KR101227319B1 - 빌딩, 환기 시스템 및 회수 장치 제어 - Google Patents

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Abstract

회수 휠, 회수 장치를 구비한 환기 시스템, 환기 시스템을 갖는 빌딩 및 회수 휠을 제어하고 환기 시스템을 제어하거나 변경하는 방법에 대한 제어 시스템에 관한 것이다. 회수 휠의 속도와 같은 환기 시스템 또는 회수 장치의 인자는 예컨대, 가변 공기-체적 시스템에서 정화 효과를 유지시키고 복귀/배출 기류로부터 외부/공급 기류로의 오염물의 캐리-오버를 제한하기 위해 적절한 정화 유동을 제공하도록 예컨대, 압력, 차압, 유량 또는 팬 속도의 함수로서 제어될 수도 있다. 정화 각도는 최대 유량과 같은 정도의 최소 위치에서 설정될 수도 있으며, 회수-휠 속도는 정화 효과를 유지시키도록 낮은 유동에서 감소될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 온도 및 습도가 측정되며, 휠 속도 또한 이러한 측정치의 함수로서 제어된다. 시스템은 센서, 입력 장치, 디지털 제어기, 가변-속도 드라이브 및 경보기를 사용할 수도 있다.
회수 휠, 환기 시스템, 빌딩, 가변-공기 체적 시스템, 캐리-오버.

Description

빌딩, 환기 시스템 및 회수 장치 제어{BUILDING, VENTILATION SYSTEM, AND RECOVERY DEVICE CONTROL}
특허협력조약(PCT)에 의거하여 출원된 본 국제 특허 출원은, 동일한 발명의 명칭 및 발명자들을 갖는 2006년 11월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/594,586호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템과 방법, 이러한 시스템을 갖는 빌딩, 그리고 특정 실시예에서는 회수 휠(recovery wheel)을 갖는 환기 및 배출 시스템, 그리고 이러한 시스템에 대한 제어에 관한 것이다.
난방, 환기 및 공기 조화(HVAC) 시스템은 빌딩 내부에서 원하는 온도 및 습도 수준을 유지하도록 사용되어 왔으며, 거주자가 생활하고 일하기에 편하고 안전한 환경을 제공하기 위해 빌딩은 HVAC 시스템을 포함하는 환기 시스템으로 구성되어 왔다. 빌딩 내부에 신선한 공기를 유지시키고 실내 공기 오염물의 수준을 감소시키기 위하여, 다양한 용례에서, 환기 또는 HVAC 시스템에 의해 처리되는 공기의 적어도 일부는 실외로부터 취해지며, HVAC 시스템에 의해 처리되는 실내 공기의 일부는 빌딩 외부로 배출된다. 다양한 용례에서, 많은 비율의 생성된 오염물이 환기 시스템을 통해 빌딩 외부로 배출되도록 빌딩 내부의 특정 오염원은 배출 통기 구(vent) 또는 후드(hood) 부근에 위치된다.
그러나, 대부분의 상황에서, 배출 공기를 대체하도록 빌딩에 도입되는 외부 공기는 원하는 인자 내에서 온도를 제공하도록 빌딩에 도입되기 전에 냉각 또는 가열되어야만 하며, 원하는 범위 내에서 습도 수준을 유지하도록 종종 제습(dehumidify) 또는 가습(humidify)되어야만 한다. 그러나 열 또는 습도(수분)를 부가하거나 제거하는 것은 통상 에너지의 소비를 수반한다. 외부 공기를 조화하는데 필요한 에너지를 감소시키기 위하여, 회수 휠이 배출 공기와 외부 유입 공기 사이에서 열, 수분 또는 양자 모두를 전달하는데 사용되어 왔다. 이러한 영역의 종래 기술의 예들이, 발명자가 모두 같으며 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로서 포함되는 미국 특허 제4,769,053호 및 제6,199,388호, 그리고 미국 특허 출원 공개 번호 제2004/0000152호에 기술되어 있다. 이들 종래 기술 문헌들은 또한 이러한 시스템의 다양한 필요성 및 이득, 그리고 회수 휠의 이용을 기술하고 있다.
회수 휠이 사용될 때, 공기는 휠의 일측으로부터 다른 측으로 교환될 수도 있다. 배출 공기가 실험실 후드 또는 오염원으로부터의 배출과 같이 매우 오염될 수도 있는 용례에서, 외부 공기 또는 빌딩 내에 도입되는 공급 공기에 많은 또는 상당한 양의 배출 공기 그리고 내부의 오염물이 전달되지 않게 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이를 달성하기 위하여, 외부 공기의 압력이 회수 휠에서의 배출 공기의 압력보다 높을 수도 있으며, 외부 공기의 일부가 휠의 복귀/배출 측으로부터 휠의 외부/공급 공기 측으로 통과하기 전에 그 외부 공기의 일부는 회전 회수 휠의 일부로부터 복귀 또는 배출 공기를 정화(purge)하도록 전환될 수도 있다. 예컨대, 외부 공기의 일부는 예컨대, 금속 박판으로 만들어질 수도 있는 배플판을 사용하여 정화 공기를 형성하도록 전환될 수도 있다. 더러운 복귀/배기 기류로부터 깨끗한 외부/공급 기류로 회전할 때, 휠 매체를 통해 고속이며 조화되지 않은 깨끗한 외부 공기를 가압하도록 회수 휠의 배플판 또는 정화부는 통상적으로 외부/공급 기류와 복귀/배출 기류 사이의 압력 차를 이용한다.
이렇게 하여, 그렇지 않았더라면 오염된 기류로부터 깨끗한 기류로 회전할 때 휠 전달 매체의 체적 내부에 포획되었을 배출 공기 오염물의 일부 또는 모두가 가압되거나 복귀 공기 스팀으로 다시 유도되어 실외로 배출된다. 그 결과, 전달 매체 내부에 함유된 공기는, 외부/공급 기류로 통과할 때, 대체로 오염되지 않은 깨끗한 공기가 될 수도 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 채용된 정화부의 예를 도시한다. 도 1a의 측면도에서, 회수 휠(10)은 복귀/배출 기류(16)와 외부/공급 기류(14) 사이에 열, 수분 또는 양자 모두를 전달하면서 축(11)을 중심으로 도시된 방향으로 회전한다. 통상 빌딩 외부로부터의 외부 공기(14a)의 일부가 정화부(12)를 통해 복귀/배출 기류(16)로 전환될 때, 외부/공급 기류(14)는 공급 시스템에서 정화 유동(14c)의 형성을 개시한다. 정화 기류(14c)를 제외하면, 외부 공기(14a)는 회수 휠(10)을 통과함으로써 적어도 부분적으로 조화된 후에 공급 공기(14b)가 된다. 배출 시스템 내의 복귀/배출 기류(16)는 회수 휠(10)의 상류에서 복귀 공기(16a)이며, 회수 휠(10)을 통과하고 정화 기류(14c)를 수용한 후에 배출 공기(16b)가 된다. 복귀/배출 기류(16)는 본 예에서, 예컨대 유해하거나 불쾌한 오염물일 수도 있는 오염 물(18)을 포함한다. 정화부(12)가 없으면 휠(10)의 회전은 외부/공급 기류(14)로 오염물(18)의 일부를 운반하기 쉽지만, 정화부(12)를 이용하여 정화 기류(14c)는 이 오염물(18)을 휠(10)로부터 제거하여 복귀/배출 기류(16)로 [정화 기류(14c)와 함께] 복귀시킨다. 외부/공급 기류(14) 및 복귀/배출 기류(16)(그리고 공급 및 배출 시스템)는 본 도면에서 덕트 벽(15)에 의해 분리된다.
도 1b는 정화부(12)의 정화 각도(19)를 도시하는 도 1a의 회수 휠(10)의 단부도이다. 시스템 여압이 적절하게 설정되고 정화 각도(19)가 정확하게 선택되며 적절한 정화 압력이 유지된다면, 휠(10)의 전달 매체 내부에 포획된 공기와 관련된 어떠한 상호 오염(cross-contamination)도 임의의 회수 휠(10)에 대한 오염물(18)의 복귀 공기(16a) 농도의 0.045% 또는 그 이하로 제한될 수 있다. 이러한 캐리-오버(carry-over) 비율은, 실험실과 같이 잘 설계된 시설의 외부 공기 흡입구와 배출 출구 사이의 정상 재혼입(normal re-entrainment)의 결과로 자주 관측되는 단락(short circuiting)의 0.1% 수준 이하이다.
회수 휠(예컨대, 참조번호 10)과 같은 회수 장치를 이용하더라도, 이동 공기[팬 전력(fan power)] 및 공급 공기(14b)의 추가적인 조화(conditioning)를 위해 양자 모두를 포함하여, HVAC 시스템은 여전히 상당한 양의 에너지를 사용한다. 에너지 소비를 더 감소시키기 위하여, HVAC 시스템은 유동이 덜 필요할 때 기류를 감소시키도록[가변 공기-체적 시스템(variable air-volume systems)] 개발되어 왔다. 다양한 용례에서, 가변-주파수 구동 시스템은 완전한 공기 체적이 필요하지 않을 때 팬 속도를 감소시키기 위해 가변-속도 제어기를 구비하여 팬 모터에 제공되어 왔다. 가변 전압 DC 드라이브는 또 다른 선택 사양이다. 몇몇 경우에, 복수의 팬이 사용되며, 유동이 덜 필요할 때 팬의 속도를 변화시키기보다 (또는 여기에 더하여) 팬의 일부를 정지시킨다. 필요한 팬 전력을 감소시키거나, 조화되어야만 하는 외부 공기의 체적을 감소시키고, 또는 양자 모두를 감소시키도록 가변 공기-체적 시스템이 사용되어 왔다. 그러나, 회수 휠(10)과 같은 장치 및 회수 시스템과 결합하여 가변 공기-체적 시스템이 사용될 때, 문제점에 직면해왔다.
구체적으로, 가변 공기-체적 시스템 내에 에너지 회수 휠을 적용시키고 허용 가능한 오염물 캐리-오버 수준을 유지시키는 것은 시스템 압력, 기류 또는 양자 모두의 변화때문에 다소 어려워 보였다. 효과적인 정화 작동을 보장하는 방법이 없으면, 상호 오염은 에너지 회수 휠을 포함하는 가변 기류 시스템에 대한 배출 공기 농도의 3% 내지 20% 까지 나타난다. 예컨대, 공급 기류가 감소되는 동시에, 정화 기류의 감소(그리고 그에 의한 정화 효율의 감소) 때문에 전달된 오염 공기의 양이 증가할 때 높은 캐리-오버 비율이 얻어진다.
몇 개만 예를 들자면, 연구소, 병원, 흡연 구역 및 화장실 배출을 포함하는 곳과 같은 용례에서, 이러한 상호-오염의 수준은 허용 가능하지 않다는 문제점이 존재한다. 따라서, 가변 공기-체적 시스템의 효과적인 정화 작동에 대한 이익의 가능성 또는 필요성이 존재한다. 실제로, 종종 0.01%를 원하는 실험실 용례와 함께, 0.1% 만큼 엄격할 수도 있는 이들 유형의 용례에 대한 산업 표준에 도달하도록 개선의 가능성 또는 필요성이 존재한다. 따라서, 그리고 명백한 이유로, (피크 기류 설계 조건에서 과도한 정화 기류를 필요로 하지 않고) 가변식 기류 체적을 이용 하여 작동되는 에너지 회수 휠 시스템에 대한 효과적인 정화 작동을 더 양호하게 보장하기 위한 시스템 및 방법은 많은 최종 사용자와 기계 기술자들에게 최고의 우선순위이다.
이러한 문제점에 대한 부분적인 해결책으로, 정화 각도(20)가 통상 최소 유동, 외부/공급 기류(14)와 복귀/배출 기류(16) 사이의 최소 압력 차, 또는 양자 모두에 대해 최악의 경우인 조건으로 설정되어 왔다. 그러나, 이는 다른 조건 하에서, 예컨대, 더 높은 유동에서, 과도한(필요 이상인) 정화 기류(14c)를 생성한다. 과도한 정화 기류(14c)는 요구되는 팬 전력을 증가시킬 뿐만 아니라, 복귀/배출 기류(16)와 외부/공급 공기(14) 사이에서 열, 수분 또는 양자 모두를 전달시에 회수 휠(10)의 효과도 감소시킨다. 따라서, 적절한 (충분하지만 과도하지는 않은) 정화 유동을 제공하기 위한 이익의 가능성 또는 필요성이 존재한다. 정화 효과를 유지시키고 오염물의 캐리-오버를 제한하며 정화 기류를 최소화하거나 (예컨대, 필요한 만큼) 다시 제한하도록 환기 시스템 내에 이익의 가능성 또는 필요성이 존재한다. 회수 휠과 같은 회수 시스템을 제어하고, 환기 시스템을 제어하며, 현재의 환기 시스템을 변경하고, 회수 휠 및 환기 시스템에 대한 제어 시스템을 제공하며, 환기 시스템을 제공하고, 그리고 정화 효과를 유지시키고 오염물의 캐리-오버를 제한하며 정화 기류를 최소화하거나 다시 제한하는 환기 시스템을 구비한 빌딩을 제공하도록 이익의 가능성 또는 필요성이 존재한다.
전기료의 상승, 에너지 효율에 도달하기 위한 요구, 에너지 코드 및 표준(예컨대, ASHRAE 90.1)에 따르기 위한 요구 또는 필요성 때문에, 많은 시설들이 가변 공기-체적 분배 시스템을 포함하는 기능으로부터 이익을 얻을 것이다. 이러한 정화 비효율의 문제점이 효과적으로 해결되지 않는 경우, 회수 휠의 사용으로부터 현저하게 이익을 얻을 수 있는 많은 용례는, 임의의 용례에서 3%의 캐리-오버도 종종 허용 가능하지 않은 것으로 여겨지기 때문에, 그러하지 못할 것이다. 본 문헌을 고찰한 당업자에게 명백할 수도 있는 이들 및 다른 영역에 개선 가능성이 존재한다.
본 발명은, 특히, 환기 시스템 내의 회수 휠을 제어하는 방법, 에너지 소비를 감소시키도록 환기 시스템을 제어하는 방법, 환기 시스템의 에너지 소비를 감소시키는 방법, 에너지 소비를 감소시키도록 환기 시스템을 변경하는 방법, 회수 휠에 대한 제어 시스템, 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 환기시키기 위한 환기 시스템 및 임의의 환기 시스템을 가진 빌딩을 제공한다.
예컨대, 본 명세서 내에 기술된 개선 또는 이익에 대한 필요성, 가능성 영역 또는 기능 중 하나 이상을 완전히 또는 부분적으로 해결하는 이익 또는 목적으로서 본 발명의 다양한 실시예가 제공된다. 예컨대, 회수 휠과 같은 장치 또는 회수 시스템의 제어를 적어도 부분적으로 제공하거나, 신규하거나 현재의 시스템일 수도 있는 환기 시스템의 제어를 제공하거나, 또는 정화 효과를 유지시키고 오염물의 캐리-오버를 제한하며 정화 기류를 최소화시키거나 다시 제한하는 환기 시스템을 구비한 빌딩 또는 환기 시스템을 제공하는 이익 또는 목적으로서 특정 실시예가 제공된다.
본 발명은 예컨대 압력의 함수, 차압, 유량, 팬 속도 또는 이들의 조합으로 회수 휠의 속도와 같은 인자를 제어함으로써 회수 휠과 같은 장치 또는 회수 시스템의 제어를 제공하는 다양한 실시예를 제공한다. 몇몇 실시예들은 하나 이상의 가변-속도 구동 시스템이나 가변 속도 제어기(들) 등을 포함할 수도 있는 가변 공기-체적 시스템 내에 사용되거나 이를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 정화 각도는 최대 유량에 대해 설정되며 회수-휠 속도는 낮은 유동에서 감소된다. 그리고 몇몇 실시예에서, 온도, 습도 또는 양자 모두가 또한 측정되며, 회수-휠 속도는 또한 이들 측정치의 함수로서 제어된다. 시스템은 센서 또는 입력 장치, 디지털 제어기 등에 이용될 수도 있으며, 환기 시스템은 외부/공급 공기 시스템, 복귀/배출 공기 시스템, 회수 장치, 정화 시스템, 제어기, 팬 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다.
특정 실시예에서, 본 발명은 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 방법을 제공한다. 이들 방법은 환기 시스템 내부의 압력, 압력 차, 유량, 팬 속도의 함수 또는 이들의 조합으로서 회수 휠의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계를 적어도 포함한다.
이러한 몇몇 실시예에서, 회수 휠의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계는 예컨대, 가변 공기-체적 환기 시스템에서 오염물의 캐리-오버를 복귀/배출 기류로부터 외부/공급 기류로 제한하고 정화 효과를 유지시키기 위해 회수 휠을 통해 적절한 정화 유동을 제공하도록 인자를 변화시키는 단계를 포함한다. 또한, 몇몇 실시예에서, 회수 휠의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계는 회수 휠의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함한다. 더욱이, 몇몇 실시예는 하나 이상의 변수(예컨대, 압력과 압력 차와, 회수 휠을 통한 유량 또는 이들의 조합)로 측정하는 단계를 포함하며, 하나 이상의 인자를 제어하는 단계는 이 (하나 이상의) 변수의 측정치의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 변화시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 변수를 측정하는 단계는 일정 기간동안 제1 세트의 측정치 또는 제2 세트의 측정치 (또는 양자 모두)를 측정하는 단계를 포함하며, 제1 세트의 측정치는 제1 압력 및 제2 압력을 포함하고, 제2 세트의 측정치는 제1 압력과 제2 압력 사이의 압력 차를 포함한다. 이러한 실시예는 일정 기간 동안 측정된 (하나 이상의) 변수를 사용하여 회수 휠의 초기 정화 각도를 계산하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예는 하나 이상의 변수가 하나 이상의 허용 가능한 범위의 외부에 있는 경우에 경보(alarm)하는 단계를 더 포함한다.
더욱이, 몇몇 실시예는 온도, 습도 또는 양자 모두를 측정하고 예컨대, 온도, 습도 또는 온도와 습도를 사용하여 계산된 엔탈피의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 제어하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예는 일정 기간 동안 회수 휠의 사용으로 얻어지는 회수 효율, 에너지 절감 또는 양자 모두를 산출하는 단계와 실시간 회수 효율 데이터, 실시간 에너지 절감 데이터, 평균 회수 효율 데이터, 전체 에너지 절감 데이터 또는 이들의 조합을 저장하는 단계를 포함한다.
환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 이러한 방법은 에너지 소비를 감소시키도록 환기 시스템을 제어하는 방법의 일부가 될 수도 있으며, 전술된 하나 이상의 실시예에 따라 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 단계, 당시의 환기의 필요성에 기초하여 환기 시스템 내에 하나 이상의 기류량을 변화시키는 단계를 포함할 수도 있다. 이들 중 몇몇 실시예에서, 회수 휠의 속도가 제어되며, 회수 휠은 기류량이 많을 때, 더 빠르게 회전한다. 그리고 몇몇 특정 실시예에서, 회수 휠의 회전 속도는 기류량에 대체로 비례한다. 이러한 몇몇 실시예는 고-유동 상태에 대해 회수 휠의 정화 각도를 설정하는 단계와 고-유동 상태보다 낮은 기류를 갖는 유동 상태에 대해 휠 속도를 감소시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 이들 방법은 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 변경하는 방법의 일부가 될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 환기 시스템은 하나 이상의 팬 및 하나 이상의 회수 휠을 가질 수도 있으며, 본 방법은 전술된 하나 이상의 실시예에 따라, 환기 시스템의 하나 이상의 팬에 대한 가변-주파수 드라이브를 얻거나 제공하는 단계, 환기의 필요성에 기초하여 팬 속도를 변화시키도록 구성된 가변-주파수 드라이브에 대한 제어기를 얻거나 제공하는 단계, 그리고 회수 휠을 제어하도록 환기 시스템의 회수 휠에 대한 제어기를 얻거나 제공하거나 구성하는 단계를 포함할 수도 있다. 이들 중 몇몇 실시예는 압력과 압력 차와, 회수 휠을 통한 유량 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 설치하거나 이미 설치된 단계를 더 포함하며, 하나 이상의 인자를 제어하는 단계는 센서의 하나 이상의 측정치의 함수로서 인자를 제어하는 단계를 포함할 수도 있다. 또한, 이러한 몇몇 실시예는 본 명세서 내에 기술된 하나 이상의 다른 단계를 더 포함한다.
다른 실시예 세트에서, 본 발명은 가변 속도에서 회수 휠을 회전시키도록 구성된 가변-속도 구동 시스템을 갖는 회수 휠에 대한 제어 시스템을 제공한다. 이들 실시예에서, 제어 시스템은 압력, 압력 차, 기류량, 팬 속도 또는 이들의 조합에 대응하는 하나 이상의 제1 입력 신호를 제공하도록 구성된 하나 이상의 제1 입력 장치를 포함할 수도 있다. 이들 실시예는 또한 예컨대, 정화 효과를 유지시키고 복귀/배출 기류로부터 외부/공급 기류로 오염물의 캐리오버를 제한하기 위해 하나 이상의 제1 입력 신호를 수신하여 제1 입력 신호의 함수로서 변화하는 가변-속도 구동 시스템에 대한 제1 속도-제어 신호를 계산하도록 구성된 디지털 제어기를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예는 온도, 습도 또는 양자 모두에 대응하는 하나 이상의 제2 입력 신호를 제공하도록 구성된 하나 이상의 제2 입력 장치를 더 포함하며, 디지털 제어기는 제2 입력 신호를 수신하여 가변-속도 구동 시스템에 대한 제2 속도-제어 신호를 계산하도록 구성될 수도 있다. 이러한 다양한 실시예에서, 제2 속도-제어 신호는 (하나 이상의) 제2 입력 신호의 함수로서 변화할 수도 있으며, 디지털 제어기는 제1 속도-제어 신호와 제2 속도-제어 신호 사이에서 더 낮은 속도를 선택하고 더 낮은 속도를 가변-속도 구동 시스템에 제공하도록 구성될 수도 있다.
또 다른 실시예 세트에서, 본 발명은 또한 예컨대, 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 환기시키기 위한 환기 시스템을 제공한다. 본 환기 시스템 실시예는 공간 외부로부터 공기를 흡인하고 공간으로 이송하기 위한 공급 공기의 기류(외부/공급 기류)를 형성하도록 구성된 공급 시스템과, 공간 내부에서 공기를 견인하고 공간 외부로의 폐기를 위해 배출 공기의 기류(복귀/배출 기류)를 형성하도록 구성된 배출 시스템을 포함할 수도 있으며, 공급 시스템, 배출 시스템 또는 양자 모두는 가변 공기-체적 시스템일 수도 있다. 이들 환기 시스템 실시예는 또한 배출 공기와 공급 공기 기류 사이에 열, 수분 또는 양자 모두를 전달하도록 구성된 회수 장치, 그리고 회수 장치의 적어도 일부를 통해 정화 기류를 통과함으로써 회수 장치로부터 오염물을 정화시키기 위한 정화 시스템을 포함할 수도 있다. 이들 실시예는 또한 정화 효과를 유지시키고 배출 공기의 기류로부터 공급 공기의 기류로 오염물의 캐리-오버를 제한하기 위해 회수 장치를 통한 적절한 정화 유동을 제공하도록 공기 체적의 변화의 함수로서 하나 이상의 인자를 제어하도록 구성된 제어기를 포함할 수도 있다.
특정 실시예에서, 환기 시스템은 또한 가변-속도 구동 시스템을 갖는 외부 공기 팬, 가변-속도 구동 시스템을 갖는 배출 팬, 그리고 가변-속도 구동 시스템을 갖는 회수 휠을 포함할 수도 있다. 회수 장치 제어기는 이러한 몇몇 실시예에서 압력, 압력 차, 기류량, 팬 속도 또는 이들의 조합의 변화에 반응하여 회수 휠의 속도를 제어하도록 구성될 수도 있다. 특정 실시예에서, 회수 장치 제어기는 압력, 압력 차, 기류량, 또는 이들의 조합의 변화에 반응하여 회수 휠의 속도를 제어하도록 구성될 수도 있다. 그리고 몇몇 실시예에서, 환기 시스템은 전술된 제1 입력 장치(들) 및 디지털 제어기를 더 포함한다. 또한, 임의의 실시예에서, 환기 시스템은 전술된 제2 입력 장치(들)을 더 포함하며, 디지털 제어기는 가변-속도 구동 시스템에 더 낮은 속도를 제공하도록 전술된 바와 같이 구성된다.
또 다른 실시예 세트에서, 본 발명은 전술된 환기 시스템, 제어 시스템 또는 양자 모두 중 하나 이상의 실시예를 포함하는 빌딩을 제공하며, 빌딩은 몇몇 실시예에서 전술된 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 더 포함할 수도 있다. 그리고 또 다른 실시예 세트에서, 본 발명은 복귀/배출 기류와 외부/공급 기류 사이의 열과 수분 중 하나 이상을 전달하도록 회전 회수 휠을 사용하는 단계를 포함하고, 또한 당시의 환기의 필요성에 기초하여 환기 시스템 내부의 하나 이상의 기류량을 변화시키도록 환기 시스템 내부의 하나 이상의 팬의 속도를 변화시키기 위한 하나 이상의 가변-속도 구동 시스템을 사용 및 제어하는 단계도 포함하는, 환기 시스템의 에너지 소비를 감소시키는 다양한 방법을 제공한다. 이들 실시예는 또한 정화 효과를 유지시키고 낮은 기류량에서 복귀/배출 기류로부터 외부/공급 기류로의 오염물의 캐리-오버를 제한하면서 높은 기류량에서 과도한 정화 유동을 방지하도록 기류량이 변화함에 따라 회수 휠을 통해 적절한 정화 유동을 제공하는 단계를 종종 포함한다. 이들 방법의 몇몇 실시예는 또한 전술된 다른 단계를 포함할 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예는 본 명세서 내에 기술된 특징 및 한정(limitation)의 다양한 조합을 포함한다.
도 1a는 특히, 외부/공급 기류, 오염된 복귀/배출 기류 및 복귀/배출 기류로부터 외부/공급 기류로 오염물의 전달을 감소시키기 위한 정화 구조를 도시하는 회수 휠의 사시 측면도이다.
도 1b는 특히, 회수 휠의 정화 각도를 도시하는, 도 1a의 회수 휠의 단부도이다.
도 2a는 특히, 외부 공기 팬, 배출 팬 및 회수 휠을 갖는 환기 시스템을 포함하는 빌딩을 도시하고, 최대 유동의 20%인 최소 유동 상태에서의 환기 시스템 내의 다양한 위치에서 수 인치의 물로 압력을 제공하는 블록도이다.
도 2b는 빌딩 및 환기 시스템을 도시하고, 최대 유동의 40%인 중간 유동 상태에서의 환기 시스템 내부의 다양한 위치에서 수 인치의 물로 압력을 제공하는 도 2a의 블록도이다.
도 2c는 빌딩 및 환기 시스템을 도시하고, 최대 유동의 60%인 중간 유동 상태에서의 환기 시스템 내부의 다양한 위치에서 수 인치의 물로 압력을 제공하는 도 2a의 블록도이다.
도 2d는 빌딩 및 환기 시스템을 도시하고, 최대 유동의 80%인 중간 유동 상태에서의 환기 시스템 내부의 다양한 위치에서 수 인치의 물로 압력을 제공하는 도 2a의 블록도이다.
도 2e는 빌딩 및 환기 시스템을 도시하고, 최대 유동의 100%인 중간 유동 상태에서의 환기 시스템 내부의 다양한 위치에서 수 인치의 물로 압력을 제공하는 도 2a의 블록도이다.
도 3은 회수 휠, 정화 구조, 하나의 압력 변환기 및 다양한 제어기를 도시하는 블록도이다.
도 4는 시스템 기류 변화에 따라 휠 속도 또는 휠의 다른 인자를 변화시키지 않는 환기 시스템에 대해 완전한 유동 상태의 비율에 따른 회수 휠 내부의 오염물 캐리-오버를 도시하며, 또한 허용 가능한 오염물 캐리-오버에 대한 산업 표준을 도 시하는 그래프이다.
도 5는 시스템 기류 변화에 따라 휠 속도 또는 휠의 다른 인자를 변화시키지 않는 환기 시스템에 대해 필요한 효과적인 정화 유동과 비교하여 실제 정화 유동을 도시하는 그래프이다.
도 6은 시스템 기류 변화에 따라 정화 효율을 최적화시키는데 필요한 휠 속도를 도시하는 바아 차트(bar chart)이다.
도 7은 시스템 기류 변화에 따라 휠 속도를 변화시키는 시스템과 비교하여, 시스템 기류 변화에 따라 휠 속도 또는 휠의 다른 인자를 변화시키지 않는 환기 시스템에 대해 완전한 유동 상태의 비율에 따른 오염물 캐리-오버를 도시하는 바아 차트이다.
도 8은 시스템 기류 변화에 따라 휠 속도를 변화시키는 환기 시스템의 시스템 기류 체적 및 휠 속도 변화에 따른 통상적인 회수 성능의 예를 도시하는 그래프이다.
도 9는 회수 휠, 정화 구조 및 다양한 제어기를 도시하는 도 3의 블록도이지만, 세 개의 압력 변환기를 갖는다.
도 10은 도 9의 블록도이지만, 온도 및 습도 센서와 회전 센서를 갖는 실시예를 도시한다.
도 11은 도 3의 블록도이지만, 대체 정화부 구조를 가지며 상이한 위치에서 압력 또는 차압을 측정하는 실시예를 도시한다.
도 12는 도 3의 블록도이지만, 다른 대체 정화부 구조를 가지며 또 다른 상 이한 위치에서 압력 또는 차압을 측정하는 실시예를 도시한다.
도 13은 도 3의 블록도이지만, 또 다른 대체 정화부 구조를 가지며 상이한 위치에서 하나의 압력 및 차압을 측정하는 실시예를 도시한다.
도 14는 환기 시스템의 회수 휠의 예에 대해 시스템 기류의 함수로서 통상적인 정화 압력을 도시하는 그래프이다.
도 15는 환기 시스템의 회수 휠의 예에 대해 시스템 기류의 함수로서 (예측되는) 통상적인 정화 기류 체적을 도시하는 그래프이다.
도 16은 환기 시스템의 회수 휠의 예에 대해 시스템 기류의 함수로서 정화 효율을 최적화시키는데 필요한 통상적인 회수-휠 속도를 도시하는 그래프이다.
도 17은 환기 시스템의 기류 변화에 따라 정화 유동을 최적화시키기 위해 회수-휠 속도를 변화시키는 시스템의 예에 대해 시스템 기류의 함수로서 통상적인 회수 효율을 도시하는 그래프이다.
도 18은 특히, 환기 시스템의 회수 휠을 제어하고, 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 제어하며, 에너지 소비를 감소시키도록 환기 시스템을 변경하는 방법을 포함하는 다양한 방법의 구성의 예 및 단계를 도시하는 흐름도이다.
본 도면들은 특히, 본 발명의 실시예의 다양한 특정 예 및 이들의 임의의 특성을 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예들은 도면에 도시되거나 본 명세서에 기술되거나 본 기술 분야에 공지되거나, 또는 이들의 조합인 요소들의 다양한 조합을 포함한다.
복수의 실시예에서, 본 발명은 난방, 환기 및 공기-조화(HVAC) 시스템 및 방법, 그리고 이러한 시스템을 갖는 빌딩에 대한 개선을 제공하며, 복수의 실시예에서, 회수 휠을 갖는 배출 시스템 및 예컨대 이러한 시스템의 제어에 대한 개선을 제공한다. 예컨대, 다양한 실시예들은 회수 휠에 대한 제어 시스템, 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 환기시키기 위한 환기 시스템, 특정 환기 시스템이나 제어 시스템 등을 갖는 빌딩, 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 방법, 환기 시스템의 에너지 소비를 감소시키는 방법, 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 제어하는 방법, 그리고 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 변경하는 방법을 포함한다.
본 발명은 예컨대, 압력, 압력 차, 유량, 팬 속도 또는 이들의 조합의 함수로서 인자를 제어함으로써 회수 휠과 같은 장치 또는 회수 시스템의 제어에 대해 제공하는 다양한 실시예를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 이러한 인자는 예컨대, 회수 휠의 속도이다. 몇몇 실시예는 가변 공기-체적 시스템을 포함하거나 이와 함께 사용되며, 이는 하나 이상의 가변-속도 구동 시스템이나 가변-속도 제어기(들) 등을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예컨대, 정화 각도는 최대 유량 (및 그에 따른 정화 압력)으로 설정되며, 회수-휠 속도는 낮은 유동에서 감소된다. 또한, 몇몇 실시예에서, 온도, 습도 또는 양자 모두가 또한 측정되며, 회수-휠 속도도 또한 이러한 측정치의 함수로서 제어된다. 시스템은 센서 또는 입력 장치, 디지털 제어기 등을 사용할 수도 있으며, 환기 시스템은 예컨대, 공급 시스템, 배출 시스템, 회수 장치, 정화 시스템, 제어기, 팬 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다.
다양한 특정 실시예에서, 본 발명은 예컨대, 가변 공기-체적 시스템 또는 일정-체적, 가변-압력 시스템 내부에서 작동을 위해 설치될 때, 에너지 회수 휠의 바람직하고 적절한 정화 효율을 제공하도록 특히, 다양한 장치 및 제어 방법을 제공한다. 임의의 실시예에서, 예컨대, 정화부를 가로지르는 압력 차, 회수 휠을 통한 공기 체적 또는 양자 모두를 측정함으로써, 회수 휠의 속도는 기류에 따라 원하는 정화 효율 및 그에 따른 시스템을 통한 압력 변화를 제공하도록 변조될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예컨대, 사전 설정된 고정 정화 각도에서의 생성 정화 기류는 원하는 높은 수준의 감지 및 총 회수 효율을 유지시키는 동시에, 복귀/배출 기류로부터 외부/공급 기류로 오염물의 캐리-오버를 제한하도록 계산된 휠 회전 속도와 조화(match)된다. 다양한 실시예에서, 장치 및 제어 방법은 또한 예컨대, 과회수(over recovery)를 방지하고 여름에서 겨울로의 전환을 설정하며 서리 형성을 방지하도록 온도의 고른 통합(integration) 또는 엔탈피 제어를 허용하면서, 적절한 정화 유동을 유지시키는 정화 제어 방법으로 계속 기능한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명은 또한 예컨대, 부정확한 방향으로의(즉, 복귀/배출에서 외부/공급으로) 밀봉 누설을 막기 위한 경보 특징부, 회수 휠을 통한 기류를 계산하고 보고하는 능력, 에너지 절감을 계산하고 축적하며 회수 효율을 보고하고 서비스 기술자에 적절한 정화 각도를 자동적으로 계산하는 능력을 허용한다.
다양한 실시예에서, 본 발명은 에너지 회수 휠을 포함하도록 설계된 임의의 가변 체적 시스템에 의해 경험한 극단적인 오염물 캐리-오버 수준을 방지하며, 정화 각도는 예컨대, 설계, 완전 유동, 최대 정화 압력 상태에 대해 선택된다. 임의 의 실시예는 또한 다른 예로서, 정화 각도가 최소 유동, 최소 정화-압력 상태에 대해 선택된 에너지 회수 휠을 포함하는 가변 체적 시스템과 관련된 과도한 정화 기류, 높은 기생(parasitic) 팬 에너지 및 증가된 마력 필요성을 방지한다.
이제 도 1a 내지 도 2e를 참조하면, 언급한 바와 같이, 복수의 실시예들은 예컨대, 가변 공기-체적 HVAC 또는 환기 시스템의 회수 장치, 예컨대, 회수 휠(10)의 사용에 관한 것이다. 다음으로, 가변 공기-체적 시스템의 회수 휠의 사용과 관련된 몇 가지 문제점과, 가변 기류 체적으로 작동되는 에너지 휠 시스템의 정화 효율을 얻는 것과 관련된 태양을 포함한 본 발명의 다양한 태양들이 이러한 시스템의 특정 예를 검토함으로써 기술될 것이다. 본 예는 예컨대, 빌딩 난방/냉방 부하 및 폐쇄 연기 후드(closed fume hood)의 변화를 보상하기 위해, 예컨대, 최대 유동 능력의 20% 아래로 변조되는 설계 기류를 이용하는 통상적인 실험실 용례를 나타낸다. 본 예는 대략 10 피트(304.8cm)의 직경을 갖는 전체 에너지 회수 휠(10)(즉, 열과 수분 모두를 전달하는 회수 휠)을 통합하는 가변 체적 실험실 시스템 공기 취급 시스템에 대한 것이다. 본 예의 회수 휠(10)은 면당 33 제곱피트(3.07 m2)의 순 전달 영역(net transfer area)을 갖고, 시스템은 최대 유동 상태에서 26,400 cfm(44,854 m3/시)을 공급하도록 설계되며, 시스템은 23,760 cfm(40,368 m3/시)을 배출하고(실험실의 여압에 대해 10% 덜 배출), 언급한 바와 같이, 시스템 기류는 최대량의 20% 아래로 변조된다. 시스템 배관(ductwork)은 공간 여압을 조절하기 위한 제어 밸브를 포함하며, 제어 밸브는 본 예에서 배관 내의 외부 정압의 최소 1"(2.54cm)를 유지한다.
빌딩 점유 중에, 그러나 몇몇 후드가 사용중이지 않을 때, 최소 공급 공기(14b) 유동 상태는 최대 유동 상태[10,560 cfm(17,942 m3/시)]의 40% 만큼 낮게 변조될 수도 있으며, 임의의 유동 상태에서 그와 시스템 최대 [26,400(44,854 m3/시)] 사이로 변조될 수도 있다. 빌딩(29)이 최소 점유되고 모든 후드 새시(sash)가 낮을 때, 공급 공기(14b) 유동은 최대 상태의 20%인 5,280 cfm(8,971 m3/시)만큼 낮아질 수 있다. 본 예에서, 모든 유동 상태에서, 보건 및 안전 관리자와 규준(NEPA 45) 모두는 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)로의 오염물(18)의 임의의 캐리-오버가 복귀/배출 기류(16) 내에 함유된 농도의 0.045% 보다 낮게 제한되도록 휠(10)의 정화 효율을 규정하는 것이 가정될 것이다. 이러한 수준에서, 캐리-오버는, 잘 설계된 HVAC 시스템의 신선한 또는 외부 공기(14a) 입구와 배출 공기(16b) 출구 사이의 정상 재혼입에서 초래됨에 따라 대체로 허용되는 0.1% 미만일 것이다.
본 예에서, 필요한 정화 효율이 모든 상태에서 유지된다는 것을 보장하기 위해, 적절한 정화 각도(19)가 선택된다. 본 예에서, 정화 각도 선택은 "최소" 정화 구동 압력 차의 함수이다. 본 압력 차는 최소 기류와 덕트 외부 정압 상태에서 회수 휠(10) 주위의 생성 시스템 정압 (및 몇몇 실시예에서는 동압)을 신중하게 연구함으로써 결정(예컨대, 예측 및 결국에는 영역 측정)될 수도 있다. 최소 유동에서 본 예에 사용되는 정압이 도 2a에 도시되며, 이는 또한 환기 시스템(20) 및 빌 딩(29)의 본 예에서 임의의 구성 요소의 배열을 도시한다. 구체적으로, 환기 시스템(20)은 특히, 공급 팬 또는 외부 공기 팬(22), 회수 휠 (10), 정화부(12) 및 배출 팬(26)을 포함한다. 빌딩(29)은 환기 시스템(20) 및 공간(28)을 포함한다(일정 비례로 도시되지 않음). 공간(28)은 복수의 실시예에서 빌딩(29)에 의해 완전히 또는 부분적으로(적어도 부분적으로) 둘러싸일 수도 있다. 도시된 실시예에서 배출 공기(16b)는 외부 공기(14a)가 빌딩(29)에 유입되는 곳에 인접하여 빌딩(29)을 빠져나가지만, 복수의 실시예에서는 예컨대, 배출 공기(16b) 내의 오염물(18)이 외부 공기(14a)와 합류하는 것을 최소화시키거나 방지하도록 배출 공기(16b)의 출구 및 외부(또는 실외) 공기(14a)의 입구는 상당한 거리로 분리될 수도 있다는 것을 알 수 있다.
도시된 실시예에서, 환기 시스템(20)은 또한 환기 시스템(20)의 다른 구성 요소의 예로서, 온수 또는 스팀 코일(23), 냉각 코일(24), 가열 코일(25) 및 복귀.배출 공기 필터(27)를 예열시키는 실외 또는 외부 공기 댐퍼 및 필터(21)를 포함한다. 다른 실시예들은 다른 구성 요소를 가질 수도 있거나, 이들 구성 요소의 일부를 가질 수도 있으며, 또는 구성 요소들이 다르게 배열될 수도 있다. 댐퍼 및 필터(21)를 가로지르는 압력 손실은 예컨대, 필터 하중으로 변화될 수도 있으며, 복수의 실시예에서 압력이 추적(track)될 수도 있고, 조정이 이뤄질 수도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들은 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 환기시키기 위한 환기 시스템을 포함한다. 환기 시스템(20)은 이러한 환기 시스템의 예이며, 공간(28)은 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간의 예이고, 본 실시예에서 이는 빌 딩(29)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 본 실시예에서 환기 시스템(20)은 공간(28) 외부로부터 공기[예컨대, 외부 공기(14a)]를 흡인하고 공간(28)으로 이송하기 위한 공급 공기(예컨대, 참조번호 14 또는 14b)의 기류를 형성하도록 구성된 공급 시스템[예컨대, 외부/공급 기류(14) 시스템]과, 공간(28) 내부로부터 공기[예컨대, 복귀 공기(16a)]를 흡인하고 공간(28) 외부[예컨대, 빌딩(29) 외부]로의 폐기를 위해 배출 공기(예컨대, 참조번호 16 또는 16b)의 기류를 형성하도록 구성된 배출 시스템[예컨대, 복귀/배출 기류(16) 시스템]을 포함한다. 환기 시스템(20)의 복수의 실시예에서, 공급 시스템, 배출 시스템 또는 양자 모두는 가변 공기-체적 시스템이다. 다양한 실시예에서, 팬(22, 26) 중 하나 또는 둘 모두는 예컨대, 가변-주파수 드라이브 또는 제어기일 수도 있는, 예컨대, 가변-속도 제어기를 갖는 하나 또는 두 개의 가변-속도 드라이브에 의해 구동된다.
환기 시스템(20)은 또한 복귀/배출 기류(16)와 외부/공급 기류(14) 사이의 열, 수분 또는 양자 모두를 전달하도록 구성된 회수 장치[예컨대, 휠(10)]와, 회수 장치[예컨대, 휠(10)]의 적어도 일부를 통해 정화 기류(14c)를 통과시킴으로써 회수 장치[예컨대, 휠(10)]로부터 오염물(18)을 정화하기 위한 정화 시스템 또는 구조(12)를 포함한다. 이들 실시예는 또한 정화 효과를 유지시키고 배출 공기의 기류로부터 공급 공기의 기류로의 오염물의 캐리-오버를 제한하도록 회수 장치를 통해 적절한 정화 유동을 공급하기 위한 공기 체적의 변화의 함수로서 하나 이상의 인자를 제어하도록 구성된 제어기도 포함한다. 이러한 제어기의 다양한 실시예가 하기에 더 상세하게 기술될 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예는 본 명세서에 기술된 환기 시스템, 제어 시스템 또는 양자 모두 중 하나 이상의 실시예를 갖는 빌딩을 포함한다. 이러한 빌딩의 예가 본 명세서에 기술된 환기 시스템(20)을 포함하는, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 빌딩(29)이다. 본 실시예에서, 빌딩(29)은 또한 환기 시스템(20)이 서비스되는 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간(28)을 포함한다. 본 발명에 따른 빌딩의 다른 실시예는 본 명세서에 기술된 특징 및 한정의 다양한 조합을 포함한다. 본 발명에 따른 빌딩은 예컨대, 실험실, 산업용 빌딩, 공장, 제조 시설, 연구 시설, 사무용 빌딩, 아파트, 거주용 빌딩, 학교, 도서관, 창고, 차고 또는 터널 등을 포함할 수도 있다. 빌딩은 환기 또는 HVAC 시스템 외에도 예컨대, 배관, 조명, 후드, 벽, 창문, 하나 이상의 바닥, 지붕, 엘리베이터, 계단, 단열재, 배선, 통신 시스템, 기둥, 구조 등을 포함할 수도 있다.
이제 구체적으로 도 2a에 의하면, 특정 실시예에 사용된 전략은 가장 낮은 정화 압력 차 상태(예컨대, 최소 기류)에서 효과적으로 기능하고 더 높은 유동 상태에서 과도한 정화 기류를 허용하도록 정화 각도(19)를 설정 및 크기 설정하는 것이다. 이는 특정 실시예에서 오염된 공기[오염물(18)]의 휠(10)을 정화시키는 공기가, (본 예의 정화 배열에서) 휠(10)에 유입되는 외부 공기(14a)와 휠(10)에 유입되는 복귀 공기(16a) 사이의 압력 차에 의해 주로 구동되기 때문에 수행되었다. 이러한 정화 압력 차는 통상 [예컨대, 외부/공급 기류(14), 복귀/배출 기류(16) 또는 양자 모두의] 최소 기류에서 가장 낮을 것이기 때문에, 본 예에서, 조정 가능한 정화 각도(예컨대, 도 1b에 도시된 참조번호 19)의 설정은 이 최소 정화 압력에도 불구하고 효과적으로 작동하도록 선택될 수도 있다.
본 예의 최소 기류 상태에서, 20%의 유동 상태(도 2a)에서의 정화 압력 차는 물 게이지(inwg)의 대략 2.5인치(6.35cm)가 될 것이며, 이는 예컨대, 부분적으로 물로 채워진 U자관으로 측정될 수도 있다. 이 정화 압력을 알게 되면, 필요한 정화 각도(19)는 몇몇 실시예에서, 예컨대, 회수 휠 제조사의 카탈로그 데이터로부터 결정될 수도 있다. 본 예에 대해, 하기와 같이 계산될 것이다. 휠(10)은 면당 33 제곱피트(3.07 m2)의 영역 또는 총 66 제곱피트(6.13 m2)를 갖는다. 본 예에 대해, 휠(10)은 분당 20회전으로 회전할 것이며, 휠(10)의 전달 매체의 깊이는 10.6인치(26.92cm)라고 가정한다. 이 정보를 사용하여, 본 예에서 사용되는 정화 휠(10)에 필요한 이론적인 정화 체적은 1166 cfm(1981 m3/시) [66 제곱피트(6.13 m2) * (10.6/12) * 20회전/분]으로 계산될 수 있다.
영역 및 실험실 시험에 기초하여, 정화 유동(14c)은 정화부(12)를 가로질러 완전하게 균일하지 않다는 것이 결정되었다. 이러한 균일성의 부족을 보정하기 위해, 본 실시예에서 0.045% 기준[즉, 정화부(12)가 99.955% 효율이 되도록]에 도달하도록 약 25% 이상의 정화 공기(14c)가 제공되었다. 따라서, 1458 cfm(2477 m3/시)[1166 cfm(1981 m3/시) * 1.25]의 [예컨대, 정화 공기(14c)의] 정화 체적을 제공하도록 선택된 정화 각도(19)가 본 예의 10'[10 피트(3.05m)] 직경 휠(10)에 주어진다. 다른 실시예들은 다른 예로서, 이론적인 정화 체적보다 10%, 20%, 30%, 50%, 75% 또는 100% 까지 정화 공기를 더 제공할 수도 있다.
2.5인치(6.35cm)의 정화 압력에서 정화부(12)를 통한 예측 공기 속도는 약 2066피트/분(629.72m/분)이라는 것이 또한 영역 및 실험실 시험, 그리고 계산으로부터 결정되었다. 따라서, 2066피트/분(629.72m/분)의 정화 속도에서 1458 cfm(2477 m3/시)의 원하는 정화 체적에 도달하도록, 0.706 제곱피트(0.656 m2)의 정화 영역이 필요하다. 이 정보를 사용하여, 정화 각도(19)는 3.9도{[0.706 제곱피트(0.656 m2)/면당 33 제곱피트(3.07 m2)]*180도}로 계산된다. 그 결과, 최소 기류 상태에서 약 1496 cfm(2542 m3/시)의 [예컨대, 정화 공기(14c)]의 정화 체적을 이송하도록 (가장 가까운 각도로 반올림하여) 4도로 설정된 정화 각도(19)가 본 실시예에 사용될 것이다.
이제 최대 기류 상태를 보면, 본 예에서, 100% 유동 상태에서의 정화 압력 차는 약 8.5 inwg가 될 것이라는 것 또한 결정된다. 최대 유동에서 본 예에 사용된 정압이 도 2e에 도시되며, 다양한 중간 유동(40%, 60% 및 80%)에서의 본 예에 대한 정압이 도 2b, 도 2c 및 도 2d에 각각 도시된다. 도 2a 내지 도 2e 각각은 또한 도 2a에 도시되고 그에 관해 전술된 환기 시스템(20)의 본 예에서 그의 구성 요소 및 배열을 도시한다. 본 예에 대해 도 2e에 도시된 최대 유동 상태를 참조하면, 어떤 경우에, 빌딩(29) 내부의 적절한 구역으로 공기를 유도하고 분배시키기 위한 기류 제어 밸브 내부의 압력 부가 때문에 몇몇 실제 압력은 더욱 높을 수도 있다. 최소 유동 상태에서 효과적인 정화 작동을 만족시키기 위해 본 예에서 정화 각도(19)가 4도로 설정되어야만 하기 때문에, 완전한 유동 상태에서의 [예컨대, 정화 공기(14c)]의 정화 체적이 증가된 정화 압력이 정화 기류 속도의 증가에 상응하기 때문에 필요한 1458 cfm(2477 m3/시)보다 휠씬 높을 것이다. 최대 유동 상태에서 이러한 생성 정화 체적은 증가된 정화 압력과 관련된 정화 속도가 공지되면 계산될 수 있다.
영역 및 실험실 시험에 기초하여 그리고 계산에 의해 입증되어, 8.5인치(21.59cm)의 정화 압력에서 정화부(12)를 통한 대략적인 공기 속도는 7034 피트/분 (2144 m/분)이다. 이러한 정화 압력, 정화 속도 및 4도의 정화 각도(19)에서, 이 상태에서의 [예컨대, 정화 공기(14c)의] 합성 정화 체적은 5093cfm(8653 m3/시){1458cfm(2477m3/시)*[7,034피트/분(2,144m/분) / 2066피트/분(629.7m/분)]}으로 계산될 수 있다. 최대 유동 및 압력 상태에서 [예컨대, 정화 공기(14c)의] 정화 체적의 현저한 증가를 수용하는 것은, [예컨대, 정화 공기(14c)의] 이러한 부가된 정화 공기 체적이 시스템 팬(들)[예컨대, 팬(22, 26)]의 수용량에 부가되어야 하기 때문에, 특히 문제가 될 수도 있다.
계속 도 2를 참조하면, 통상적인 예의 경우에, 26,400cfm(44,854 m3/시) 공정에 선택된 10'[10 피트(3.05m)] 직경 회수 휠(10)은 최소 유동 상태 및 4도의 정화 각도(19)에서 [예컨대, 정화 공기(14c)의] 1458 cfm(2477m3/시)으로 효과적으로 정화될 수 있다. 그러나, 완전 유동 상태에서 작동할 때, 생성 정화 요구는 [예컨 대, 정화 공기(14c)의] 정화 공기의 5093cfm(8653m3/시)을 소비한다. 이는 정화 각도(19)가 최소 유동 상태가 아닌 최대 유동, 높은 정화 압력 상태를 수용하도록 설정되는 경우에 사용될 수 있는 정화 기류량보다 250%의 증가 [3635 cfm(6176m3/시)]를 나타낸다.
이러한 추가적인 3,635 cfm(6,176m3/시) 공정은 몇 가지 이유에서 많은 상황에서 바람직하지 않다. 먼저, 전체 에너지 휠을 사용하는 병원 및 연구소와 같은 프로젝트는, 외부 공기 팬(22) 또는 배출 공기 팬(26)이 고장나더라도 오염된 복귀/배출 기류(16)가 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)를 분리시키는 밀봉부를 가로질러 누설되지 않는 것을 보장하기 위해 회수 휠(10)을 통해 흡인하는 배출 공기 팬(26) 및 회수 휠(10)을 통해 송풍하는 외부 공기 팬(22)으로 설계될 수도 있다. 그 결과, 잉여 정화 공기(14c) 체적은 외부 공기 팬 및 배출 공기 팬(22, 26) 모두에 의해 처리된다. 이러한 부가된 정화 기류(14c)는 두 팬 모두에 의해 소비되는 에너지를 증가시킨다. 본 예에서, 외부 공기 팬 및 배출 공기 팬(22, 26)은 각각 6 inwg 및 4.7 inwg 의 전체 정압을 발생시켜야만 한다. 이는 완전 유동 설계에서, 외부 공기 팬(22)의 제동 마력을 배출 공기 팬(26)에 대해 약 4.6 마력 및 3.6 마력만큼 증가시킨다. 이러한 증가는 설치된 팬 모터의 크기, 필요한 전기 서비스의 크기 및 경우에 따라서는, 선택된 팬의 크기 또는 등급(class)에 영향을 줄 수도 있다. 시스템이 당시의 완전 수용량 75%에서 작동하고 전기가 kwh당 $0.08의 비용이 든다고 가정하면, 증가된 정화 기류(14c)와 관련된 추가적인 연간 작동 비용은 본 예에서 사용된 26,400 cfm(44,854 m3/시) 시스템에 대해 $3232로 예측된다.
본 정화 유동(14c)을 수용하도록 시스템 팬(예컨대, 참조번호 22, 26)을 크기 설정할 필요성에 의해 야기되는 다른 잠재적인 문제점은, 설계 공정 중에 이를 빠뜨릴 수도 있다는 것이다. 높은 유동 (최대 정화 압력) 상태에서만 효과적으로 작동하도록 선택된 작은 정화 각도(19)와 연계되는 감소된 정화 체적에서를 제외하고 팬이 (일정 체적에 대해 통상적으로 수행되는 비-VAV 시스템과 같이) 최대 유동 상태에서 크기 설정될 수도 있다. 이러한 경우에, 최소 정화 압력에서 효과적으로 기능하도록 영역 커미셔닝(field commissioning) 중에 정화 각도(19)가 (더 우수한 설정을 위해 개방하여) 정확하게 설정될 수도 있다. 이는 최대 유동 상태에서 작동할 때, 팬(예컨대, 참조번호 22, 26)의 기류가 현저히 부족한 것을 초래할 수도 있다. 가장 나쁜 경우는, 모터, 전기 서비스 또는 양자 모두가 소형화될 수도 있고, 의도한 바와 같이 환기 시스템(20)을 작동시키기가 매우 어려울 수도 있다. 한 가지 선택사항은 감소된 높은 기류 설정에서 설정된 정화를 이용하여 낮은 기류 상태에서 많은 양의 오염물(18) 캐리-오버를 허용하는 것일 수도 있다. 또 다른 옵션은 배출 공기 요건을 부합하지 못하거나 공간(28) 안락성(comfort)이 손상(compromised)되며, 또는 양자 모두임을 의미할 수도 있는 최대 유동 상태에서 배관을 통한 시스템 기류를 덜 허용할 수도 있다. 이 문제에 대한 다른 해결책은 많은 경우에 비용이 많이 드는 해결책일 수도 있는 팬 모터 교체, 전기 서비스 업 그레이드 또는 양자 모두를 포함할 수도 있다.
많은 경우에, 전체 에너지 회수 휠을 채용한 가변 기류 시스템과 관련된 이러한 정화 문제점에 대한 이상적인 해결책은 광범위한 기류 상태에 걸쳐 발생하도록 효과적인 정화 작동을 허용하는 것일 것이다. 본 발명은 특히 이러한 해결책들을 제공하며, 이들 중 몇몇은 가능한 최저 정화 기류(14c) 체적이 몇몇 또는 모든 유동 상태에 사용되도록, 최대 유동 또는 이용 가능한 최대 정화 압력 상태에 의해 요구되는 최소 위치에서 설정된 고정 정화 각도(19)를 사용하는 것을 포함한다. 임의의 실시예는, 전체 에너지 회수 효과에서 현저한 손상없이 이를 달성할 것이며, 몇몇 실시예는 효과적인 정화 작동이 제공될 수 없는 곳에 시스템 상태가 항상 존재하는 경우, 예컨대, 중앙 빌딩 자동화/제어 시스템에 경보를 제공한다. 몇몇 실시예는, 가변 공기-체적 시스템에서, 정화 효과를 유지시키고 낮은 기류량에서 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)로 오염물의 캐리-오버를 제한하면서 높은 기류량에서 전술된 과도한 정화 유동 문제를 방지하도록 기류량이 변화함에 따라 회수 휠(10)을 통해 적절한 정화 유동(14c)을 제공한다.
본 발명의 임의의 실시예는 예컨대, 작동기(actuator)를 이용하여 상이한 유동 또는 압력 상태 하에서 적절한 정화 공기(14c) 유동을 얻도록 시스템 작동 중에 정화 각도(19)를 변화시키는 것을 고려한다. 그러나, 회수 휠(예컨대, 참조번호 10)이 일 년에 수백만 번 회전할 수도 있기 때문에, 정화부(12)는 기류 압력의 결과로서 큰 힘 및 진동을 받게 되며, 정화부(12)는 회전 휠 표면으로부터 1인치의 몇 분의 1 내에 위치되어야만 하기 때문에, 해결책이 한번 설정된 정화부(12)를 이 동시키는 것을 포함하지 않는 경우에 이는 적어도 몇몇 용례에서 유리하다. 추가적인 장점은 전술된 바와 같이 기류 부족 또는 높은 에너지 비용과 연계된 문제점을 경험한 현재의 프로젝트에 본 해결책이 비용 효과적이고 쉽게 개장(retrofitted)된다는 것이다.
이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예는 예컨대, 회수 휠(10)의 회전 속도를 산정하고 능동적으로 제어하는데 사용되고 디지털 제어기(35)에 공급될 수도 있는 회수 휠 정화 압력의 실시간(또는 대체로 실시간) 측정치에 대해 제공한다. 디지털 제어기(35)는 직접 디지털 제어기(DDC), 프로그램 가능한 논리 제어기(PLC) 또는 프로그램 가능한 제어기 등 일 수도 있고, 프로세서, 메모리, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 다른 실시예는 아날로그 제어기를 사용할 수도 있다. 정화 압력, 휠(10) 크기 및 초기 정화 각도(19) 설정을 알면, 제어기(35) 내의 알고리즘 또는 소프트웨어는 원하는 정화 효율 수준을 유지하면서, 몇몇 실시예에서, 회수 휠(10)을 통한 기류가 최대 작동 범위로부터 최소 작동 범위로 변화할 때 전체 회수 효과(온도 및 습도 회수, 또는 이들 중 하나 이상)의 증가 수준을 동시에 유지시킬 수도 있도록 선택되거나 최적화될 수도 있는 휠(10) 회전 속도를 능동적으로 제어할 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 예에 의해 채용된 구성 요소는 정화 기류(14c)를 구동시키는 두 기류[예컨대, 외부/공급 기류(14) 및 복귀/배출 기류(16)] 사이의 압력 차를 측정하도록 압력 변환기(33)를 포함한다. 다른 실시예는 각각의 위치에서 절대 또는 게이지 압력을 측정할 것이며, 두 개의 압력 변 환기를 사용할 수도 있다. 도 3에 도시된 예의 경우에, 압력 변환기(33)에 의해 측정된 차압은 외부 공기(14a)와 복귀 공기(16a)의 회수 휠(10) 매체 바로 앞의 정압 차이다. 본 실시예에서, 압력 변환기(33)는 본질적으로 정화 정압을 측정한다. 공급 공기(14b), 배출 공기(16b) 또는 양자 모두와 같은, 다른 위치는 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 압력 변환기(33)는 예컨대, 판독하는 압력을 디지털 제어기(35)에 의해 수신될 수도 있는 전기 신호(예컨대, 4-20 ma 또는 0-10 볼트 신호)로 변환한다. 다른 실시예에서, 변환기(33)는 다른 예에서와 같이, 디지털 출력을 생성한다.
다양한 실시예에서, (예컨대, 99.955% 이상의) 원하는 정화 효율을 유지시키는데 필요한 휠(10) 속도를 계산하기 위해 알고리즘 내의 (예컨대, 도 1b에 도시된) 정화 각도 설정(19) 및 휠(10) 전달 매체 체적과 같은, 몇몇 실시예의 다른 정보와 함께 제어기(35)는 측정된 실시간 정화 압력값[예컨대, 튜브들(33oa, 33ra) 내부의 압력 차)을 사용할 수도 있다. 이는 예컨대, 휠(10) 매체가 정화부(12)를 통해 외부/공급 기류(14)로 이동하기 전에 오염된 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)로 회전할 때, 필요한 또는 원하는 정화 공기(14c) 체적이 [즉, 휠(10)의] 회수 매체를 통과하는 것을 보장하는데 필요한 [즉, 휠(10)의] 회전 속도를 계산함으로써 달성될 수도 있다.
본 실시예에서, 전기 모터(31)는 풀리 및 벨트(32)로 휠(10)을 구동시킨다. 본 실시예에서 모터(31)의 속도는 모터 제어기(36)에 의해 제어된다. 몇몇 실시예에서 모터(31)는 교류 모터일 수도 있으며, 예컨대, 모터 속도 제어기(36)는 가변- 주파수 드라이브일 수도 있다. 속도 제어기(36)는 예컨대, 디지털 제어기(35)로부터의 입력에 기초하여 모터(31)의 속도 [및 따라서 휠(10)을] 제어할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 디지털 제어기(35)는 또한 빌딩 자동화 시스템(38)과 결부될 수도 있다. 예컨대, 압력 변환기(33)으로부터의 입력에 기초하여, 적절한 정화 유동(14c)을 보장하는 것이 불가능하도록 제어기(35)가 압력 상태를 결정할 때, 그리고 이러한 경우에, 제어기(35)는 빌딩 자동화 시스템(38)에 경보 신호를 송신할 수도 있다.
요약하면, 본 실시예에서, 공급 및 배출 시스템을 통한 기류가 많을 때, 정화(14c)를 구동시키는 두 기류(예컨대, 참조번호 14, 16) 사이의 상응하는 정화 압력 차 또한 크다. 시스템 기류가 낮게 변조될 때, 정화 압력은 본 예의 가변 체적 HVAC 시스템에서 감소되어, 전술된 불충분한 정화 유동(14c)의 문제를 야기할 것이다. 정화 압력 차가 감소되면, 정화 기류(14c) 체적도 감소한다. 주어진 크기의 회수 휠(10)이 효과적인 작동을 위해 임의의 정화 체적(14c)을 필요로 하기 때문에, 이를 통해 처리되는 기류(예컨대, 참조번호 14, 16, 또는 양자 모두)와 관계 없이, 정화 기류(14c)가 강하하면 정화 효율도 강하한다. 그리고, 정화 효율만 강하하는 것이 아니라, 정화 각도(19)가 최대 기류/정화 압력 상태에 기초하여 고정되면, 감소된 시스템 기류(예컨대, 참조번호 14, 16, 또는 양자 모두)를 이용하여 (도 1에 도시된) 오염물(18) 캐리-오버가 어떻게 증가하는지를 도시하는 도 4에 의해 도시된 바와 같이 매우 신속하게 강하한다.
도 4는 26,400 cfm(44,854 m3/시)의 공급 공기(14b) 상태로 선택된 10'[10 피트(3.05m)] 직경의 회수 휠(10) 및 최대 유동 상태에서 동일한 양의 복귀 공기(16a)를 사용하는 시스템에 대한 분석을 반영한다. 모델링된 가변 체적 시스템은 최대 유동 상태로부터 단지 최대의 20%로 내려가도록 변조된다. 기류가 감소하면, 대부분의 시스템을 통한 압력은 유동 변화의 제곱근만큼 강하한다. 이는 주어진 크기의 휠(10)에 대한 정화 체적(14c)을 감소시켜, 정화 효율을 감소시킨다. 시스템 개략도는 (이후의 도면 뿐만 아니라) 도 2a 및 도 2b에 도시되며, 이는 특정 실시예에서 정화 압력 및 시스템의 감소를 도시하도록 다양한 유동 증가에서의 압력 및 유동을 표시한다. 도 4는 본 발명의 많은 실시예에 의해 해결된 중요한 문제들을 강조한다. 공급 기류(14b)의 현저한 강하와 결합된 정화 기류(14c) 체적의 현저한 감소는 캐리-오버의 비율이 (도 4에서 0% 바로 위의 어두운 수평선으로 나타낸) 원하는 0.045%로부터 원하는 산업 제한을 넘어 422의 인자에 의한 증가인, 19% 까지 증가하게 한다. 대부분의 용례에서, 캐리-오버의 정도는 회수 휠이 작동되게 하지 않는다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 압력, 차압, 유량 또는 팬 속도 등이 임의의 최소 임계치 아래로 강하할 때 회수 휠(10)은 작동하지 않거나 회전하지 않는다.
도 5는 시스템 압력 및 정화 압력이 감소할 때,[즉, 정화 유동(14c)의] 정화 체적의 상응하는 강하를 도시한다. 완전 유동에서 원하는 정화 효율을 부합시키기 위해 이전의 예에서 사용된 10'[10 피트(3.05m)] 휠(10)에 대한 1458 cfm(2477 m3/ 시)의 [즉, 정화 유동(14c)의] 대상 정화 체적은 약 1.2도로 설정된 정화 각도(19)를 이용하여 달성될 것이다. 그러나, 이 동일한 정화 각도를 사용하여, 생성된 정화 기류 체적은 최소 유동 상태에서 단지 455 cfm(773 m3/시)으로 감소된다. 휠(10)이 효과적인 정화를 위해 1458 cfm(2477 m3/시)을 필요로 하기 때문에, 단지 455 cfm(773 m3/시)이 이송되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 결과 정화 효율을 강하한다. 그러나, 도 3에 의해 기술된 발명이 채용될 때, 정화 효율이 최적화되거나 유지되고 시스템 기류 비율과 관계 없이 본 실시예에서 대체로 일정하게 유지되도록 정화 압력 및 정화 유동(14c)이 감소되면 휠(10) 속도는 전략적으로 감소된다. 이는 시스템 기류의 변조에도 불구하고 일정한 정화 효율을 나타내는 데이터를 도시하는 도 6에 도시된다. 본 예에서, 완전한 유동 상태의 100%로부터 20%로의 감소에 상응하도록 20rpm의 고속에서 약 6rpm의 저속으로 휠(10) 속도가 변화될 때, 캐리-오버 또는 정화 효율의 수준은 산업상 지정된 0.045%에서 유지된다.
도 7은 최대 유동 상태에 대해 설정된 정화 각도(19)를 이용한 전술된 고정 정화 방법과 방금 기술된 변조된 휠 속도 실시예, 양자 모두에 대한 유동 변조의 함수로서 정화 효율의 차를 도시하는 상이한 형식의 동일한 데이터를 나타낸다. 도 7의 데이터의 도면은 휠(10) 속도가 예컨대, 압력, 압력 차, 유동 또는 팬 속도에 따라 변화하는 실시예의 이익을 강조하는, 각 실시예의 정화 효율을 직접적으로 도시한다.
가변 휠(10) 속도 실시예와 연계된 장점은 많은 경우에서 중요하다. 그러 나, 휠(10) 속도의 감소가 또한 공간(28)의 과열을 방지하도록 휠(10)의 효율을 감소시키는데 사용될 수도 있기 때문에, 예컨대, 이러한 가변-속도 정화-최적화 시스템 또는 방법이 회수 성능의 큰 감소를 초래할 수도 있다는 것이 필연적인 문제가 될 수도 있다. 적어도 몇몇 용례에서, 기류 수용량을 변화시키는 시스템에 대한 원하는 회수 관계는 회수 성능이 일정하거나 기류 감소에 따라 약간 증가하는 경우이다. 최종 사용자는 현실적으로 인지될 수 있을 만큼의 에너지를 절감하기를 원할 수도 있기 때문에, 회수 성능은 감소된 기류에 따라 감소하지 않는 것이 바람직할 수도 있다. 또한, 회수 효율이 너무 현저하게 강하하는 경우에, 시스템 성능 문제가 관측될 수도 있다. 예컨대, 회수 성능이 50% 만큼 감소된 휠 속도를 필요로 하는 최대 유동 체적의 80 퍼센트로 기류를 감소시키는 경우에, 몇몇 경우에, 원하는 상태의 이송을 유지시키기 위한 냉각 또는 가열 수용량이 충분하지 않을 수도 있거나, 기류를 감소시킴에 의한 팬 전력의 절감이 회수의 손실(에 의해 적어도 부분적으로 오프셋되거나)을 정당화할 수 없다. 한편, 회수 성능이 너무 현저하게 증가(예컨대, 100%에 접근)하는 경우에, 몇몇 경우에, 변조 범위가 필요한 적은 양의 추가 부하를 수용하지 않을 수도 있기 때문에, 냉각 코일, 가열 코일 또는 가습기와 같은 장치에 대한 임의의 제어 문제점을 실제로 야기할 수도 있다.
최소 고정 정화 각도(19)를 사용하여 최적의 정화 효율을 유지시키면서 감지 및 총 회수 형태 에너지 휠(10) 모두에 대한 기류 변조의 범위에 걸쳐 회수 성능의 원하는 수준을 동시에 유지시키도록 휠 속도 변조를 통합하는 것이 어떤 경우에 가능하고 이로운지를 결정하기 위해 실험실 시험이 실시되었다. 이전에 논의된 예에 서 사용된 것을 대표하는 총 에너지 회수 휠(10)이 계절 상태를 냉각시키는 설계에서의 ASHRAE 표준 84에 따라서, 그리고 최대 유동의 100% 내지 20%를 나타내는 기류의 범위에 걸쳐 시험되었다. 각각의 기류 상태에서, 최적의 정화 성능을 유지시키는데 필요한 브래킷에 대해, 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 휠(10) 회전 속도에서 감지, 잠재(latent) 및 총 에너지(엔탈피) 회수 성능이 결정되었다.
예컨대, 에너지 회수 휠(10)의 최대 휠 속도는 [예컨대, 외부/공급 기류(14), 복귀/배출 기류(16) 또는 양자 모두의] 처리된 기류의 질량에 대해 회수 휠(10)의 충분한 질량 및 속도를 가지면서, 캐리-오버의 양을 제한하여 정화 기류(14c)가 필요하도록 선택될 수도 있다. 휠(10)의 속도, 표면 영역 및 질량이 공기의 질량 유동량에 비해 충분히 크면, 휠(10)의 추가적인 속도에 의해 추가적인 회수가 얻어지지 않거나 거의 얻어지지 않는다. 이러한 원리에 기초하여, 최대 휠(10) 속도는 최대 기류에서 선택될 수도 있다. 시험된 휠(10)의 경우에, 예컨대, 최대 휠 속도는 분당 20회전으로 선택된다.
선택된 20rpm에서, 이 휠(10)은 최적의 감지 및 총 성능에 근접하기에 충분한 질량 및 표면 영역을 가지기 때문에, 속도가 감소하고 회수 휠(10)을 통한 기류가 최대 수준으로 유지되는 경우에, 처리된 공기의 질량에 대한 휠(10)의 질량 및 영역의 비는 낮아지고 따라서 감지 및 총 엔탈피 회수 성능은 감소된다. 실제로, 최대 회수보다 적은 양이 필요하거나 이를 원하는 경우에, 몇몇 실시예에서, 감소된 휠 속도의 함수로서 이러한 성능의 감소가 휠(10)로부터의 원하는 공급 공기(14b) 온도를 이송하는데 사용될 수도 있다. 임의의 실시예에서, 공급 공 기(14b)의 휠(10) 뒤에 위치된 온도 센서[예컨대, 도 10에 도시된 센서(102)]는 예컨대, 공급 공기(14b)의 원하는 온도를 이송하는데 필요한 정도로 휠(10) 속도를 감소시키기 위한 신호를 송신할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 센서는 휠(10)을 떠나는 배출 공기(16b)에 설치될 수도 있으며[예컨대, 도 10에 도시된 센서(104)], 이는 응축 및 서리 형성을 방지하기 위해 극단적인 날(extreme day) 중에 휠(10) 회수 효율을 감소시키도록 매우 추운 날 중에 사용될 수도 있다.
다양한 실시예에서, 휠(10) 속도의 감소는 또한 유동 체적의 변화와 직접적으로 연결된 정화 압력의 강하의 함수이거나 이와 직접적으로 관련된다. 또한, 낮은 기류가 휠(10) 질량 및 영역 대 공기의 질량 유동량의 비율을 증가시키기 때문에 유동이 회수 성능의 손실없이 감소될 때, 최적의 성능에 접근하기 위해 필요한 휠(10) 속도가 감소될 수 있다. 최적의 정화에 대한 정화 압력, 정화 기류(14c) 및 원하는 휠(10) 속도에 대응하여, 사용된 기류 사이의 관계는 많은 용례에서 모두 서로 관계가 있다. 그 결과, 고정 정화 각도(19)를 구비한 감소된 기류에서 원하는 정화 효율을 얻기 위해 낮은 휠(10) 속도가 필요할 때, 휠(10)의 속도는 근처의 최적 성능이 계속 인지될 수도 있게 충분히 높게 유지될 수도 있다.
임의의 회수 휠 시험의 결과가 도 8에 도시되며, 이는 최적의 정화 효율이 어떻게 원하는 회수 효율 거동을 유지하면서 제공될 수 있는지를 도시한다. 본 예에서, 회수 효율은 감소하는 유동에 따라 점점 증가한다. 본 시험은 정화 작동을 최적화하기 위해 실행되는 휠(10) 속도의 감소에도 불구하고 원하는 회수 성능이 얻어질 수 있다고 결론지었다. 도시된 바와 같이, 휠 속도의 현저한 감소에도 불 구하고 기류 변조의 전체 범위에 걸쳐 감지 및 총 회수 성능 모두가 계속 증가하였다. 이는, 본 예에서, 최적의 정화 성능을 유지하도록 휠 속도가 감소될 때, 상응하는 기류의 감소는 높은 유동에서의 회수 성능과 비교하여 회수 성능의 현저한 감소를 경험하지 않을 만큼 충분히 높은 기류에 대한 휠(10) 질량/영역의 비율을 유지시킨다는 것을 성립시킨다.
이는 가변 체적 시스템에 대한 정화 최적화의 가변 휠 속도 실시예가 회수 성능의 감소 없이 기능할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 가변 공기-체적 시스템의 회수 휠(10)의 사용과 관련된 중대한 문제에 대한 우호적인 해결책을 나타낸다. 본 실시예는 예컨대, 더 많은 실험실이 가변 공기-체적 시스템으로 설계될 때의 현저한 필요성을 해결한다. 또한, 회수 휠을 통합하고 일정 체적 시스템으로 작동하도록 최초 설계된 현재의 실험실의 수의 증가는 예컨대, 또한 에너지 소비를 감소시키기 위해 본 발명에 따른 가변 공기-체적 시스템으로 변경 또는 전환될 수도 있다. 이들 시스템은 또한 쉽게 개장(retrofitted)될 수 있는 휠 정화 문제에 대한 해결책을 필요로 하였으며, 팬 또는 팬 모터가 존재하기 때문에, 낮은 시스템 기류에서 효과적인 정화 작동을 용이하게 하도록 정화 각도(19)가 증가되는 경우에 필요할 수도 있는 바와 같이 정화 기류 체적을 증가시키기 위해 그들을 교체하는 것과 관련하여 상당한 비용이 있을 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 제공되는 다른 현저한 향상 및 장점들은 적절한 밀봉 작동 또는 이들의 조합을 보장하도록 낮은 압력 경보를 제공한다면, 외부/공급 기류(14), 복귀/배출 기류(16) 또는 양자 모두를 측정하고 보고하는 기능을 포함한 다. 도 9는 수 개의 압력 변환기가 어떻게 도 3에 도시된 실시예와 통합될 수도 있는지를 도시한다. 도 9는 예컨대, 정화 유동 체적을 구동시키는 압력이 공급 측 압력 손실 아래로 강하하는 경우에 경보를 제공하고 회수 휠(10)의 각각의 측을 가로질러 기류를 측정하도록 추가된 변환기를 포함하는 전술된 경보기 및 가변 휠-속도 정화 제어기의 확장된 실시예를 도시한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 회수 휠(10) 매체를 가로지르는 압력 손실을 측정하기 위해 압력 변환기(91, 92, 93)는 몇몇 실시예에서 전술된 시스템에 통합된다. 디지털 제어기(35)의 프로그래밍을 향상시킴으로써, 예컨대, 외부/공급(14) 또는 복귀/배출(16) 기류의 정확한 측정치를 제공하도록 측정된 공기 압력 손실을 기류 면 속도와 서로 관련시키는 알고리즘 및 (예컨대, 수동 입력된) 회수 휠(10) 면 영역과 함께 이들 압력이 사용될 수 있다. 이는 에너지 휠(10) 매체를 형성하는데 사용되는 하니컴(honeycomb) 구조가 충분히 균일하기 때문에 가능하며, 회수 휠(10)의 전체 면을 가로질러 기류의 고른 분배를 야기한다. 본 예에서 하니컴 스타일 매체 내부의 튜브의 유압 직경이 통상적으로 사용되는 기류 범위에 걸쳐 층류(laminar flow) 거동을 유지하기 때문에, 공기 압력 손실과 면 속도 사이의 관계는 많은 실시예에서 거의 선형일 수도 있다. 이는 본 명세서에 참조로 통합된 SEMCO의 미국 특허 제6,016,710호에 의한 특정 실시예에 대해서 더 상세하게 설명된다.
임의의 시점에서 회수 휠(10)을 통하는 기류를 아는 것은 몇몇 실시예에서 몇 가지 이유로 이로울 수도 있다. 먼저, 가변 기류 시스템이 사용될 때, 몇몇 실 시예에서, 시스템 기류는 배출 공기 팬(26)(예컨대, 도 2 참조)으로 외부 공기 팬(22)의 "추적" 및/또는 적절한 여압을 보장하기 위해 측정될 수도 있다. 둘째로, 많은 실시예에서, 임의의 시점에서의 기류는 빌딩(29) 부하에 의해 가변적으로 구동되기 때문에, 예컨대, (이후에 더 상세하게 논의될) 에너지 회수 휠(10)과 연계된 에너지 절감을 측정하기를 원한다면 예컨대, 임의의 실시예에서 기류를 아는 것이 도움이 된다. 마지막으로, 이러한 기류 데이터는 휠 속도가 원하는 회수 효율에 도달하는데 필요한 것보다 높지 않다는 것을 보장하기 위해 몇몇 실시예에서 2차 제어 시점으로 사용될 수 있다.
특정 실시예에서, 이는 정화 기류가 증가되더라도, 휠 속도는 원하는 또는 최적의 성능을 위해 필요한 속도로 제한될 것이라는 것을 보장하도록 시스템 압력 프로파일에 대한 부주의한 변화(예컨대, 덕트 누설, 팬 고장, 덕트 변형, 차단 등)에 대한 우연성(contingency)을 제공한다. 이렇게 하여, 가장 높은 또는 원하는 정화 효율이 본 실시예에서 유지된다. 마찬가지로, 정화 압력 차를 측정하기 위해 사용되는 압력 변환기(92)가 불량이 되면, 변환기(예컨대, 참조번호 91 또는 93)를 측정하는 기류는 유동 변화로 휠(10) 속도를 제한하는데 사용될 수 있으며, 이는 몇몇 실시예에서 이러한 상황에서 적절한 정화 작동을 보장한다. 요약하면, 디지털 제어기(35)의 프로그래밍은 [예컨대, 변환기(92)로부터의] 정화 압력 및 [예컨대, 변환기(91, 93 또는 양자 모두)로부터의] 시스템 기류 모두를 볼 수도 있으며, 몇몇 실시예에서, 이는 최적의 정화 효율에 필요한 최적의 휠 속도를 결정할 때 양자 모두가 만족됨을 보장하기 위함이다.
몇몇 실시예에서, [예컨대, 변환기(93)로부터의] 회수 휠의 공급 공기 측을 가로지르는 압력 손실 측정치의 제2의 유익한 사용은 그와 [예컨대, 변환기(92)로부터의] 정화 구동력 사이의 비교를 가능케 한다는 것이다. 임의의 실시예에서, 정상 작동 중에 [예컨대, 변환기(92)로부터의] 정화 구동력 차가 [예컨대, 변환기(93)로부터의] 회수 휠의 외부/공급 기류(14) 측을 가로지르는 압력 손실보다 낮게 측정되면 언제나 경보가 울린다. 이러한 상태에서, 복귀 공기(16a)의 절대 압력은 공급 공기(14b)의 절대 압력보다 높아야만 할 것이다. 이는 오염된 복귀 공기(16a)가 휠(10) 밀봉부를 가로질러 깨끗한 공급 공기(14b)로 가압되기 때문에, 예컨대, 실험실, 흡연 구역, 화장실 배출 등과 같은 중요한 용례로는 몇몇 실시예에서 허용되지 않는다. 이는 예컨대, 회수 휠이 설치된 실험실 설비에 대해 책임지는 보건 및 안전 담당자에게는 흥미가 있는 중요한 경보 지점이 될 수도 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, [변환기(92, 93)로 도시된] 이들 두 압력 손실 상태를 모니터링하는 것은 본 명세서 내에 기술된 임의의 정화 최적화 실시예와 관련하여 성취될 수도 있다. 정화부(12)의 대안 위치가 몇몇 실시예에 사용되어야 한다면, 예컨대, [예컨대, 변환기(93)에 의해 측정된] 외부/공급 기류(14) 대신에 [예컨대, 변환기(91)에 의해 측정된] 휠(10)의 복귀/배출 기류(16) 측을 가로지르는 유동이 사용될 수도 있다.
도 10은 온도 또는 엔탈피 설정 지점을 사용하는 휠 속도 변조가 예컨대, 본 발명에 의해 해결된 정화 최적화 제어기의 몇몇 실시예와 어떻게 통합될 수 있는지를 도시한다. 임의의 실시예는 온도 또는 습도 센서, 또는 양자 모두(엔탈피 제 어) [예컨대, 센서(101, 102, 103 및 104)]를 포함하며, 이는 예컨대, 에너지 회수 효율을 계산하도록 제어 기능을 수행하는데 사용될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 휠(10)의 속도는 예컨대, 디지털 제어기(35)의 속도 출력에 의해서, 또는 모터 속도 제어기(36)의 주파수 출력 신호에 의해 측정되거나 결정된다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 휠(10)의 회전 속도를 측정하는데 회전 센서(106)가 사용된다. 회전 센서(106)로부터의 출력은 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서 디지털 제어기(35)로 공급될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 회전 센서(106)는 예컨대, 벨트(32), 모터(31) 또는 모터 속도 제어기(36)가 고장나고 휠(10)이 회전을 멈춘 경우에, 문제점을 탐지하는데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 회전 센서(106)는 다른 예로서, 직류 모터(31)와 결합하여 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 디지털 제어기(35)는 모터(31)의 속도를 제어하기 위해 모터 속도 제어기(36)로의 신호를 변조하도록 회전 센서(106)로부터의 신호를 사용할 수도 있으며, 따라서, 예컨대, 휠(10)은 피드백 제어 루틴(feedback control routine)을 사용한다.
도 10에 도시된 온도 및 상대 습도 센서(101, 102, 103 및 104)는 본 발명의 다양한 실시예에서 몇몇 제어 기능을 달성하기 위해 에너지 회수 휠(10)과 결합되어 사용될 수도 있다. 온도 및 습도 센서로 도시되었더라도, 다른 실시예에서, 센서(101 내지 104)는 예컨대, 온도, 습도, 상대 습도 또는 이들의 조합을 측정할 수도 있다. 한 세트의 실시예는 공간(예컨대, 참조번호 28)의 과열을 방지하도록 회수 휠(10)을 이탈하는 공급 공기(14b)의 온도를 제한하기 위해 온도를 측정하는 공 급 공기(14a) 센서(101)를 사용하는 것을 포함한다. 복수의 실시예는 빌딩(예컨대, 참조번호 29)의 난방 또는 냉방 모드를 결정하기 위해 외부 공기(14a)와 복귀 공기(16a) 센서(101, 103) 사이의 차이를 이용하는 것을 포함한다. 제어 기능의 또다른 실시예는 배출 공기(16b)가 이슬점 온도 아래로 냉각되는 것을 방지하도록 휠 속도를 변조시킴으로써 회수 휠(10)의 응축 또는 서리내림(frosting)을 방지하기 위해 배출 공기(16b)에 위치되는 온도 센서(104)를 사용한다. 더 복잡한 방법은 예컨대, 냉방 모드를 결정하는데 온도 뿐만 아니라 엔탈피 차를 사용할 수 있도록 엔탈피 값을 계산하기 위한 상대 습도 센서를 사용한다. 이러한 센서(101 내지 104)의 사용에 대해 복수의 다른 제어 모드가 존재하며, 이는 당업자에게 명백할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 압력 모니터링 및 작동 휠 속도 변조 태양에 의한 정화 효율 최적화는 설명된 다른 제어 기능과 고르게 통합될 수 있다. 디지털 제어기(35)는 허용 가능한 최대 휠 속도를 계산할 수 있기 때문에, 효과적인 정화 작동을 보장하는데 요구되거나 필요한 임의의 압력 상태에서, 따라서 이러한 최대 속도는 몇몇 실시예에서 다른 제어 변조가 시작되는 개시점이 된다. 예컨대, 임의의 실시예에서, 공간(예컨대, 참조번호 28)의 과냉각을 방지하기 위해, 공급 공기(14b) 온도 센서(102)는 효과적인 정화 작동에 필요한 것 더 아래로 휠(10) 속도를 감소시킨다. 이러한 방식으로, 과냉각 문제는 해결되며, 느린 휠 속도는 더 많은 정화 공기(14c)가 휠(10)을 통해 주어진 회전으로 이동하게 하기 때문에, 정화 효율은 증가한다. 달리 말하면, 압력 모니터링 및 작동 휠 속도 변조 실시예에 의 한 정화 효율 최적화는 허용 가능한 최대 속도 또는 속도 제어기(36)에 의해 이송되는 Hz를 재설정하며, 다른 제어 기능이 작동하게 한다. 전술된 바와 같이, 휠 속도의 감소에도 불구하고 원하는 회수 성능이 감소된 기류 상태에서 유지되기 때문에, 전술된 제어 방법은 다양한 실시예에서 원하는 대로 기능한다.
압력 모니터링 및 작동 휠 속도 변조 실시예에 의한 복수의 정화 효율 최적화는 원하는 휠 속도를 산정하기 위해 압력 변환기(예컨대, 참조번호 91, 92, 93 또는 이들의 조합)과 같은 입력 장치로부터 수신된 신호를 추적 또는 모니터링하도록 디지털 제어 시스템을 사용하며, 몇몇 실시예는 또한 에너지 휠(10)과 연계된 에너지 절감 데이터를 산정 및 축적하도록 구성될 수도 있다. 예컨대, 휠(10)의 외부/공급 기류(14) 및 복귀/배출 기류(16) 측을 가로질러 위치되는 변환기(예컨대, 참조번호 91, 92, 93 또는 이들의 조합)은 많은 실시예에서 기류의 측정을 가능케 한다. 또한, 온도 및 상대 습도 센서(101 내지 104)는 몇몇 실시예에서, 기류 중 하나 또는 둘 모두(예컨대, 참조번호 14, 16)에서 에너지 항목(예컨대, 엔탈피)의 측정 또는 계산을 가능케 한다. 임의의 시점에 절감된 에너지는 몇몇 실시예에서, 외부(14a) 및 공급(14b) 공기 사이의 엔탈피 변화를 알아차림으로써, 그리고 예컨대, (예컨대, 참조번호 14b의) 질량 기류와 적절한 상수에 의해 이 차이를 곱함으로써 결정될 수도 있다.
매 시간마다 이러한 절감을 계산하고 이 값들을 축적하는 것은 몇몇 실시예에서, 절감된 에너지의 기록을 제공할 것이며, 이는 임의의 용례에서 본 기술의 사용자들에게 흥미가 있을 수도 있다. 시간이 지남에 따라 절감된 총 에너지(예컨 대, BTUs)에 더하여(또는 이를 대신하여), 디지털 제어기(35)는 또한 임의의 실시예에서, 예컨대, 외부 공기(14a)와 복귀 공기(16a) 사이의 엔탈피 차로 외부/공급(14) 또는 복귀/배출(16) 기류 또는 회수 휠(10)의 측을 가로지르는 엔탈피 변화를 나눔으로써 하나 이상의 기류(예컨대, 참조번호 14, 16, 또는 양자 모두)에 대한 순 회수 효율을 보고할 수도 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예는 소유자 또는 분야 서비스 기술자에게 최적의 또는 원하는 정화 각도(19)를 자동적으로 선택하는 기능을 갖는다. 모델 번호[예컨대, 회수 휠(10)의 크기]를 알면, 몇몇 실시예에서, 정화부(12)를 통해 존재할 기류(14c) 속도를 예측하는데 측정된 정화 압력이 사용된다. 높은 유동 상태(최대 정화 구동력)에서 합성 정화 속도로 주어진 휠(10) 크기에 대해 필요한 정화 기류(14c) 체적을 나누는 것은, 예컨대, 몇몇 실시예에서 최적의 또는 원하는 정화 각도(19) 설정을 선택하기 위해 디지털 제어기(35)에 위치된 알고리즘과 조화될 수 있는 필수 정화 영역을 제공한다. 이러한 최적의 설정은 몇몇 실시예에서 디지털 디스플레이 상에 표시되거나 제어기(35)를 모니터링하는 컴퓨터 스크린 상에 판독될 수 있다. 그런 다음 몇몇 실시예에서 이 값은 설치 중에 정화 각도(19)를 설정하는데 사용되며, 기류 및 정화 압력이 더 감소할 때 필요한 최적의 휠(10) 속도를 계산하는데 사용되도록 임의의 실시예에서 제어기(35)에 저장된다. 이전에, 최대 유동 상태에서 필요한 정화 압력 정보를 신뢰성있게 얻는 것은, 통상적으로 에너지 휠(10)의 작동에 익숙하지 않은 공기 균형 업체에 의해 취해진 값에 의존하기 때문에 문제가 있는 것으로 입증되었다.
도 11 내지 도 13은 예컨대, 정화부(12)에 대한 대안 구성 또는 위치와, 압력 모니터링 및 능동 휠 속도 변조 제어에 의한 정화 효율 최적화에 대한 압력 측정을 나타내는 대체 실시예의 예를 도시한다. 다른 실시예들은 본 개시 내용으로부터 당업자에게 명백할 수도 있다. 도 11에서, 정화 유동(114c)은 왼쪽에서 오른쪽으로 휠(10)을 통과하며, 그런 다음 정화부(112)에 의해 오른쪽에서 왼쪽으로 휠(10)을 통해 다시 유도되고, 외부 공기(14a)로 시작해서 배출 공기(16b)로 끝난다. 압력 변환기(113)는 외부 공기(14a) 및 배출 공기(16b)의 절대 또는 게이지 압력, 또는 양자 사이의 차압을 측정하며, 이는 본 실시예에서 정화 압력이다. 다른 실시예에서, 예컨대, 정화 유동(14c 또는 114c)은 예컨대, 휠(10)의 외부 주위를 통과함으로써 다시 휠(10)을 통과하지 않고 배출 공기(16b)로 유도될 수도 있다.
정화부(122)의 도 12에 도시된 실시예에서, 정화 유동(124c)은 회수 휠(10)을 통해 오른쪽에서 왼쪽으로 유동한다. 본 실시예에서, 정화 유동(124c)은 공급 공기(14b)로부터 취해지며, 휠(10)을 통과한 후에 배출 공기(16b)와 합류한다. 도시된 실시예에서, 압력 변환기(123)는 공급 공기(14b) 및 배출 공기(16b)의 절대 또는 게이지 압력, 또는 양자 사이의 차압을 측정하며, 이는 본 실시예에서 정화 압력이다.
정화부(132)의 도 13에 도시된 실시예에서, 정화 유동(134c)은 회수 휠(10)을 통해 왼쪽에서 오른쪽으로 유동한다. 본 실시예에서, 정화 유동(134c)은 외부 공기(14a)로부터 취해지며, 휠(10)을 통과한 후에 복귀 공기(16a)와 합류한다. 도 시된 실시예에서, 압력 변환기(133)는 외부 공기(14a) 및 복귀 공기(16a)의 절대 또는 게이지 압력, 또는 양자 사이의 차압을 측정하며, 이는 도 3에 도시된 실시예와 유사하게, 본 실시예에서 정화 압력이다. 도 3에 도시된 실시예와 도 13에 도시된 실시예 사이의 차이는 도 3의 정화 유동(14c)은 덕트 벽(15) 위로 (왼쪽에서 오른쪽으로) 휠(10)을 통과하는 반면, 도 13의 정화 유동(134c)은 덕트 벽(15) 아래로 (왼쪽에서 오른쪽으로) 휠(10)을 통과한다는 것이다.
도 14 내지 도 17은 특정 실시예에 대한, 정화 압력과 유동이 감소되었을 때 정화 체적 사이의 관계, 정화 효율을 유지시키기 위해 감소된 유동에서 필요한 휠 속도, 그리고 시스템 기류의 감소에도 불구하고 회수 효율이 유지되는 방법을 나타내는 그래프이다. 이 그래프들은 본 발명의 예시적인 실시예의 작동상 상세사항 및 성능의 다양한 예를 도시한다.
본 발명의 다양한 실시예는 가변 속도에서 회수 휠을 회전시키도록 구성된 [예컨대, 모터 속도 제어기(36), 모터(31), 센서(106) 또는 이들의 조합을 포함하여] 가변-속도 구동 시스템을 갖는 회수 휠(예컨대, 참조번호 10)에 대한 제어 시스템을 포함한다. 이들 실시예에서, 제어 시스템은 예컨대, 압력, 압력 차, 기류량, 팬 속도 또는 이들의 조합에 대응하는 하나 이상의 제1 입력 신호를 제공하도록 구성된 하나 이상의 제1 입력 장치를 포함할 수도 있다. 이들 실시예들은 또한, (하나 이상의) 제1 입력 신호를 수신하여, [예컨대, 모터 속도 제어기(36)에 대해] 가변-속도 구동 시스템에 대한 제1 속도-제어 신호를 계산하도록 구성된 디지털 제어기(예컨대, 참조번호 35)를 포함할 수도 있다. 많은 실시예에서, 이러한 속도-제어 신호는 제1 입력 신호의 함수로서 변화한다.
도 3 및 도 9 내지 도 13은 이러한 제어 시스템의 몇 가지 예, 즉, 제어 시스템(37, 97, 107, 117, 127 및 137)을 도시한다. 예컨대, 도 10에 도시된 제어 시스템(107)을 가까이 보면, 제어 시스템(107)은 디지털 제어기(35), 압력 변환기(91, 92 및 93) 및 모터 속도 제어기(36)를 포함한다. 모터 속도 제어기(36)는 가변-속도 구동 시스템의 예이며, 몇몇 실시예에서 제어 시스템(107)과 다른 구성 요소로 고려될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 회전 센서(106)는 제어 시스템(107)의 일부이거나 모터 속도 제어기(36)의 일부이거나 또는 양자 모두일 수도 있다.
또한, 제어 시스템(107)에서 압력 변환기(91 내지 93)는 제1 입력 장치의 예이다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 다른 센서 또는 변환기는 압력 변환기(91 내지 93) 대신에 치환될(또는 이에 더하여 제공될) 수도 있다. 몇몇 실시예는 제1 입력 장치로 팬 속도 센서를 가질 수도 있거나, 추가적인 예로서, 제1 입력 장치로서의 팬 모터에 대한 모터 속도 제어기로부터의 입력 신호를 수신할 수도 있다. 디지털 제어기(35)는 제1 입력 신호를 수신하여 제1 속도-제어 신호를 계산할 수도 있으며, 이는 모터 속도 제어기(36)에 연통될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 속도-제어 신호는 원하는 또는 지시된 휠(10) 속도에 상응할 수도 있으며, 휠(10)의 속도는 하나 이상의 제1 입력 신호의 함수로서 변화할 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 휠(10)의 속도는 예컨대, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 시스템 기류량의 감소, 차압의 감소, 팬 속도의 감소 등에 따라 감소할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 제어 시스템(107)은 온도 및 습도 센서(101, 102, 103 및 104)의 일부 또는 모두, 또는 온도만, 습도만 또는 엔탈피를 측정하는 센서를 포함할 수도 있다. 실제로, 몇몇 실시예는 온도, 습도 또는 양자 모두에 상응하는 하나 이상의 제2 입력 신호를 제공하도록 구성된 하나 이상의 제2 입력 장치를 더 포함한다. 온도 및 습도 센서(101, 102, 103 및 104)는 이러한 제2 입력 장치의 예이다.
또한, 몇몇 실시예에서, 디지털 제어기(예컨대, 참조번호 35)는 [예컨대, 본 예에서 온도 및 습도 센서(101, 102, 103 및 104) 중 하나 이상으로부터] 제2 입력 신호(들)을 수신하여 [예컨대, 모터 속도 제어기(36)에 대해] 가변-속도 구동 시스템에 대한 제2 속도-제어 신호를 계산하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 제2 속도-제어 신호는 예컨대, 하나 이상의 제2 입력 신호의 함수로서 변화할 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 디지털 제어기(35)는 제1 속도-제어 신호와 제2 속도-제어 신호 사이에서 더 낮은 속도를 선택하고 [예컨대, 모터 속도 제어기(36)에 대한] 가변-속도 구동 시스템에 더 낮은 속도를 제공하도록 구성된다. 이러한 선택은 예컨대, 제어기(35) 내부의 알고리즘 또는 소프트웨어 내에서 수행될 수 있다. 즉, 다양한 실시예에서, 제어기(35)는 휠(10)에 대한 최대 속도를 초과하지 않고, 휠(10)을 가로지르는 과도한 열 또는 습도 전달 또는 불충분한 정화 유동을 초래하지 않고 가능한 한 빠른 속도가 되도록 휠(10)의 속도를 설정한다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예는 회수 장치 제어기[예컨대, 디지털 제어기(35), 모터 속도 제어기(36), 회전 센서(106), 모터(31), 제어 시스템(37, 97, 107, 117, 127 및 137) 중 하나, 또는 이들의 조합]를 포함하며, 이는 예컨대, 압력, 압력 차, 기류량, 팬 속도 또는 이들의 조합의 변화에 반응하여 예컨대, 회수 휠(10)의 속도를 제어하도록 구성될 수도 있다.
(두 부분 모두 어느 정도는 설비와 공정 모두를 기술하지만) 이제 시스템에 대한 집중에서 본 발명에 따른 방법에 대해 집중하면, 도 18은 본 발명의 상이한 실시예에서 다양한 순차 또는 순서롤 발견될 수도 있는 그의 다양한 단계, 상이한 조합 또는 편차를 도시하는 흐름도이다. 도 18은 특히, 예컨대, 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 방법, 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 제어하는 방법, 환기 시스템의 에너지 소비를 감소시키는 방법, 그리고 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 변경하는 방법을 도시한다.
도시된 실시예에서, 방법(180)은 설비를 제공하는 단계(단계 181a)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 예컨대, 소유주, 업체, 제조자, 분배자 또는 공급자는 환기 시스템, 제어 시스템 또는 회수 장치를 건설, 변경 또는 제어하기 위해 설비 또는 예컨대, 이러한 설비를 구비한 빌딩을 제공, 달성 또는 제조할 수도 있다. 본 명세서의 도면 및 설명은 제공될 수도 있는 설비의 다양한 예들을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 환기 시스템은 하나 이상의 팬 및 하나 이상의 회수 휠을 가지며(또는 이미 가졌으며), 방법은 환기 시스템의 하나 이상의 팬에 대한 가변-주파수 드라이브를 얻거나 제공하는 단계(단계 181a)를 포함한다. 이러한 방법(180)은 예컨대, 도 2에 도시된 환기 시스템(20)과 결합하여 채용될 수도 있다. 본 실시예에서, 하나 이상의 팬은 공급 또는 외부 공기 팬(22), 배출 팬(26) 또는 양자 모두가 될 수 있으며, 회수 휠은 예컨대, 도 2에 도시되고 본 명세서에 기술된 회수 휠(10)이 될 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예는 환기의 필요성에 기초하여 팬(예컨대, 참조번호 22, 26 또는 양자 모두) 속도를 변화시키도록 구성된 가변-주파수 드라이브에 대한 제어기를 얻거나 제공하는 단계(단계 181a)를 포함할 수도 있다. 그리고 몇몇 실시예는 회수 휠을 제어하도록 환기 시스템에 회수 휠(예컨대, 참조번호 10)에 대한 제어기[예컨대, 도 3 및 도 9 내지 도 13에 도시된 디지털 제어기(35)]를 얻거나 제공하거나(단계 181a) 구성하는 단계를 포함할 수도 있으며, 이는 예컨대, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 방법에 따라서 제어될 수도 있다.
이들 실시예 중 몇몇은 압력과 압력 차와, 회수 휠을 통한 유량 또는 이들의 조합을 측정하기 위한 하나 이상의 센서를 얻거나 제공하거나(단계 181a) 설치하거나 이미 설치된 단계를 더 포함한다. 이러한 센서의 예는 예컨대, 도 3 및 도 9 내지 도 13에 도시된 압력 변환기(33, 91, 92, 93, 113, 123 및 133)을 포함한다. 다른 형태의 센서 또는 입력 장치가 다른 실시예에 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예컨대, 팬-속도 센서가 사용될 수도 있거나, 예컨대, 팬 모터 속도 제어기로부터 팬 속도가 얻어질 수도 있다. 몇몇 실시예에서 또한 [단계 181a의 일부로 방법(180)에 도시된] 초기 시동 작동을 포함할 수도 있으며, 몇몇 실시예에서, 영향을 받은 다른 설비와 함께 제공되거나 얻어진 설비의 시동 및 초기 시험을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예는 예컨대, 측정을 실시하는 단계(단계 181b)를 포함한다. 다양 한 실시예에서, 측정은 예컨대, 측정 실시(단계 181b) 및 설비 제공(단계 181a)에 따라 임의의 설비가 제공되기(단계 181a) 전에 또는 그 후에 실시(단계 181b)될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 어떤 설비가 필요한지를 결정하기 위해 측정이 실시(단계 181b)될 수도 있는 반면에, 다른 실시예에서, 새로 제공되었거나 이전에 존재했던 설비에 대한 조정 또는 설정을 결정하거나 계산하기 위해 측정이 실시(단계 181b)될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 변수가 측정될 수도 있다. 이러한 변수는, 예컨대, 절대 압력 또는 게이지 압력과 같은 하나 이상의 압력, 압력 차, 유량, 팬 속도, 오염물 농도 수준, 온도, 습도 등을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예컨대, 본 명세서에 기술된 변환기, 센서 또는 입력 장치는 측정을 실시(단계 181b)하기 위해 사용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 몇몇 또는 모든 측정은 예컨대, 영구적인 환기 시스템의 일부가 될 수 없는 특별한 또는 파지형 계기를 사용하여 실시(단계 181b)될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 변수를 측정하는 단계(예컨대, 참조번호 181b)는 예컨대, 제1 압력 및 제2 압력을 측정하는 단계(제1 세트의 측정치) 또는 다른 예로서, 제1 압력과 제2 압력 사이의 압력 차를 측정하는 단계(제2 세트의 측정치)(또는 양자 모두)를 포함한다. 압력 변환기(33, 91 내지 93, 113, 123 및 133)에 의해 실시된 측정은 도 3 및 도 9 내지 도 13에 도시된 예이다. 예컨대, 환기 시스템(20), 빌딩(29) 또는 양자 모두의 상이한 작동 상태에 대해 일정 기간 동안 측정이 실시(단계 181b)될 수도 있다. 예컨대, 최소 유동으로부터 최대 유동으로 최대 유동 상태의 상이한 비율에 대해 도 2에 도시된, 예컨대, 차압, 유동 또 는 양자 모두를 얻기 위한 상이한 작동 상태에서 측정이 실시(단계 181b)될 수도 있다. 측정은 실제 빌딩 또는 환기 시스템 사용 하에서 예컨대, 몇 일, 몇 주, 몇 달 또는 몇 년 동안 실시(단계 181b)될 수도 있거나, 실제 상태가 예컨대, 몇 시간, 몇 일 또는 아마도 몇 주 동안 모의(simulate)될 수도 있다.
(예컨대, 단계 181b에서) 실시된 측정은 초기 설정(단계 182a)을 결정하거나 계산하는데 사용될 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예는 예컨대, 일정 기간 동안 (예컨대, 단계 181b)에서 측정된 하나 이상의 변수를 사용하여 회수 휠[예컨대, 휠(10)]에 대한 초기 정화 각도[예컨대, 도 1b에 도시된 각도(19)]를 계산하는 단계(단계 182a)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 초기 설정[예컨대, 정화 각도(19)]은 (예컨대, 단계 182a에서 계산된) 계산에 기초하여 실시(단계 182b)될 수도 있다. 정화 각도(예컨대, 참조번호 19)가 (예컨대, 단계 182b에서) 설정되는 실시예에서, 정화 각도(예컨대, 참조번호 19)는 예컨대, 최대 유동 상태, 최소 유동 상태, 최대 정화 압력 상태 또는 최소 정화 압력 상태에 대해 설정될 수도 있다. 회수 휠(10) 속도가 공기 체적 또는 정화 압력의 함수로서 변화되는 다양한 실시예에서, 예컨대, 최대 유동 또는 최대 압력 상태에 대해 고정 정화 각도(19)를 (예컨대, 단계 182b에서) 설정하는 것이 예컨대, 적절할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 설비 크기, 회수 휠 크기, 모터 속도 제어기 범위 또는 능력, (단계 181a에서 제공되는) 설비의 선택은 예컨대, 측정 실시(단계 181b), 초기 설정의 계산(단계 182a), 또는 양자 모두에 기초하여 이뤄질 수도 있다. 이는 예컨대, 에너지 소비를 감소시키기 위해 변경 또는 전환되는 예컨대, 현재의 시스템 에 대한 경우일 것이다. 임의의 실시예에서, 제어기 설정, 최대 휠 속도, 제어 밸브 설정, 댐퍼 설정 등은 예컨대, 초기 설정(단계 182b)의 일부로서 이뤄질 수도 있다.
많은 실시예에서, 단계들(181a 내지 182b)의 적어도 일부는 수동으로 수행될 수도 있다. 실제로, 몇몇 실시예에서, 이들 단계 모두는 수동으로 수행될 수도 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 적어도 몇몇 측정은 예컨대, 제어기(35)에 의해 자동적으로 또는 자동화된 공정으로 실시(단계 181b)될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 몇몇 초기 설정은 자동적으로 또는 제어기(35)에 의해, 또는 양자 모두로 계산(단계 182a)될 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 정화 각도(19)는 예컨대, 일정 기간 동안 제어기(35)에 의해 (예컨대, 단계 181b에서) 실시된 측정에 기초하여 제어기(35)에 의해 계산(단계 182a)될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 사용자는 예컨대, 회수 휠(10)의 크기 또는 다른 특성과 같은 임의의 변수를 대입(enter)할 필요가 있을 수도 있다. 하기에 논의될 단계들(183b 내지 188b)은 많은 실시예에서 통상 자동적으로 또는 자동화된 공정으로 수행될 것이다. 다양한 실시예에서, 제어기(35), 또는 다른 전자 제어기(들) 또는 처리기(들)은 단계들(183b 내지 188b)을 야기하는데 필요한 제어 기능의 일부 또는 모두를 수행할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 환기 또는 HVAC 시스템을 작동시키는 단계(단계 183a)를 포함한다. 이는 예컨대, 가열, 냉각 또는 양자 모두 뿐만 아니라 팬(22, 26)을 시동하는 단계 및 회수 휠(10)을 작동시키는 단계, 그리고 몇몇 경우에는, 예컨대, 도 2에 도시된 환기 시스템(20)의 다른 구성 요소를 포함할 수도 있다. 많은 실시예에서, 시스템[예컨대, 환기 시스템(20)]은 시스템이 시험, 조정, 균형 또는 이들의 조합이 될 수 있는 시간 중에, 오염물(18)이 존재하지 않거나, 빌딩(29)이 실질적으로 점유되지 않거나 또는 양자 모두에서 초기에 작동(단계 183a)될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 가변 공기-체적 환기 시스템은 최대 유동에서, 또는 (예컨대, 도 2에 도시된 바와 같은) 최대 유동의 다양한 비율에서, 또는 이들의 조합에서 초기에 작동(단계 183a)될 수도 있다. 따라서, 도시된 실시예에서, 방법(180)은 (하나 이상의) 유량을 변화시키는 단계(단계 183b)를 포함한다.
다양한 실시예에서, 예컨대, 외부 공기 팬(22), (도 2에 도시된) 배출 팬(26) 또는 양자 모두의 속도는 예컨대, 외부/공급 기류(14), 복귀/배출 기류(16) 또는 양자 모두의 유량을 변화(단계 183b)시키도록 변화될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 유량은 시험, 조정 또는 균형의 일부로서 또는 이에 대해 변화(단계 183b)될 수도 있다. 그러나, 많은 실시예에서, 시험, 조정 및 균형 이후에도, 예컨대, 당시의 환기 필요성에 기초하여 반복적으로 유량이 변화(단계 183b)한다. 예컨대, 유량은 예컨대, 작동 중인 복수의 후드, 빌딩의 점유, 가열 및 냉각 부하, 습도 제어 요건, 오염물(18)의 생성 또는 농도 등에 기초하여 변화(단계 183b)될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 예컨대, 에너지 소비, 소음, 필터링되는 공기의 체적, 설비의 마모 및 파열 등을 감소 또는 최소화시킬 필요성에 기초하여, 예컨대, 유량이 매일에 걸쳐 반복적으로 또는 계속적으로 변화(단계 183b)될 수도 있다. 복수의 실시예에서, 예컨대, 외부 공기 팬(22), 배출 팬(26) 또는 양자 모두의 속도는 예컨대, 가변-주파수 드라이브 또는 가변-전압 직류 전원 공급기일 수도 있는 예컨대, 하나 이상의 모터 속도 제어기로 신호를 송신함으로써, 빌딩 자동화 시스템(38), 제어기(35), 제어 시스템(37, 97, 107, 117, 127, 137) 중 하나 또는 기타 등등과 같은 제어기에 의해 변화될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 다른 예로서, 유동은 팬 속도를 개별 속도 설정으로 변화시킴으로써, 또는 하나 이상의 팬을 켜거나 끔으로써 변화(단계 183b)될 수도 있다.
또한, 이러한 몇몇 실시예는 예컨대, 초기 설정 단계(단계 182b) 내에 고-유동 상태에 대해 회수 휠의 정화 각도를 설정하는 단계를 더 포함한다. 이러한 실시예는 (예컨대, 단계 183b에) 고-유동 상태보다 낮은 기류를 갖는 유동 상태에 대해 휠 속도를 감소시키는 단계를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 휠 속도를 충분히 감소시키는 것은 시스템 유동 상태의 감소에 따라 정화 압력이 감소할 때 요구되는 정화 유동의 양을 감소시킬 것이다. 다양한 실시예는 또한 초기 설정을 조정하거나 점검(또는 양자 모두)하는 단계(단계 183c)를 포함한다. 이러한 다양한 실시예에서, 예컨대, 전에 (예컨대, 단계 182a에서) 계산되고 (예컨대, 단계 182b에서) 설정된 설정이 점검 및/또는 조정(단계 183c)될 수도 있다. 이러한 몇몇 실시예에서, 예컨대, 적절한 정화 유동이 증명될 수도 있다.
계속 도 18을 참조하면, 몇몇 실시예는 하나 이상의 제1 변수를 측정하는 단계(단계 184)를 포함한다. 다양한 실시예에서, (단계 184에서 측정된) 제1 변수는 예컨대, 압력과 압력 차와, 회수 휠을 통한 유량 또는 이들의 조합일 수도 있다. 제1 변수는 예컨대, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 센서, 변환기 또는 입력 장치로, 예컨대, 측정될 수도 있다. (도 3 및 도 9 내지 도 13에 도시된) 압력 변환기(33, 91 내지 93, 113, 123 및 133)는 몇 가지 예이다. 몇몇 실시예에서, 휠(10)의 한 측 또는 양측을 가로지르는 압력 또는 정화 압력 또는 이들의 조합, 또는 이에 상응하는 유량은 (예컨대, 단계 184에서) 측정될 수도 있는 하나 이상의 제1 변수를 구성할 수도 있다.
임의의 실시예에서, 하나 이상의 제1 변수를 측정하는 단계(단계 184)는 예컨대, 제어기(35) 또는 제어 시스템(37, 97, 107, 117, 127 및 137) 중 하나에 의해 기동되거나 제어될 수도 있다. 유량은 예컨대, 회전 베인 풍속계(rotating vane anemometer)를 이용하거나, 하나 이상의 기류 스테이션 위치에서 정압 및 속도 압력 사이의 차를 감지함으로써, 또는 압력 측정 또는 회수 휠을 가로지르는 차압 측정을 통해, 또는 다른 유동-측정 계기 또는 장치를 이용하여 (단계 184에서) 측정될 수도 있다. 다른 실시예에서, (단계 184에서 측정된) 제1 변수는 팬(22), 팬(26) 또는 양자 모두와 같은 팬의 속도일 수도 있으며, 이는 속도 센서를 이용하거나, 교류 주파수를 탐지함으로써, 또는 모터 속도 제어기로부터의 출력을 판독함으로써, 또는 팬 모터의 전류 또는 전력 소모를 측정하는 등으로써 측정(단계 184)될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 변수를 측정하는 개별 단계(단계 184)가 실행되는 것이 아니라, 적어도 이러한 몇몇 실시예에서, 예컨대, 유량을 변화시키거나 제어(단계 183b)하기 위해 주어진 신호 또는 명령에 기초하여, 변수(예컨대, 팬 속도)의 양이 이미 공지될 수도 있다.
또한, 다양한 실시예는 하나 이상의 인자를 제어하는 단계(단계 186)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 인자를 제어하는 단계(단계 186)는 예컨대, 센서, 변환기 또는 입력 장치를 사용하여 (예컨대, 단계 184에서 측정된) 측정 또는 하나 이상의 변수의 함수로서 인자를 제어하는 단계를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 회수 휠(10)의 하나 이상의 인자는, 예컨대, 시스템(20)과 같은 환기 시스템 내에서 예컨대, 압력, 압력 차, 유량 또는 팬 속도의 함수, 또는 이들의 조합으로 제어(단계 186)될 수도 있다. 임의의 실시예에서, 예컨대, 회수 휠(10)과 같은 회수 장치의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계(단계 186)는 예컨대, 정화 효과를 유지시키고 가변 공기-체적 환기 시스템의 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)로의 오염물의 캐리-오버를 제한하기 위해 회수 장치[예컨대, 휠(10)]를 통해 적절한 정화 유동(예컨대, 참조번호 14c)을 제공하도록 인자를 변화시키는 단계를 포함한다. 또한, 몇몇 실시예에서, 예컨대, 회수 휠(10)의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계(단계 186)는 회수 휠(10)의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함한다. 개별 실시예에서, 예컨대, 하나 이상의 인자를 제어하는 단계(단계 186)는 (하나 이상의) 제1 변수의 측정치(단계 184)의 함수로서 회수 휠(10)의 회전 속도를 변화시키는 단계를 포함한다. 다양한 실시예에서, 인자는 예컨대, 범위의 적어도 일부 또는 적어도 임의의 상태 하에 걸쳐, 예컨대, (예컨대, 단계 184에서 측정된) 제1 변수에 비례하여, 또는 제1 변수의 제곱, 제곱근 또는 다른 거듭제곱(power)으로 비례하도록 (예컨대, 단계 186에서) 제어될 수도 있다.
다른 실시예에서, 휠(10) 속도 대신에 (또는 이에 더하여) 다른 인자들이 제 어(단계 186)될 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 정화 각도(19)는 예컨대, 작동기 또는 서보(servo)를 사용하여 제어될 수도 있다. 다른 실시예에서, 예컨대, 정화 압력을 제어하기 위해, 정화 구조 정화 시스템 또는 정화 덕트 내부의 댐퍼 또는 제어 밸브가 제어될 수도 있거나, 주 시스템 덕트 내부의 하나 이상의 댐퍼가 제어될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예컨대, 정화 압력을 조정하기 위해, 예컨대, 하나 이상의 팬이 제어될 수도 있거나, 외부/공급 기류(14), 복귀/배출 기류(16) 또는 양자 모두를 처리하는 팬 또는 그 내부의 팬이 제어될 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 외부 공기(14a)를 송풍하는 팬의 속도는 공급 공기(14b)를 송풍하는 팬에 대해 제어될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 복귀 공기(16a)를 송풍하는 팬의 속도는 배출 공기(16b)를 송풍하는 팬 또는 이들의 조합에 대해 제어될 수도 있다. 다른 실시예에서, 예컨대, (예컨대, 참조번호 14c와 유사한) 정화 유동을 증가시키거나 제공하도록 전용된 정화 팬이 제공될 수도 있으며, 이러한 몇몇 실시예에서, 예컨대, 압력 또는 유량이 변화함에 따라 (예컨대, 단계 186에서) 능동적으로 제어될 수도 있다. 이들 모두는 다양한 실시예에서, (예컨대, 단계 186에서) 제어될 수도 있는 환기 시스템(20)의 인자의 예이다. 그러나, 정화 팬을 갖는 몇몇 실시예에서, 정화 팬은 예컨대, 일정 휠(10) 속도에 대해 일정한 정화 유동(14c)을 제공할 수도 있는 반면에, 다른 실시예에서, 정화 팬의 속도는 예컨대, 휠(10) 속도 변화, 정화 압력 변화 또는 양자 모두에 따라 변화하는, 변화 정화 유동(14c)을 제공하도록 (예컨대, 단계 186에서 제어될 수도) 변화할 수도 있다. 몇몇 실시예는 예컨대, 인자[예컨대, 결핍 단계(lack step:186)]를 제어하지 않으며, 실시예는 일정 휠(10) 속도에 대해 일정 정화 유동(14c)을 제공하는 정화 팬을 갖는다. 이들 모두는 정화 효과를 유지시키고, 낮은 기류량에서 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)로의 오염물(예컨대, 참조번호 18)의 캐리-오버를 제한하면서, 높은 기류량에서 과도한 정화 유동(14c)을 방지하기 위해 기류량이 변화함에 따라 회수 휠(10)을 통해 적절한 정화 유동을 제공할 수도 있는 대체 실시예의 예이다.
그러나, 본 명세서 내에 사용된 바와 같이, 외부/공급 기류(14) 또는 복귀/배출 기류(16) 모두를 대체로 처리하는 댐퍼 또는 팬의 제어[예컨대, 팬(22, 26 또는 양자 모두)의 제어]는 휠(10)의 인자의 제어에 대해 고려되지 않는다. 그러나, 본 명세서 내에 사용된 바와 같이, 정화 유동(14c) 또는 정화 구조(12) 내부의 팬 또는 댐퍼의 제어는 예컨대, 정화부(12), 정화 각도(19) 또는 휠 속도의 제어와 같이, 휠(10)의 인자의 제어의 실시예의 예이다. 팬 속도가 제어되는 실시예에서, 팬 속도가 계속적으로 변화될 수 있거나, 개별 속도 단계로 변화될 수 있거나, 또는 팬(예컨대, 복수의 팬 중 몇몇)이 필요한 만큼 켜지거나 꺼질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 복수의 인자는 원하는 결과를 달성하기 위해 제어(단계 186)될 수도 있으며, 이는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 인자를 포함할 수도 있다.
환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 다양한 단계는 예컨대, 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 제어하는 방법의 일부가 될 수도 있으며, 이는 당시의 환기 필요성에 기초하여 환기 시스템 내부의 하나 이상의 기류량을 변화시키는 단계(단계 183b)와 예컨대, 본 명세서 내에 기술된 하나 이상의 실시예에 따라 환 기 시스템 내의 회수 휠을 제어하는 단계(단계 186)를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 예컨대, 기류량이 많을 때 회수 휠이 더 빨리 회전하도록 회수 휠의 속도가 제어(단계 186)된다. 이러한 실시예에서, 필요한 팬 전력의 감소, 가열 또는 냉각 요건 등에 의해 에너지 소비를 감소시키기 위해 유동이 덜 필요할 때, (예컨대, 단계 183b에서) 예컨대, 외부/공급 기류(14), 복귀/배출 기류(16) 또는 양자 모두의 기류량(들)은 감소될 수도 있다.
몇몇 특정 실시예에서, 회수 휠의 회전 속도는 예컨대, 기류량에 대체로 비례하도록 제어(단계 186)된다. 다양한 실시예에서, 회수 휠(10)의 회전 속도는 예컨대, 정화 공기(14c) 유량, 외부/공급 기류(14)의 유량, 복귀/배출 기류(16)의 유량, 외부 공기(14a)의 유량, 공급 공기(14b)의 유량, 복귀 공기(16a)의 유량, 또는 배출 공기(16b)의 유량 또는 이들의 조합에 대체로 비례하도록 제어(단계 186)된다. 다른 실시예에서, 회수 휠의 회전 속도는 예컨대, 유동 범위의 전체 또는 일부에 걸쳐 기류량에 대체로 비례하도록 제어(단계 186)될 수도 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 대체로 비례한다는 것은 적어도 두 배의 유량 편차(예컨대, 50% 유량에서 100% 유량)를 넘어 10% 내로 비례함을 의미한다. 이러한 기류량은 직접 측정될 수도 있거나, 예컨대, 차압, 하나 이상의 절대 또는 게이지 압력, 또는 하나 이상의 팬 속도로부터 예컨대, 디지털 제어기(35)에 의해 계산될 수도 있다.
몇몇 특정 실시예는 (예컨대, 단계 182b에서) 고-유동 상태에 대한 회수 휠의 정화 각도(19)를 설정하고, 고-유동 상태보다 낮은 기류를 갖는 유동 상태에 대해 휠 속도를 감소(단계 186)시키는 단계를 포함한다. 회수 휠의 정화 각도(19)를 설정하는 이러한 단계(단계 182b)는 예컨대, 하나 이상의 볼트 또는 나사를 느슨하게 하는 단계, 정화 각도(19)를 측정하는 단계, 정화 구조(12)를 적절한 위치로 이동시키는 단계, 그리고 볼트 또는 나사를 다시 조이는 단계를 포함할 수도 있다. 환기 시스템(20)[예컨대, 팬(22, 26) 및 회수 휠(10)]이 이 단계에 대해 꺼질 수도 있다. 그런 다음, 환기 시스템(20)이 다시 켜질 수도 있으며, 예컨대, 유량 범위에 걸쳐, 예컨대, 정화 유동 또는 오염물(18) 캐리-오버의 부족 등에 대해 (예컨대, 단계 183c에서) 시험될 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예는 예컨대, 변수, 측정치 또는 입력이 범위 외부인지(단계 185a) 또는 임계치 위 또는 아래인지를 평가하는 단계를 더 포함한다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 범위 또는 임계치는 적절한 정화 유동이 달성될 수 있는 [예컨대, 도 3에 도시된 변환기(33)에 의해 측정되는] 허용 가능한 정화 압력의 범위 또는 임계치이다. 몇몇 실시예는 (예컨대, 단계 184에서 측정된) 하나 이상의 변수가 (예컨대, 단계 186에서 결정된 바와 같이) 하나 이상의 허용 가능한 범위의 외부 또는 임계치의 위 또는 아래에 있는 경우에 경보하거나 경보를 제공하는 단계(단계 185b)를 더 포함한다. 예컨대, 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)로 오염물(18)이 통과하는지를 직원이 통보 받는 것을 보장하도록 적절한 정화 압력 또는 유동이 이용 가능하지 않은 경우에, 빌딩 유지 또는 작동 직원, 또는 실험실 또는 후드 사용자에게 경보가 제공될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 경보는 예컨대, 빌딩 자동화 시스템(38)에 의해, 또는 제어기(35) 또는 제어 시스템(37, 97, 107, 117, 127 및 137) 중 하나에 의해 기동되거나 제공(단계 185b)될 수도 있다. 경보는, 다른 실시예에서, 소리(청음 가능한 경보), 음성, 스크린 디스플레이, 지시기 조명, 이메일, 문자 메시지, 음성 메일, 자동 전화벨, 페이지(page) 등 또는 이들의 조합의 형태일 수도 있다.
또 다른, 몇몇 실시예는 하나 이상의 제2 변수를 측정하는 하나 이상의 단계(단계 187)를 더 포함한다. (예컨대, 단계 187에서 측정된) 제2 변수는, 예컨대, 도 10에 도시된 센서(101 내지 104)에 의해 측정된 바와 같이, 예컨대, 온도, 습도 또는 양자 모두일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 변수의 측정치(단계 187)는 인자를 제어(단계 186)하는 데 사용될 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, [예컨대, 하나 이상의 센서(101 내지 104)에 의해 단계 187에서 측정된) 온도, 습도 또는 엔탈피는, 온도, 습도 또는 온도 및 습도를 사용하여 계산된 엔탈피의 함수로서 회수 휠(10)의 회전 속도를 제어(단계 186)하는데 사용된다.
이러한 몇몇 실시예는 제2 변수(들)을 측정하는 단계(단계 187) 및 예컨대, 회수 장치로부터 얻어지는 이익 또는 절감을 산정하는 단계(단계 188a)를 더 포함한다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 회수 효율, 회수 휠(10)의 사용으로부터 얻어지는 에너지 절감, 또는 양자 모두는 예컨대, 제어기(35), 빌딩 자동화 시스템(38), 또는 제어 시스템(37, 97, 107, 117, 127 및 137) 중 하나를 사용하여, 그리고 예컨대, [센서(101 내지 104)의 적어도 일부에 의해 단계 187에서 측정되는] 온도, 습도 또는 엔탈피를 사용하여 산정(단계 188a)될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, (예컨대 단계 188a에서 산정된) 절감 데이터는 저장(단계 188b)될 수도 있다. 임의의 실시예에서, 저장 데이터는 시간이 지남에 따라, 예컨 대, 메모리 또는 저장 매체에 저장(단계 188b)될 수도 있다. 절감 데이터는 시간이 지남에 따라 예컨대, 회수 장치 또는 회수 휠의 이익 또는 절감을 계산하는 데 사용될 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 몇몇 실시예는 일정 시간이 지남에 따라, 실시간 회수 효율 데이터, 실시간 에너지 절감 데이터, 평균 회수 효율 데이터, 총 에너지 절감 데이터 또는 이들의 조합을 저장하는 것을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이러한 데이터는 평균 또는 전체 회수 효율, 절감된 에너지, 절감된 비용 등을 계산하는데 사용될 수도 있다. 데이터, 결과 또는 양자 모두는 예컨대, 이전의 데이터 또는 결과와 비교되거나 하나 이상의 보고서 내에 포함되거나 스크린 또는 다른 디스플레이 상에 표시되거나 전화, 이메일 또는 문자 메시지로 송신되거나 안전할 수 있는 웹사이트 상에 표시거나 또는 기타 등등 일 수도 있다.
임의의 실시예는 환기 시스템[예컨대, 환기 시스템(20)]의 에너지 소비를 감소시키는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 (본 명세서 내에 기술되거나 도 18에 도시된 단계 183a에서) 복귀/배출 기류(16)와 외부/공급 기류(14) 사이에 열, 수분 또는 양자 모두를 전달하도록 회전 회수 휠(10)을 사용할 수도 있다. 이러한 몇몇 실시예는 또한 당시의 환기 필요성에 기초하여 환기 시스템 내부의 하나 이상의 기류량을 변화(예컨대, 단계 183b)시키도록 환기 시스템(예컨대, 참조번호 20) 내부의 하나 이상의 팬(예컨대, 참조번호 22, 26 또는 양자 모두)의 속도를 변화시키기 위해 하나 이상의 가변-속도 구동 시스템을 사용하거나 제어(또는 양자 모두)한다. 이들 실시예는 또한 낮은 기류량에서 정화 효과를 유지시키고 복귀/배출 기류(16)로부터 외부/공급 기류(14)로의 오염물(예컨대, 참조번호 18)의 캐리-오버를 제한 하면서, 높은 기류량에서 과도한 정화 유동을 방지하기 위해 기류량(예컨대, 참조 번호 14, 16 또는 양자 모두)이 변할 때, (예컨대, 단계 183a에서) 회수 휠(10)을 통해 적절한 정화 유동(예컨대, 참조번호 14c)을 제공하는 단계를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 달리 정의되지 않으면, 이러한 기류량은 복귀/배출 기류(16), 외부/공급 기류(14) 또는 양자 모두의 기류량일 수도 있다. 또한, 달리 기술되지 않으면, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "낮은" 기류량은 최대 유동의 75% 미만을 의미하며, "높은" 기류량은 최대 기류의 85% 초과를 의미한다. 특정 실시예에서, "낮은" 기류는 최대 유동의 50% 미만이거나, "높은" 기류는 최대 기류의 90% 초과이거나, 또는 양자 모두이다. 또한, 달리 기술되지 않으면, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "과도한 정화 유동"은 [예컨대, 적용 가능한 오염물(18) 캐리오버 표준에 부합하도록] 원하는 정화 효과를 얻는데 필요한 정화 유동(예컨대, 참조번호 14c)의 두 배가 넘는 것을 의미한다. 또한, 달리 기술되지 않으면, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "적절한 정화 유동"은 [예컨대, 적용 가능한 오염물(18) 캐리오버 표준에 부합하도록] 원하는 정화 효과를 얻기에 적절한 정화 유동(예컨대, 참조번호 14c)을 의미한다. 이들 방법의 몇몇 실시예는 또한 예컨대, 본 명세서에 기술되거나 도 18에 도시된 다른 단계를 포함할 수도 있다.
많은 실시예에서, 예컨대, 환기의 필요성의 변화에 반응하여 유량이 변화(단계 183b)될 때, 인자의 제어(단계 186)를 통해서 또는 데이터의 저장(단계 188b)을 통해서조차 시스템의 정상 작동과 같은 단계(단계 183a)가 반복될 수도 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서, 변수는 계속적으로 또는 정기적인 시간 간격을 두고 측정 (예컨대, 단계 184, 단계 187, 또는 양자 모두)될 수도 있으며, 예컨대, 변수가 변화되거나 임계치 값보다 많이 변화된 경우에 예컨대, 인자가 제어(단계 186)되거나 다른 단계가 실시될 수도 있다. 많은 실시예에서, 반복 단계의 일부 또는 모두는 자동화될 수도 있으며, 예컨대, 제어기(35), 빌딩 자동화 시스템(38) 또는 제어 시스템(37, 97, 107, 117, 127 및 137) 중 하나를 사용하여 수행될 수도 있다.
몇몇 요소, 인자, 측정, 기능 및 구성 요소 등은 필요할 때 본 명세서에 기술될 수도 있으나, 임의의 실시예에서 필요할 수도 있는 것만은 아니다. 또한, 이익, 다른 장점 및 문제점에 대한 해결책이 특정 실시예와 관련하여 본 명세서에 기술되었다. 그러나, 이익, 장점 또는 해결책이 생기거나 더 명백해지게 할 수도 있는 요소(들), 문제점에 대한 해결책, 장점, 이익은 청구범위 또는 본 발명의 중요하거나 필요하거나 또는 필수적인 특징 또는 요소로 해석되지 않는다. 단수형인 요소에 관해서는 명시적으로 기술되지 않으면 "하나 또는 오직 하나"를 의미한다기 보다는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용된, 용어 "포함하다", "포함하는" 또는 그 변용은 요소의 목록을 포함하는 공정, 방법, 제품 또는 장치가 이러한 요소들을 포함할 뿐만 아니라 이러한 공정, 방법, 물품 또는 장치에 내재되거나 명백히 나열되지 않은 다른 요소들을 포함할 수도 있도록 배타적이지 않은 포함을 커버하는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에 기술된 요소는 "필수적인" 또는 "중요한"으로 명백히 기술되지 않으면, 본 발명의 실시에 대해 필수적이지는 않다.

Claims (35)

  1. 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 방법이며,
    환기 시스템 내부의 압력, 압력 차, 유량, 및 팬 속도 중 하나 이상의 함수로서 회수 휠의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계를 적어도 포함하고,
    회수 휠의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계는, 정화 효과를 유지시키고 가변 공기-체적 환기 시스템 내의 복귀/배출 기류로부터 외부/공급 기류로의 오염물의 캐리오버를 제한하기 위해 회수 휠을 통해 적절한 정화 유동을 제공하도록 하나 이상의 인자를 자동으로 변화시키는 단계를 포함하는
    환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    회수 휠의 하나 이상의 인자를 제어하는 단계는, 환기 시스템 내의 압력, 압력차, 유량, 및 팬 속도 중 하나 이상의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 조정하는 단계를 포함하는
    환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    자동화된 공정을 사용하여, 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 단계와,
    온도, 습도, 및 온도와 습도를 사용하여 계산된 엔탈피 중 하나 이상의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 변경 및 제어하는 단계를 더 포함하는,
    환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    온도와 습도 중 하나 이상을 측정하는 단계와,
    회수 휠의 사용으로 인한 에너지 절감 및 회수 효율 중 하나 이상을 산출하는 단계와,
    실시간 회수 효율 데이터, 실시간 에너지 절감 데이터, 평균 회수 효율 데이터 및 총 에너지 절감 데이터 중 하나 이상을 일정 기간 동안 보관하는 단계를 더 포함하는
    환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  5. 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 제어하는 방법이며,
    당시의 환기 필요성에 기초하여 환기 시스템 내부의 하나 이상의 기류량을 변화시키는 단계와,
    제1항 또는 제2항의 방법에 따라 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 단계를 임의의 순서로 적어도 포함하는
    환기 시스템 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    회수 휠을 제어하는 단계는, 기류량이 더 많을 때 회수 휠을 더 빠르게 회전시키는 단계를 포함하는
    환기 시스템 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    회수 휠을 제어하는 단계는, 기류량이 변화함에 따라 회수 휠의 회전 속도가 기류량에 대체로 비례하도록 하는 단계를 포함하는
    환기 시스템 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    가변 공기-체적 환기 시스템의 고-유동 상태에 대해 회수 휠의 최초 고정된 정화 각도를 설정하는 단계를 더 포함하며,
    하나 이상의 인자를 제어하는 단계는, 고-유동 상태보다 낮은 기류를 갖는 유동 상태를 위해 휠 속도를 자동으로 감소시키는 단계를 포함하는
    환기 시스템 제어 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    압력, 압력 차, 및 유량 중 하나 이상이 충분한 정화 유동이 존재하지 않을 수 있게 하는 경우에 경보하는 단계를 더 포함하는
    환기 시스템 제어 방법.
  10. 에너지 소비를 감소시키기 위해 환기 시스템을 변경하는 방법이며,
    환기 시스템은 하나 이상의 팬 및 하나 이상의 회수 휠을 갖고,
    상기 방법은
    환기 시스템의 하나 이상의 팬을 위한 가변-속도 구동부를 얻거나 제공하는 단계와,
    환기 필요성에 기초하여 팬 속도를 변화시키도록 구성된 가변-속도 구동부를 위한 제어기를 얻거나 제공하는 단계와,
    제1항 또는 제2항의 방법에 따라 회수 휠을 제어하기 위해 환기 시스템의 회수 휠을 위한 제어기를 얻거나 제공하거나 또는 구성하는 단계를 임의의 순서로 적어도 포함하는
    환기 시스템 변경 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    압력, 압력 차, 및 회수 휠을 통한 유량 중 하나 이상을 측정하기 위해 하나 이상의 센서를 설치하거나 이미 설치된 단계를 더 포함하며,
    하나 이상의 인자를 제어하는 단계는 하나 이상의 센서의 하나 이상의 측정치의 함수로서 인자를 제어하는 단계를 포함하는
    환기 시스템 변경 방법.
  12. 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 환기시키기 위한 환기 시스템이며,
    공간 외부로부터 공기를 흡인하고 공간으로 이송되는 공급 기류를 형성하는 공급 시스템과,
    공간 내부로부터 공기를 흡인하고 공간 외부로 배출되는 배출 기류를 형성하는 배출 시스템과,
    배출 기류와 공급 기류 사이에서 열과 수분 중 하나 이상을 전달하는 회수 장치와,
    회수 장치의 적어도 일부를 통해 정화 기류를 통과시킴으로써 회수 장치로부터 오염물을 정화시키는 정화 시스템과,
    회수 장치를 통해 적절한 정화 유동을 제공하기 위해 하나 이상의 기류 체적의 변화의 함수로서 하나 이상의 인자를 조절하고, 정화 효과를 유지시키며, 하나 이상의 기류 체적이 변화함에 따라 배출 기류로부터 공급 기류로의 오염물의 캐리오버를 제한하는 제어기를 포함하며,
    공급 시스템과 배출 시스템 중 하나 이상은 가변 공기-체적 시스템인
    환기 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    공급 시스템은 가변-속도 구동 시스템을 갖는 외부 공기 팬을 포함하며,
    배출 시스템은 가변-속도 구동 시스템을 갖는 배출 팬을 포함하며,
    회수 장치는 가변-속도 구동 시스템을 갖는 회수 휠을 포함하며,
    제어기는 압력, 압력 차, 기류량, 및 팬 속도 중 하나 이상의 변화에 반응하여 회수 휠의 속도를 제어 및 변화시키는
    환기 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    회수 장치는 가변-속도 구동 시스템을 갖는 회수 휠을 포함하며, 제어기는 정화 효과를 유지시키고 배출 기류로부터 공급 기류로의 오염물의 캐리 오버를 제한하기 위해 압력, 압력 차, 및 기류량 중 하나 이상의 변화에 반응하여 회수 휠의 속도를 제어하며,
    환기 시스템은 압력, 압력 차, 및 기류량 중 하나 이상에 상응하는 하나 이상의 제1 입력 신호를 제공하는 하나 이상의 제1 입력 장치를 더 포함하고,
    제어기는 하나 이상의 제1 입력 신호를 수신하고 가변-속도 구동 시스템을 위해 제1 속도-제어 신호를 자동으로 산출하는 디지털 제어기를 포함하며,
    제1 속도-제어 신호는 하나 이상의 제1 입력 신호의 함수로서 변화하는
    환기 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    온도와 습도 중 하나 이상에 상응하는 하나 이상의 제2 입력 신호를 제공하는 하나 이상의 제2 입력 장치를 더 포함하며,
    디지털 제어기는 하나 이상의 제2 입력 신호를 수신하고 가변-속도 구동 시스템을 위해 제2 속도-제어 신호를 산출하며,
    제2 속도-제어 신호는 하나 이상의 제2 입력 신호의 함수로서 변화하고,
    디지털 제어기는 제1 속도-제어 신호와 제2 속도-제어 신호 중에서 더 낮은 속도를 자동으로 선택하여, 더 낮은 속도를 가변-속도 구동 시스템에 제공하는
    환기 시스템.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항의 환기 시스템을 포함하는 빌딩이며,
    상기 빌딩은 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 더 포함하는
    빌딩.
  17. 에너지 소비를 줄이고 동시에 공급 기류로의 배출 공기 오염물의 캐리오버를 제한하기 위해 가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠을 제어하는 방법이며,
    가변 공기-체적 환기 시스템의 고-유동 상태에 대한 회수 휠의 초기 고정된 정화 각도를 설정하는 단계와,
    환기 필요성에 기초하여 환기 시스템 내의 하나 이상의 기류량을 자동으로 변화시키는 단계와,
    자동화된 공정을 사용하여, 환기 시스템 내의 압력, 압력 차, 유량 및 팬 속도 중 하나 이상의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 조절하는 단계를 적어도 포함하며,
    하나 이상의 기류량은 회수 휠을 통과하며,
    회수 휠의 회전 속도를 조절하는 단계는 회전 속도를 반복적으로 변경하는 단계 및 고-유동 상태보다 낮은 기류량을 갖는 유동 상태를 위해 휠 속도를 감소시키는 단계를 포함하고,
    회수 휠의 회전 속도를 조절하는 단계는, 적용가능한 오염물 캐리오버 기준을 충족시키기 위해 필요한 정화 유동의 두 배를 넘지 않도록 하면서 적용가능한 오염물 캐리오버 기준을 충족시키기 위해 공급 기류로의 배출 공기 오염물의 캐리오버를 제한하도록 적절한 정화 유동을 제공하는 단계를 더 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    자동화된 공정을 사용하여, 온도와 습도 중 하나 이상을 측정하는 단계와,
    온도, 습도, 및 온도와 습도를 사용하여 산출된 엔탈피 중 하나 이상의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 변경 및 제어하는 단계를 더 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    온도와 습도 중 하나 이상을 측정하는 단계와,
    회수 휠의 사용으로 인한 에너지 절감 및 회수 효율 중 하나 이상을 산출하는 단계와,
    실시간 회수 효율 데이터, 실시간 에너지 절감 데이터, 평균 회수 효율 데이터, 및 총 에너지 절감 데이터 중 하나 이상을 일정 기간 동안 보관하는 단계를 더 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    회수 휠의 회전 속도를 조절하는 단계는 기류량이 더 많을 때 회수 휠을 더 빠르게 회전시키는 단계를 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  21. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    회수 휠의 회전 속도를 제어하는 단계는 기류량이 변화함에 따라 회수 휠의 회전 속도가 기류량에 대체로 비례하도록 하는 단계를 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  22. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    고-유동 상태를 위해 회수 휠의 최초 고정된 정화 각도를 설정하는 단계는 정화 구조물을 적절한 위치로 이동시키는 단계 및 볼트 또는 나사를 체결하는 단계를 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  23. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    압력, 압력 차, 및 유량 중 하나 이상이 충분한 정화 유동 또는 적절한 밀봉 작동이 존재하지 않을 수 있게 하는 경우에 경보하는 단계를 더 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  24. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    환기 시스템은 하나 이상의 팬과 하나 이상의 회수 휠을 가지며,
    상기 방법은,
    환기 시스템의 하나 이상의 팬을 구동하는 가변-속도 구동부를 얻거나 제공하는 단계와,
    환기 필요성에 기초하여 가변-속도 구동부를 제어하고 팬 속도를 변화시키는 제어기를 얻거나 제공하는 단계와,
    환기 시스템의 회수 휠의 회전 속도를 조절하는 제어기를 얻거나 제공하거나 또는 구성하는 단계를 임의의 순서로 적어도 더 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  25. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    압력, 압력 차, 및 회수 휠을 통한 유량 중 하나 이상을 측정하는 하나 이상의 센서를 설치하거나 이미 설치된 단계를 더 포함하며,
    회수 휠의 회전 속도를 조절하는 단계는
    하나 이상의 기류량이 변화함에 따라 회수 휠을 통한 적절한 정화 유동을 유지하기 위해 하나 이상의 센서의 하나 이상의 측정치의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 변경 및 제어하는 단계를 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  26. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 변수를 측정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 변수는 압력, 압력 차, 및 회수 휠을 통한 유량 중 하나 이상이며,
    회수 휠의 회전 속도를 조절하는 단계는 하나 이상의 변수의 측정치의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 변경시키는 단계와, 정화 효과를 유지시키는 단계와, 가변 공기-체적 환기 시스템에서 배출 기류로부터 공급 기류로의 오염물의 캐리오버를 제한시키는 단계를 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    하나 이상의 변수가 하나 이상의 허용가능한 범위 밖에 있을 경우에 경보하는 단계를 더 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    하나 이상의 변수를 측정하는 단계는 제1 세트의 측정치와 제2 세트의 측정치 중 하나 이상을 일정 기간 동안 측정하는 단계를 포함하며,
    제1 세트의 측정치는 제1 압력 및 제2 압력을 포함하고, 제2 세트의 측정치는 제1 압력과 제2 압력 사이의 압력 차를 포함하며,
    상기 방법은 일정 기간 동안 측정된 하나 이상의 변수를 사용하여 회수 휠에 대한 초기 정화 각도를 자동으로 산출하는 단계를 더 포함하는
    가변 공기-체적 환기 시스템의 회수 휠 제어 방법.
  29. 가변 속도로 회수 휠을 회전시키는 가변-속도 구동 시스템을 구비한 회수 휠을 위한 제어 시스템이며,
    압력, 압력 차, 기류량, 및 팬 속도 중 하나 이상에 상응하는 하나 이상의 제1 입력 신호를 제공하는 하나 이상의 제1 입력 장치와,
    하나 이상의 제1 입력 신호를 수신하고, 제1 속도-제어 신호를 산출하기 위해 제1 입력 신호를 사용하며, 가변-속도 구동 시스템에 제1 속도-제어 신호를 제공하는 디지털 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는, 하나 이상의 제1 입력 신호가 변화함에 따라 정화 효과를 유지하고 배출 기류로부터 공급 기류로의 오염물의 캐리오버를 제한하면서, 하나 이상의 제1 입력 신호의 변화의 함수로서 회수 휠의 회전 속도를 변화시키는 제1 속도-제어 신호를 반복적으로 산출 및 변경하는
    제어 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    온도와 습도 중 하나 이상에 상응하는 하나 이상의 제2 입력 신호를 제공하는 하나 이상의 제2 입력 장치를 더 포함하고,
    디지털 제어기는 하나 이상의 제2 입력 신호를 수신하고 가변-속도 구동 시스템을 위한 제2 속도-제어 신호를 산출하며,
    제2 속도-제어 신호는 하나 이상의 제2 입력 신호의 함수로서 변화하고,
    디지털 제어기는 제1 속도-제어 신호와 제2 속도-제어 신호 중 더 낮은 속도를 선택하여 더 낮은 속도를 가변-속도 구동 시스템에 제공하는
    제어 시스템.
  31. 환기 시스템의 에너지 소비 절감 방법이며,
    배출 기류와 공급 기류 사이에서 열과 습기 중 하나 이상을 전달하기 위해 회전형 회수 휠을 사용하는 단계와,
    당시의 환기 필요성에 기초하여 하나 이상의 기류량이 변화함에 따라 회수 휠의 회전 속도를 자동으로 변화시킴으로써 회수 휠을 통해 환기 시스템 내의 하나 이상의 기류량을 변경하기 위해, 환기 시스템 내의 하나 이상의 팬의 속도를 변화시키도록 하나 이상의 가변-속도 구동 시스템을 사용 및 제어하는 단계와,
    정화 효과를 유지하고 더 높은 기류량에서의 잉여 정화 유동을 방지하면서 더 낮은 기류량에서 배출 기류로부터 공급 기류로의 오염물의 캐리오버를 제한하면서, 하나 이상의 기류량이 변화함에 따라 회수 휠을 통한 적절한 정화 유동을 제공하기 위해 환기 시스템의 하나 이상의 인자를 자동으로 조절하는 단계를 임의의 순서로 적어도 포함하는
    환기 시스템의 에너지 절감 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    환기 시스템의 하나 이상의 인자를 자동으로 조절하는 단계는 하나 이상의 기류량이 변화함에 따라 회수 휠을 통한 적절한 정화 유동을 제공하기 위해 회수 휠의 회전 속도를 자동으로 변경하는 단계를 포함하는
    환기 시스템의 에너지 절감 방법.
  33. 적어도 부분적으로 둘러싸인 공간을 환기시키기 위한 환기 시스템이며,
    배출 기류와 공급 기류 사이에서 열과 수분 중 하나 이상을 전달하는 회전형 회수 휠과,
    환기 필요성에 기초하여 회수 휠을 통해 환기 시스템 내의 하나 이상의 기류량을 변화시키기 위해 환기 시스템 내의 하나 이상의 팬의 속도를 자동으로 변화시키는 하나 이상의 가변-속도 구동 시스템과,
    기류량이 변화함에 따라 회수 휠을 통한 적절한 정화 유동을 자동으로 제공하고, 정화 효과를 유지하며, 더 높은 기류량에서의 잉여 정화 유동을 방지하면서 높은 기류량과 낮은 기류량 모두에서 배출 기류로부터 공급 기류로의 오염물의 캐리오버를 제한하는 제어기를 포함하며,
    제어기는 환기 시스템 내의 압력, 압력 차, 유량, 및 팬 속도 중 하나 이상의 함수로서 회수 휠의 속도를 자동으로 조절하는
    환기 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    회수 휠을 통해 적절한 정화 유동을 제공하는 제어기는 회수 휠을 구동하는 가변-속도 구동 시스템을 포함하는
    환기 시스템.
  35. 제34항에 있어서,
    정화 효과를 유지하고, 더 높은 기류량에서의 잉여 정화 유동을 방지하면서 더 낮은 기류량에서 배출 기류로부터 공급 기류로의 오염물의 캐리오버를 제한하기 위해, 제어기는 환기 시스템 내의 기류량이 높을 때 높은 속도로 회수 휠을 작동시키고 환기 시스템 내의 기류량이 낮을 때는 낮은 속도로 회수 휠을 작동시키는
    환기 시스템.
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