여 제 2 영역의 부하에 따라 다시 냉난방 하여 급기구를 통하여 토출함으로써 제 2 영역을 환기 및 냉난방하여 제 2 영역에 입실한 사용자들에게 쾌적한 실내환경을 제공한다. 또한, 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기는 급기덕트(60)를 통해 시스템 에어컨(40)의 배기구 쪽으로 유입된다.
급기덕트(60) 사이에 설치된 댐퍼(50)는 제 1 영역 및 제 2 영역의 경계영역에 설치되어, 평상시에는 클로우즈 되어 있지만 제 1 영역의 오염도가 높으면 오픈되어 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 시스템 에어컨(40)의 배기구로 유입 되도록 한다. 따라 오픈 및 클로우즈 되어 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 시스템 에어컨(40)의 배기구로 유입되도록 한다.
또한, 댐퍼(50)는 혼합 공조 시스템이 구동되어 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 건물 전 영역의 공기를 미리 냉방 또는 난방할 필요성이 있으면 오픈되어 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 예열 또는 예냉된 공기를 시스템 에어 컨(40)의 배기구로 유입되도록 한다.
시스템 에어컨(40)은 제 1 영역의 오염도가 낮은 경우에는 제 1 영역의 공기를 배기구를 통하여 유입받아, 제 1 영역의 부하에 따라 냉난방된 공기를 급기구를 통하여 토출한다. 하지만, 제 1 영역의 오염도가 기준치 이상일 경우 또는 혼합 공조 시스템이 구동되어 제 1 영역에도 예열 또는 예냉된 공기가 필요할때 댐퍼(50)가 오픈되어 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 환기 및 냉난방된 공기를 유입받고, 상기 유입받은 공기가 이미 냉난방 되어 있으므로 냉난방 운전을 송풍운전으로 변경하여 상기 유입받은 공기를 제 1 영역으로 급기구를 통하여 토출한다.
제 2 도는 본 발명의 일실시에에 따른 혼합 공기조화 시스템의 제어 블록도로서, 제 2 영역을 냉난방하는 중앙 공기조화 시스템(30), 제 1 영역을 냉난방하는 시스템 에어컨(40), 중앙 공기조화 시스템(30)에서 시스템 에어컨(40)으로 토출되는 풍량을 조절하는 댐퍼(50), 제 1 영역의 오염도를 측정하는 오염도 측정부(20), 오염도 측정부(20)에서 측정된 제 1 영역의 오염도에 따라 시스템 에어컨(40), 중앙 공기조화 시스템(30), 및 댐퍼(50)를 제어하는 메인 제어부(10)를 포함한다.
중앙 공기조화 시스템(30), 시스템 에어컨(40), 및 댐퍼(50)는 상기 기술하였으므로 생략한다.
오염도 측정부(20)는 제 1 영역의 이산화탄소 농도를 측정하여 제 1 영역의 오염도 수치를 산출하여 메인 제어부로 전송한다.
메인 제어부(10)에는 오염도의 기준치가 설정되어 있으며, 이 기준치와 오염도 측정부(20)에서 전송된 오염도 수치를 비교하여 제 1 영역의 공기가 탁하여 환 기가 필요하다고 판단되면, 댐퍼(50)를 오픈하여 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 환기 및 냉난방된 공기가 시스템 에어컨(40)의 배기구로 유입되도록 하고, 시스템 에어컨(40)의 운전모드를 냉난방운전에서 송풍운전으로 변경하여 상기 유입된 공기를 제 1 영역으로 토출시킨다.
또한 메인 제어부(10)는 혼합 공조 시스템이 구동되면, 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 건물 전체의 전 영역을 예열 및 예냉 시키기 위하여 중앙 공기조화 시스템(30)을 구동하여 예열 또는 예냉 운전을 수행시켜 제 2 영역에 예열 또는 예냉된 공기가 토출 되도록 한다. 이때, 메인 제어부(10)는 제 1 영역에도 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기를 공급하기 위하여 댐퍼(50)를 오픈하여 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 급기덕트(60)를 통하여 시스템 에어컨으로 공급되도록 하고, 시스템 에어컨(40)을 송풍운전시켜 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 제 1 영역으로 토출되도록 한다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 공기조화 시스템의 제어 방법을 설명하도록 한다.
건물 관리자에 의하여 혼합 공기조화 시스템이 구동되면 메인 제어부(10)는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 건물 전체의 전 영역을 예열 또는 예냉 시키기 위하여 중앙 공기조화 시스템(30)을 구동하여 예열 또는 예냉 운전을 수행시켜 제 2 영역에 예열 또는 예냉된 공기가 토출되도록 한다(400).
이때, 메인 제어부(10)는 제 1 영역에도 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기를 공급하기 위하여 댐퍼(50)를 오픈하여 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 급기덕트(60)를 통하여 시스템 에어컨의 배기구 측으로 공급되도록 하고, 시스템 에어컨(40)을 송풍운전시켜 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 제 1 영역으로 공급되도록 한다(410).
제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 건물 전체의 전 영역이 예열 또는 예냉 되면, 메인 제어부(10)는 410단계에 의하여 오픈된 댐퍼(50)를 클로우즈하여 중앙 공기조화 시스템(30) 및 시스템 에어컨(40)이 냉난방을 담당하는 각 영역의 부하에 따라 중앙 공기조화 시스템(30) 및 시스템 에어컨(40)을 각기 개별적으로 운전시킨다(420).
420 단계에 의하여 중앙 공기조화 시스템(30) 및 시스템 에어컨(40)이 각기 개별적으로 운전되면, 메인 제어부(10)는 오염도 측정부(20)가 측정한 제 1 영역의 오염도 수치를 지속적으로 입력받는다(430).
430단계에 의하여 입력받은 제 1 영역의 오염도가 기준치 이상(440)이면 메인 제어부(10)는 제 1 영역에 환기된 공기가 필요하다고 판단하고, 댐퍼(50)를 오픈하여 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 급기덕트(60)를 통하여 시스템 에어컨의 배기구로 공급되도록 하고, 시스템 에어컨(40)을 송풍운전시켜 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 제 1 영역으로 공급되도록 하여 제 1 영역의 오염도를 낮춘다(450).
450 단계에 의하여 제 1 영역의 오염도가 낮아져 기준치 미만이 되면, 메인 제어부(10)는 댐퍼(50)를 클로우즈하여 중앙 공기조화 시스템(30)에서 토출되는 공기가 시스템 에어컨(40)으로 유입되는 되는 것을 차단하고, 제 1 영역의 부하에 따 라 시스템 에어컨(40)을 정상적으로 냉난방 운전시킨다. 한편 440 단계에서 측정된 오염도가 기준치 미만이면, 메인 제어부(10)는 댐퍼를 클로우즈 상태로 계속 유지시키고, 시스템 에어컨(40)을 기존과 동일하게 정상적으로 냉난방 운전시켜 제 1 영역 및 제 2 영역의 부하에 따라 중앙 공기조화 시스템(30) 및 시스템 에어컨(40)을 각기 개별적으로 운전시킨다(460).
도 1 은 종래 혼합 공조 시스템의 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 공조 시스템의 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 공조 시스템의 제어 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 혼합 공조 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10: 오염도 측정부 20: 메인제어부
30: 중앙 공기조화 시스템 40: 시스템 에어컨
50: 댐퍼 60: 급기덕트
65: 배기덕트

Claims (6)

  1. 건물의 제 1 영역을 냉난방 하는 제 1 공기조화기;
    상기 제 1 공기조화기의 배기구와 덕트로 연결되어, 상기 제 1 공기조화기 및 건물의 제 2 영역에 환기 및 냉난방된 공기를 토출하는 제 2 공기조화기; 및
    상기 덕트 사이에 설치되어 상기 제 2 공기조화기에서 상기 제 1 공기조화기로 토출되는 풍량을 조절하는 댐퍼를 포함하고,
    상기 제 2 공기조화기가 예열 또는 예냉 운전을 수행하거나 상기 제 1 영역의 오염도가 기준치 이상이면 상기 댐퍼가 오픈되어, 상기 제 2 공기조화기에서 토출되는 환기 및 냉난방된 공기가 상기 제 1 공기조화기로 유입되도록 하는 혼합 공조 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 댐퍼는
    상기 제 1 영역 및 제 2 영역의 경계영역에 설치되는 혼합 공기조화 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 공기조화기는 시스템 에어컨이고,
    상기 제 2 공기조화기는 중앙 공조 시스템인 혼합 공기조화 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 부하변동량이 많은 영역이고,
    상기 제 2 영역은 부하변동량이 적은 영역인 혼합 공기조화 시스템.
  6. 건물의 제 1 영역을 냉난방 하는 제 1 공기조화기, 상기 제 1 공기조화기의 배기구와 덕트로 연결되어, 제 1 공기조화기 및 건물의 제 2 영역에 환기 및 냉난방된 공기를 토출하는 제 2 공기조화기, 상기 덕트 사이에 설치되어 상기 제 2 공기조화기에서 상기 제 1 공기조화기로 토출되는 풍량을 조절하는 댐퍼를 포함하는 혼합 공조 시스템에 있어서,
    상기 제 2 공기조화기가 예열 또는 예냉 운전을 수행하거나 상기 제 1 영역의 공기 오염도가 기준치 이상이라면 상기 댐퍼를 오픈하여, 상기 제 2 공기조화기에서 토출되는 환기 및 냉난방된 공기가 제 1 공기조화기로 유입되도록 하는 혼합 공조 시스템의 제어방법.
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