KR101253469B1 - 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템은, 실내 공간이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실에서 순환하는 순환 공기를 안내하는 순환부와; 상기 순환 공기와 외부에서 공급되는 외부 공기가 상호 혼합 가능하게 마련된 혼합실과; 공기의 흐름 방향에 대하여 상기 혼합실의 하류에 배치되어 냉매 또는 가열원을 이용하여 상기 혼합 공기를 각각 냉각 또는 가열하여 상기 혼합 공기의 온도를 조절 가능하게 마련된 급기 온도조절부와; 상기 항온 항습실의 실내 공간으로 공급되는 공급 공기의 온도 및 습도인 급기 목표 온도와 급기 목표 습도에 기초하여 상기 혼합실에서 혼합되는 상기 혼합 공기가 혼합되어 형성되는 혼합 목표 온도를 설정하며, 상기 혼합 목표 온도 및/또는 상기 급기 목표 습도에 근거하여 상기 순환 공기 또는 상기 혼합 공기에 수분을 공급 가능하게 상기 순환부 또는 상기 혼합실에 마련된 순환 가습부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 공기의 과도한 냉각, 과도한 제습을 예방하는 운전을 통해 에너지를 절감할 수 있으며, 외부 공기와 순환 공기가 혼합되는 과정에서 제습 및/또는 온도를 최적으로 제어할 수 있다.

Description

과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법 {ENERGY SAVING AIR CONDITIONING SYSTEM WITHOUT OVER-COOLING AND OVER-DEHUMIDIFICATION AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 혼합실에서 기본적으로 목표로 하는 온도 및/또는 습도로 순환 공기와 외부 공기의 온도 및 습도를 고려하여 혼합되기 전의 순환 공기의 습도와 외부 공기의 온도를 예비적으로 조절하여 혼합 공기를 형성하도록 구조를 개선한 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

대형 건물, 공장, 클린 룸, 식물 공장 등의 실내 공기의 온도, 습도를 일정한 상태로 조절하기 위하여 공조 시스템이 사용된다. 실내 공기의 온도, 습도 등이 적정하면 실내에 생활하는 인간에게 쾌적성, 건강성을 제공할 수 있고 실내에서 성장하는 식물 등에게는 성장성, 건강성 등을 제공할 수 있다.

종래 기술에 따른 공조 시스템(10)의 일예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공조 시스템의 개략 계통도이고, 도 2는 도 1의 계통도를 설명하기 위한 공정도이다.

외부에서 유입된 공기와 항온 항습실(1)의 실내(1-1)로부터 순환 유로(2)를 따라 안내되어 환기 되는 순환 공기는 통상 3:7의 비율로 혼합되고 예열 코일(4), 냉각 코일(6-1), 가열코일(6-2), 가습기(6-3)를 통과하면서 혼합 공기의 온도 및 습도가 조절된다. 이러한 송풍기(7)에 의해 공급 유로(8)를 따라 항온 항습실(1)로 공급된다. 항온 항습실(1)의 통상관리 온도는 22℃이고 습도는 50%이며 항온 항습실(1)로 공급되는 공급 공기의 온도는 15℃이고, 습도는 77%로 예를 들어 종래 기술의 공조 시스템(10)의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.

외부에서 외기 유로(3)를 따라 유입되는 공기와 순환 공기가 혼합되는 영역(5)을 통과한 공기는 냉동기(6-5)로부터 공급되는 7℃의 냉수가 흐르는 냉각코일(6-1)에 의해 항온 항습실(1)의 노점까지 냉각된다. 냉각된 공기는 가열코일(6-2)을 통과하면서 가열되고 스팀가습기(6-3)에서 가습된 후 항온 항습실(1)로 공급된다. 항온 항습실(1) 내부의 공기는 실내(1-1)의 관리 조건인 온도 22℃, 습도 50%의 조건을 만족시킨 후 실내 공기의 70%는 순환 유로(2)를 통해 혼합 영역(5)으로 되돌아오고, 나머지 실내 공기인 30%는 배기 형태로 외부로 배출된다.

한편, 보일러(6-7)에서 생산된 스팀은 예열코일(4), 가열코일(6-2), 스팀 가습기(6-3)로 공급되어 스팀이라는 고가의 에너지 소모량이 많은 구조를 갖는다. 그리고 냉동기(6-5)로부터 공급되는 냉수를 통한 냉각코일(6-1)에 의해 공기가 제습 및 냉각된다. 여기서, 냉매인 7℃의 냉수는 항온 항습실(1) 내부 환경의 노점보다 낮아서 결로 현상이 발생하여 물이 생성된다. 즉 냉각과 동시에 제습이 발생한다.

또한, 과도하게 냉각된 공기를 다시 가열코일(6-2)에서 가열하여 온도를 상승시켜야 하는데, 이러한 반복되는 가열에 따라 에너지 손실이 발생된다.

그리고, 7℃ 냉매를 사용한 냉방에 의하여 필연적으로 과도한 제습이 발생하게 되며, 항온 항습실(1)로 공급되는 공급 공기의 습도를 맞추기 위해 스팀을 이용하여 다시 가습하여야 한다. 이에 따라 또 다른 에너지 손실이 발생된다.

다시 말하면, 종래 기술의 공조 시스템(10)은 전술한 바와 같이, 예열코일(5)에 스팀을 사용하고, 7℃ 냉매에 의해 공기가 과도하게 냉각 및 과도하게 제습되어 잠열 손실이 발생하며, 과도하게 냉각된 공기가 다시 가열되고, 스팀에 의해서만 가열 및 가습되는 등의 여러 가지 요인들로 인해 에너지 소모량이 과도하다는 문제점을 갖는다.

최근 각 사업장 별로 온실가스 배출량을 정부에 보고하고 감축량을 평가하도록 하는 규제가 시행되고 있으며, 에너지를 생산하는 원자재의 가격 등이 많이 상승하고 있는 실정에 비추어 보면 에너지 절감을 할 수 있는 공조 시스템이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 공기의 과도한 냉각, 과도한 제습을 예방하는 운전을 통해 에너지를 절감할 수 있는 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 외부 공기와 순환 공기가 혼합되는 과정에서 제습 및/또는 온도를 최적으로 제어할 수 있는 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 에너지 및 온실가스 배출량을 감소시켜 친환경적일 수 있는 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 운전 및 제어를 간단하고 편리하게 할 수 있는 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 예열 코일과 가습기에 고가의 스팀을 대체하는 방법과 그 제어방법을 제공한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 실내 공간이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실에서 순환하는 순환 공기를 안내하는 순환부와; 상기 순환 공기와 외부에서 유급되는 외부 공기가 상호 혼합 가능하게 마련된 혼합실과; 공기의 흐름 방향에 대하여 상기 혼합실의 하류에 배치되어 냉매 또는 가열원을 이용하여 상기 혼합 공기를 각각 냉각 또는 가열하여 상기 혼합 공기의 온도를 조절 가능하게 마련된 급기 온도조절부와; 상기 항온 항습실의 실내 공간으로 공급되는 공급 공기의 온도 및 습도인 급기 목표 온도와 급기 목표 습도에 기초하여 상기 혼합실에서 혼합되는 상기 혼합 공기가 혼합되어 형성되는 혼합 목표 온도를 설정하며, 상기 혼합 목표 온도 및/또는 상기 급기 목표 습도에 근거하여 상기 순환 공기 또는 상기 혼합 공기에 수분을 공급 가능하게 상기 순환부 또는 상기 혼합실에 마련된 순환 가습부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 절전형 공조 시스템에 의해 달성된다.

또한, 상기 혼합실 상류에 배치되고, 상기 혼합 목표 온도 또는 상기 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 상기 혼합실로 유입되는 상기 외부 공기를 가열 또는 냉각하는 외기 조절부와; 상기 혼합실과 상기 항온 항습실의 유로 사이에 상기 공급 공기의 습도가 상기 급기 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가가습부가 있다.

또한, 외기의 온도가 낮은 겨울철의 경우, 상기 혼합 목표 온도에서의 절대 습도에 근접하도록 상기 순환 가습부에서 수분을 공급하여 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 외부 공기를 예열하여 상기 외부 공기의 온도를 상기 외기 조절부에서 상승시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하며, 외기의 온도가 높은 여름철의 경우, 상기 외기 조절부에서 상기 외부 공기의 노점 온도까지 냉각시켜 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 급기온도 조절부에서 상기 혼합 공기의 온도를 하강시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외기 조절부는 외부 공기가 유입되는 외부의 계절 변화에 따라 상기 외부 공기의 온도를 상승 또는 하강 가능토록 이중코일 형식의 방식을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외기 조절부와 상기 급기 온도조절부는 동일한 냉동기를 포함하고, 외부의 온도가 낮은 겨울철의 경우에 상기 외기 조절부로 공급되는 열원은 상기 냉동기에서 발생되는 폐열이고, 외부의 온도가 높은 여름철의 경우에 상기 외기 조절부로 공급되는 열원은 상기 냉동기에서 발생되는 냉매인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 목적은, 실내 공간이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실에서 순환하는 순환 공기와 외부 공기와 혼합되는 혼합실로 상기 순환 공기를 순환부에서 안내하는 단계와; 상기 순환 공기와 외부에서 공급되는 외부 공기를 상기 혼합실에서 상호 혼합되는 단계와; 공기의 흐름 방향에 대하여 상기 혼합실의 하류에 배치되어 상기 혼합 공기를 각각 냉각 또는 가열하는 급기 온도조절부에서 상기 혼합 공기의 온도를 조절하는 단계; 상기 항온 항습실의 실내 공간으로 공급되는 공급 공기의 급기 목표 온도와 급기 목표 습도에 기초하여 상기 혼합실에서 혼합되는 상기 혼합 공기가 혼합되어 형성되는 혼합 목표 온도를 설정하며, 상기 혼합 목표 온도 및/또는 상기 급기 목표 습도에 근거하여 상기 순환부 또는 상기 혼합실에 마련된 순환 가습부에서 상기 순환 공기 또는 상기 혼합 공기에 수분을 공급하는 단계와; 상기 혼합실 상류에 마련되어 상기 혼합 목표 온도 또는 상기 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 상기 혼합실로 유입되는 상기 외부 공기를 외기 조절부에서 가열 또는 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템의 제어 방법에 의해 달성된다.

또한, 외기의 온도가 낮은 겨울철의 경우, 상기 혼합 목표 온도에서의 절대 습도에 근접하도록 상기 순환 가습부에서 수분을 공급하여 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 외부 공기를 예열하여 상기 외부 공기의 온도를 상기 외기 조절부에서 상승시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하며, 외기의 온도가 높은 여름철의 경우, 상기 외기 조절부에서 상기 외부 공기의 노점 온도까지 냉각시켜 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 급기온도 조절부에서 상기 혼합 공기의 온도를 하강시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 혼합실과 상기 항온 항습실의 유로 사이에 상기 공급 공기의 습도가 상기 급기 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가 가습부를 더 구비하며, 상기 공급 공기가 상기 급기 목표 습도에 도달하도록 상기 추가 가습부를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 여름철의 경우 상기 노점 온도는 11~15℃ 범위이며, 상기 냉동기에서 상기 외기 조절부로 공급되는 냉매의 온도는 통상 5~7℃이고, 상기 냉동기에서 상기 급기 온도조절부로 공급되는 냉매의 온도는 11~15℃로서 상기 근처 노점 온도까지 승온되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외부 공기와 상기 순환 공기가 상기 혼합실에서 혼합되는 비율은 1:9에서 4:6의 범위를 포함하는 것이 가능하다.

또한, 상기 제어부는 상기 혼합 공기가 상기 혼합실에서 상기 급기 온도조절부를 통과하는 과정에서 동일한 습도를 유지하는 드라이 운전이 가능하도록 상기 순환 가습부와 상기 급기 온도조절부를 제어하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따르면, 공기의 과도한 냉각, 과도한 제습을 예방하는 운전을 통해 에너지를 절감할 수 있으며, 외부 공기와 순환 공기가 혼합되는 과정에서 제습 및/또는 온도를 최적으로 제어할 수 있다. 또한, 에너지 및 온실가스 배출량을 감소시켜 친환경적일 수 있고, 운전 및 제어를 간단하고 편리하게 할 수 있다. 또한, 가열과 가습을 위한 스팀을 폐열 및 수분으로 대체하여 사용할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공조 시스템의 개략 계통도,
도 2는 도 1의 계통도를 설명하기 위한 공정도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 에너지절약형 공조시스템의 개략 계통도,
도 4는 도 3의 계통도를 설명하기 위한 공정도,
도 5는 도 3의 각 과정에서 공기 상태를 설명하기 위한 개략도,
도 6은 하절기 운전 상태를 기준으로 종래 기술과 본 발명에 따른 공조 시스템을 비교 설명하기 위한 그림,
도 7은 동절기 운전 상태를 기준으로 종래 기술과 본 발명에 따른 공조 시스템을 비교 설명하기 위한 그림,
도 8a는 본 발명에 따른 공조 시스템의 효과를 설명하기 위해 공조 시스템의 운전 상태와 이에 따른 소요 비용을 기록한 도표,
도 8b는 도 8a의 운전에 따른 외부 공기의 상태를 기록한 도표,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지절약형 공조시스템의 개략 계통도,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지절약형 공조시스템의 개략 계통도,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지절약형 공조시스템의 개략 계통도이다.

본 발명에 따른 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조시스템(이하 ‘공조 시스템’이라 한다) 및 그 제어방법의 일실시예를 구체적으로 도 1 내지 도 8b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 공조 시스템의 개략 계통도이고, 도 2는 도 1의 계통도를 설명하기 위한 공정도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절전형 공조 시스템의 개략 계통도이고, 도 4는 도 3의 계통도를 설명하기 위한 공정도이며, 도 5는 도 3의 각 과정에서 공기 상태를 설명하기 위한 개략도이고, 도 6은 하절기 운전 상태를 기준으로 종래 기술과 본 발명에 따른 공조 시스템을 비교 설명하기 위한 그림이며, 도 7은 동절기 운전 상태를 기준으로 종래 기술과 본 발명에 따른 공조 시스템을 비교 설명하기 위한 그림이고, 도 8a는 본 발명에 따른 공조 시스템의 효과를 설명하기 위해 공조 시스템의 운전 상태와 이에 따른 소요 비용을 기록한 도표이며, 도 8b는 도 8a의 운전에 따른 외기공기의 상태를 기록한 도표이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지절약형 공조시스템의 개략 계통도이며, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지절약형 공조시스템의 개략 계통도이고, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에너지절약형 공조시스템의 개략 계통도이다.

이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 공조 시스템(100)에 적용되는 각 위치에서의 공기 종류와 그 온도 및 습도는, 도 5에 도시된 바와 같이, 항온 항습실(120) 내부의 실내 공간(123)의 온도 및 습도는 각각 ‘HA-t’ 및 ‘HA-h’로, 항온 항습실(120)에서 혼합실(130)로 순환되는 순환 공기의 온도 및 습도는 각각 ‘RA-t’ 및 ‘RA-h’로, 외부에서 유입되는 외부 공기의 온도 및 습도는 각각 ‘OA-t’ 및 ‘OA-h’로, 외부 공기와 순환 공기가 혼합되는 혼합실(130)의 온도 및 습도는 각각 ‘MA-t’ 및 ‘MA-h’로, 급기 냉방부(153)를 통과한 공기의 공기의 온도 및 습도는 각각 ‘SA1-t’ 및 ‘SA1-h’로, 급기 난방부(155)를 통과한 공기의 공기의 온도 및 습도는 각각 ‘SA2-t’ 및 ‘SA2-h’로, 추가 가습부(160)를 통과한 공기의 온도 및 습도는 각각 SA3-t’ 및 ‘SA3-h’로, 항온 항습실(120)로 공급되는 공급 공기의 온도 및 습도는 각각 ‘SA-t’ 및 ‘SA-h’로 편의상 표시한다.

그리고, 편의상 유로를 상류 및 하류로 칭하는 것은 공기가 흡입되는 측을 상류, 공기가 배출되는 측을 하류라고 한다.

본 발명에 따른 공조 시스템(100)은, 실내 공간(123)이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실(120)에서 순환하는 순환 공기를 안내하는 순환부(110)와, 순환 공기와 외부에서 유급되는 외부 공기가 상호 혼합 가능하게 마련된 혼합실(130)과, 공기의 흐름 방향에 대하여 혼합실(130)의 후단에 배치되어 냉매 또는 가열원을 이용하여 혼합 공기를 각각 냉각 또는 가열하여 혼합 공기의 온도를 조절 가능하게 마련된 급기 온도조절부(150)와, 항온 항습실(120)의 실내 공간(123)으로 공급되는 공급 공기의 공급 목표 온도와 공급 목표 습도에 기초하여 혼합실(130)에서 혼합되는 혼합 공기가 혼합되어 형성되는 혼합 목표 온도를 설정하며, 혼합 목표 온도에 근거하여 순환 공기 또는 혼합 공기에 수분을 공급 가능하게 순환부(110) 또는 혼합실(130)에 마련된 순환 가습부(113)를 구비한다. 또한, 공조 시스템(100)은, 혼합실(130) 상류에 배치되고, 혼합 목표 온도에 기초하여 외부에서 혼합실(130)로 유입되는 외부 공기를 가열 또는 냉각하는 외기 조절부(140)를 더 구비한다. 그리고, 공조 시스템(100)은 혼합실(130)과 항온 항습실(120)의 유로 사이에 공급 공기의 습도가 상기 공급 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가 가습부(160)를 구비할 수 있다. 또한, 공조 시스템(100)은 각 구성을 제어하는 제어부(170)를 구비할 수 있다.

순환부(110)는 항온 항습실(120)과 혼합실(130) 사이의 유로를 형성하고 있다. 순환부(110)에서 순환되는 공기의 온도 및 습도는 순환부(110) 도중에 배치된 순환 가습부(113)에서 수분이 공급되지 않으면 항온 항습실(120)에서의 실내 공기의 온도 및 습도와 동일하다고 가정한다. 즉, 통상의 경우에는 ‘HA-t=RA-t’ 및 ‘HA-h=RA-h’ 상태가 된다. 다만, 순환 가습부(113)에서 가습이 되면 순환부(110)에서의 습도가 항온 항습실(120)의 실내 공기의 습도보다 높아지며 온도는 낮아진다.

순환 가습부(113)는 순환부(110) 또는 혼합실(130)에 마련될 수 있으나, 순환부(110)에 배치되는 것이 타당하다. 순환 가습부(113)는 순환 공기에 습도를 제공한다. 순환 가습부(113)는 수분의 형태로 물을 입자화(무화)하여 공급한다.

순환 가습부(113)를 통과한 순환 공기의 온도는 낮아지고 습도는 증가한 상태가 되어 ‘HA-t>RA-t’ 및 ‘HA-h〈RA-h’이 된다.

항온 항습실(120)은 공조 시스템(100)에서 제공되는 공급 공기를 수용하는 곳으로, 대형 빌딩의 사무실, 반도체 제조 공정과 같은 공정실, 식물 공장, 정밀 측정실 등의 실내 공간(123)을 구비한 구조를 예로 들 수 있다. 항온 항습실(120)은 공급 공기에 의해 실내 공간(123)의 공기인 실내 공기의 온도 및 습도가 각각 22℃ 및 50%정도로 유지되는 것이 일반적이며, 예를 들면, 식물의 성장 상태 등에 따라 실내 공기의 온도 및 습도는 변동 가능하다.

혼합실(130)은 외부에서 외부 공기 유로(105)를 통해 유입되는 외부 공기와 순환부(110)에 의해 항온 항습실(120)로부터의 순환 공기가 혼합된다. 이 과정에서 외부 공기와 순환 공기의 성질이 혼합될 수 있다. 혼합된 혼합 공기의 성질은 외부 공기와 순환 공기의 혼합 비율 등에 따라 달라진다. 통상 혼합실(130)에서 혼합되는 외부 공기와 순환 공기의 비율은 1:9 에서 4:6 정도가 통상적이다. 순환 공기를 너무 적게 하면 에너지 손실이 많으며 너무 많으면 공기의 오염도 등의 측면에서 불리하기 때문이다.

외기 조절부(140)는 외부에서 유입되는 외부 공기의 온도 등을 조절한다. 즉, 외부 공기의 온도가 낮은 겨울철에 유입되는 외부 공기의 온도를 상승시키도록 높은 온도의 열원을 이용하여 유입 공기로 열을 전달시킨다. 반면, 외부 공기의 온도가 높은 여름철에 유입되는 외부 공기의 온도를 하강시키도록 낮은 온도의 냉매를 이용하여 유입 공기로 열을 전달시킨다. 즉, 외기 조절부(140)는 열전달이 되는 일측 면은 열원이 타측 면은 냉매가 흐르는 이중 코일 방식으로 마련된 것이 바람직하다. 또는 한 코일에 열원과 냉매를 같이 사용할 수 있는 구조를 갖출 수 있다.

외기 조절부(140)로 공급되는 열원은 냉동기(151)에서 발생되는 폐열을 이용하며, 냉매는 냉동기(151)에서 발생한 냉수를 이용한다. 일예로 폐열의 온도는 32℃이며, 냉수의 온도는 7℃이다. 즉, 외기 조절부(140)에 공급되는 열원은 폐열을 이용하여 스팀으로 대체함으로서 에너지 소비 효율을 향상시킬 수 있다. 외기 조절부(140)에서 여름철에 냉각 되는 외부 공기, 항온항습실(120)의 노점 온도까지 냉각시켜 혼합실(130)로 공급하는 것이 바람직하다. 이러한 노점 온도는 11~15℃ 범위가 통상적이다. 다음 표 1을 보면 출구 공기 온도를 노점에 맞추기 위하여 냉수온도를 5~7℃를 사용하는 것이다.

입구온도 (℃)	전열	현열	잠열	출구공기온도 (℃)
5	114	70	44	13.6
7	100	65	35	14.7
9	87	60	27	15.7
11	73	55	18	16.7
13	58	50	8	17.8
15	45	45	0	18.7

급기 온도조절부(150)는 보조적으로 혼합실(130)을 통과한 공기를 급기 목표 온도에 근접되도록 열전달을 하며, 급기 온도조절부(150)는 공기의 온도를 하강시키는 급기 냉방부(153)와 공기의 온도를 상승시키는 급기 난방부(155)를 포함한다. 급기 온도조절부(150)에서 이러한 열전달을 위한 열원으로 냉동기(151) 및 보일러(159)가 사용된다. 냉동기(151)에서는 냉매가 유로를 따라 흐르고 이 냉매의 일측은 외기 조절부(140)로 흐르고, 타측은 급기 온도조절부(150)의 급기 냉방부(153)로 흐른다. 그리고, 통상 냉동기(151)에서 토출되는 냉매의 온도는 예를 들면 7℃이기 때문에, 7℃의 냉매가 급기 냉방부(153)로 흐르면 급기 냉방부(153)와 열교환이 되는 영역에 접촉되는 공기에서 결로 현상이 발생하기 때문에 급기 냉방부(153)로 공급되는 냉매의 온도를 상승시키는 보조 승온부(157)를 필요로 한다. 즉, 예를 들면, 외기 조절부(140)에서 노점 온도 12℃로 외부 공기가 냉각된 경우에는 보조 승온부(157)에서 냉매의 온도를 노점 온도인 12℃까지 승온시키는 것이 바람직하다. 따라서, 이후에서 공기의 온도를 조절하는 과정에서 결로 현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.

급기 난방부(155)는 보일러(159)에서 발생된 스팀을 공급받아 공기로 열전달을 시켜 공기의 온도를 상승시킬 수 있다.

즉, 급기 온도조절부(150)를 통해서 공기의 온도를 급기 목표 온도에 근접시킬 수 있다. ‘SA1-t=SA2-t=SA3-t=SA-t’로 되는 것이 바람직하다.

추가 가습부(160)는 보조적으로 혼합실(130)을 통과한 공기를 급기 목표 습도가 되도록 수분을 공급한다. 추가 가습부(160)에서 공급되는 수분은 보일러(159)에서 생성된 스팀이다. 즉, ‘SA1-h=SA2-h=SA3-h=SA-h'가 바람직하지만, SA1-h=SA2-h〈 SA3-h=SA-h’라면, 추가 가습부(160)에서 부족한 수분을 공급하게 된다.

제어부(170)는 전술한 각 구성과 송풍기(180) 등을 미도시된 센서, 댐퍼 등과 미리 프로그램된 알고리즘 또는 알고리즘을 갖는 맵 등에 의해 최적의 운전이 되도록 각종 구성, 밸브(V1 내지 V5), 댐퍼 등을 제어한다. 즉, 제어부(170)는 외기의 온도, 외부 공기와 순환 공기의 혼합 비율, 급기 목표 온도, 목표 습도 등에 기초하여 냉매의 온도, 노점 온도 등을 제어하여 최적의 운전 조건을 제공할 수 있다.

송풍기(180)는 공조 시스템(100)의 유로(105, 107)를 따라 흐르는 공기가 순환되며 외부 공기가 유입되는 역할을 한다.

즉, 본 발명의 공조 시스템(100)에 따르면, 주로 날씨 변화에 따라 순환부(110)의 순환 가습부(113)에서 습도 조절을 하거나, 외기 조절부(140)에서 유입되는 외부 공기를 노점 온도까지 냉각시켜 습도 조절을 하여 순환 공기 및 외부 공기를 혼합실(130)에서 혼합시켜 원하는 급기 목표 습도에 근접시키는 것이 특징이다. 또한, 주로 외기 조절부(140)에서 외부 공기를 예열하는 수단으로 냉매를 발생시키는 냉동기(151)에서 발생되는 폐열을 이용하여 온도 조절을 하여 순환 공기 및 외부 공기를 혼합실에서 혼합시켜 원하는 급기 목표 온도에 근접시키는 것이 또 다른 특징이다.

한편, 결로 현상 없이 급기 목표 온도 및 급기 목표 습도가 되도록 외기 온도조절부(150) 및 추가 가습부(160)에서 공급 공기의 온도 및 습도를 조절하도록 제어할 수 있는 것이 특징이다.

그리고, 설명하지 않은 V1, V2, V3, V4, V5는 흐름을 제어하는 밸브이며, L1, L2, L3, L4, L5는 유체가 흐르는 유로를 각각 나타낸다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 공조 시스템(100)과 종래 기술에 따른 공조 시스템의 하절기 운전 과정을 도 1 내지 도 4 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 하절기 운전 조건은 다음과 같다. 통상 하절기는 외부의 대기 온도가 평균 20℃ 이상인 경우를 예로 들 수 있다.

그리고, 크기 등과 상호 비교를 위하여 각 구성에 대한 참조번호를 다른 도면과 달리 표시하였지만, 필요에 따라 다른 도면에 표시된 참조번호를 그대로 인용할 수도 있다.

구분	유량	온도	습도	절대습도	비고
	(cmh/h)	(℃)	(%)	(kg/kg')
실내 공기		22	50	0.0082
공급 공기	100,000	15	77	0.0082
순환 공기	70,000	22	50	0.0082	항온 항습실 조건
외부 공기	30,000	3	40	0.0019	1월 평균
혼합 공기	100,000	16	55	0.0062	공급 공기+외부 공기

도 6에 도시된 바와 같이, 우선 종래 기술의 공조 시스템에서는 냉각코일이 냉각과 제습 기능을 한다. 온도 제어는 냉각코일과 가열코일에서 이루어지고 습도제어는 냉각코일과 스팀가습기가 제어한다. 냉각코일 하나로 온도와 습도를 동시에 관리해야 한다는 문제점이 있다. 구역내 냉각 부하가 많을 경우, 습도가 최적이라도 냉방이 필요하게 되므로 냉각 코일의 작동으로 온도를 맞추면 과도한 제습이 발생하여 결국 재가습을 해야 한다. 반대로 냉각 부하가 적은 경우, 온도는 최적이라도 절대 습도를 맞추기 위한 운전을 해야 하기 때문에 냉각코일의 작동으로 노점 온도까지 내려가므로 과도한 냉방이 발생하여 재가열을 해야 한다. 즉, 항온항습실 내부 환경의 노점에서 부하를 처리하지 못하게 되면 냉각, 재가열, 재가습이 동시에 발생하는 단점이 있다.

즉, 여름철에는 7℃의 냉수를 냉매로 공급하여 공기가 과도한 냉각 또는 과도한 제습이 될 수 있다. 이에 따라 스팀으로 재가열, 재가습을 해야 하는 불합리한 공정으로 인해 에너지 소모량이 증대된다.

이러한 사실은 공기선도를 통해서도 잘 알 수 있다. 즉, 좌측의 종래 기술 공기선도에서는 상태 ③→④→⑤→⑥로 변하는 과정의 거리가 멀고 중복되어 다시 되돌아 오는 과정이 있음을 알 수 있다.

또한, 종래 기술에서는 온도 변화도 ③→④과정에서 급격하게 떨어지고, 이에 따라 절대습도도 급격하게 감소함을 알 수 있다.

반면에, 본 발명에 따른 공조 시스템(100)은 노점 운전이 가능한 용량을 갖는 외기 조절부(140)를 구비한다. 외기 조절부(140)는 노점 운전이 가능하여 추가 가습부(160)와 더불어 습도만 제어한다. 노점까지 냉각된 외부 공기와 항온 항습실(120)에서 순환 공기와 혼합실(130)에서 혼합되면 냉각이 일어나고, 이 경우에 별도로 재가열은 필요로 하지 않는다. 급기 온도조절부(150)의 급기 난방부(155)의 작동에 따른 스팀 사용량을 절감할 수 있다. 그리고, 급기 온도조절부(150)에서는 공기의 습도를 제어할 필요 없이 온도만 제어한다.

즉, 종래 기술에서는 냉각코일 동작시 냉수 온도에 따라 감습 냉각이 일어나 재가습을 해야 하지만 본 발명에 따르면, 노점 운전을 하는 외기 조절부(140)의 냉매 온도와 급기 냉방부(153)의 냉매 온도를 다르게 하여 재가습이 필요 없어질 수 있다.

여름철에는 외기 조절부(140)의 냉매인 5~7℃ 냉수를 사용하여 외부에서 유입된 외부 공기를 일차적으로 되어 예를 들면 11~15℃까지 냉각시켜 혼합실(130)로 유입시킨다. 또한, 급기 냉방부(153)에서도 혼합실(130)이렇게 냉각된 혼합 공기의 수분에 의해 결로 현상이 생기지 않도록 냉매의 온도를 혼합 공기의 냉각된 온도에 대응한 11~15℃의 냉매를 사용하여 혼합실(130)과 항온 항습실(120) 사이의 유로에서 더 이상 결로 현상이 발생하지 않는 드라이 운전을 유지할 수 있다. 이에, 본 발명에 따르면 종래 기술과 달리 재가열, 재가습에 따라 불필요한 공정에 의한 에너지 소모를 줄일 수 있고, 결로 현상을 예방할 수 있다.

이러한 사실은 도 6의 본 발명에 따른 공조 시스템(100)의 공기선도에서도 알 수 있다. 종래 기술의 공기선도와 상태 ③→④→⑤→⑥로 변하는 과정의 거리가 짧고 중복되어 다시 되돌아오는 과정도 없음을 알 수 있다.

또한, 종래 기술처럼 온도 변화도 ③→④과정에서 급격하게 떨어지지 않으며, 이에 따라 절대습도도 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 공조 시스템(100)과 종래 기술에 따른 공조 시스템의 동절기 운전 과정을 도 1 내지 도 4 및 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동절기 운전 조건은 다음과 같다. 통상 동절기는 외부의 대기 온도가 평균 10℃ 이하인 경우를 예로 들 수 있다.

구분	유량	온도	습도	절대습도	비고
	(cmh/h)	(℃)	(%)	(kg/kg')
실내 공기		22	50	0.0082
공급 공기	100,000	15	77	0.0082
순환 공기	70,000	22	50	0.0082	항온 항습실 조건
외부 공기	30,000	28	80	0.0192	8월 평균
혼합 공기	100,000	14	62	0.0117	공급 공기+외부 공기

도 7에 도시된 바와 같이, 우선 종래 기술의 공조 시스템에서는 냉각코일 전단에 동파 방지를 위해 통상 예비 가열장치를 설치하는 경우가 많고 가습기를 통한 가습과 가열코일을 통해 난방을 하는데 이 경우 스팀을 사용하기 때문에 고가의 비용을 발생시킨다. 즉, 겨울철에는 예열, 가열, 가습 모두가 스팀으로 이루어지기 때문에 고가의 에너지를 사용하게 된다.

이러한 사실은 도 7의 종래 기술의 공기선도를 통해서도 잘 알 수 있다. 즉, 좌측의 종래 기술 공기선도에서는 상태 ③→④→⑤→⑥로 변하는 과정의 거리가 멀고 부분적으로 중복됨을 알 수 있다.

반면에, 본 발명에 따른 공조 시스템(100)은 외기 조절부(140)에서 냉동기(151)의 폐열을 이용하여 외부 공기는 가열시키고, 순환부(110)에 배치된 순환 가습부(113)에서 공기의 습도를 조절한다. 즉, 외부 공기의 예열과 순환 가습부(113)에서 가습을 한다. 다만, 필요에 따라 급기 온도조절부(150)에서 공급 공기의 온도와 추가 가습부(160)에서 습도를 다소 조절할 수 있다.

즉, 겨울철에 외기 조절부(140)에서는 폐열을 이용하여 유입되는 외부 공기를 예열하고 순환 가습부(113)에서는 순환 공기에 가습을 하여 습도를 조절할 수 있어 예열 및 가습에 따른 스팀 사용량을 줄여 에너지 소모량을 감소시킬 수 있다.

이러한 사실은 도 7의 본 발명에 따른 공조 시스템(100)의 공기선도에서도 알 수 있다. 종래 기술의 공기선도와 상태 ③→④→⑤→⑥로 변하는 과정의 거리가 짧고 중복되어 다시 되돌아오는 과정도 없음을 알 수 있다.

이상에 설명한 하절기와 동절기가 아닌 춘추절기에 부분적으로 전술한 하절기 및 동절기의 운전 방법 중 하나의 운전 방법이 선택되거나 두 방법이 혼합하여 선택되어 제어부(170)에서 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 효과를 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 계절에 따른 변화를 고려하기 위하여 1월부터 12월까지 실험을 행하였다.

도 8b는 실험을 한 조건에 대한 실측 자료이며, 도 8a는 종래 기술에 따라 운전한 항온 항습실의 운전 조건 및 이를 비용으로 환산하여 나타낸 그림이다.

이를 토대로 년간 소요되는 운전비용은 다음과 같이 이론적으로 계산될 수 있다.

구분	운전 비용	비율	비고
	(백만원/년)	(%)
전체	103	100
수가습	24	23	동절기 가습비 절감
폐열사용	9	9	동절기 가열비 절감 (운전 조건에 따라 선택적)
노점운전	26	25	하절기 재가열비 절감
드라이운전	25	24	하절기 재가습비용 절감 (과냉운전으로 발생, 도 8a에는 미기재됨)

상기의 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명을 적용하는 경우 약 50% 이상의 에너지 절감 효과를 가져올 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 공조 시스템(200)에 대하여 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 전술한 공조 시스템(100)과 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호를 기재하였고, 이하에서 특별하게 설명하지 하지 않으면 전술한 실시예와 동일한 구성이다.

본 실시예는 전술한 실시예의 공조시스템(100)과 다른 점은 외기 조절부(140)을 순환 공기와 혼합되는 혼합실(130)과 분리시켜 놓은 것이다. 즉, 외기 조절부(140)에서 온도 또는/및 습도가 완전하게 조절된 후의 외부 공기를 항온 항습실(120)에서 순환되는 순환 공기와 혼합실(130)에서 혼합되도록 하여 외부 공기의 조절 정도를 보다 향상시킬 수 있다.

이에, 보다 효율적으로 외부 공기와 순환 공기를 혼합실(130)에서 확실하게 혼합시킬 수 있다.

본 실시예는 전술한 공조시스템(100)과 그 배치 방법이 상이하고, 운전 방 등은 동일하므로 이하에서 설명을 생략한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공조 시스템(300)에 대하여 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 실시예가 전술한 공조시스템(100)과 다른 점은 순환되는 공기의 순환 영역을 병렬로 다수 배치한 것이다. 즉, 순환 공기가 순환되어 외부 공기와 혼합되는 혼합실(330a, 330b, ... , 330n)과 온도 또는/및 습도가 조절된 공기가 공급되는 항온항습실(120)까지의 순환 라인(110a+107a, 110ba+107ba, ... , 110n+107n)은 항온항습실(120)에 대하여 복수로 마련되어 복수의 순환 라인(110a+107a, 110ba+107ba, ... , 110n+107n)이 병렬로 배치된다. 이 경우 외기 조절부(140)는 외부 공기의 온도 또는/및 습도를 조절하여 상기 병렬로 배치된 순환 라인(110a+107a, 110ba+107ba, ... , 110n+107n)의 각 혼합실(330a, 330b, ... , 330n)로 외부 공기를 공급한다.(여기서, n은 자연수이며, 두 개를 의미하는 b보다 큰 알파벳으로 표시될 수 있다.)

따라서, 본 발명에 따르면 항온항습실(120)의 용량이 증가함에 따라 개별적으로 외기 조절부(140)를 마련할 필요없어 이에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 외기 조절부(140)에서 1차로 냉각 또는/및 가열된 공기를 일정 비율로 공급할 수 있어 운전 효율도 증대시킬 수 있다는 장점도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공조 시스템(400)에 대하여 도 11을 참조하여 설명하며 다음과 같다.

본 실시예에 따른 공조 시스템(400)은 도 11에 도시된 바와 같이 실내 공간이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실(120)에서 순환하는 순환 공기를 안내하는 순환부(110)와, 공기의 흐름 방향에 대하여 순환부(110)의 하류에 배치되어 냉매 또는 가열원을 이용하여 순환 공기를 각각 냉각 또는 가열하여 순환 공기의 온도를 조절 가능하게 마련된 급기 온도조절부(150)와, 항온 항습실(120)의 실내 공간으로 공급되는 공급 공기의 온도 및 습도인 급기 목표 온도와 급기 목표 습도에 기초하여 순환 공기에 수분을 공급 가능하게 순환부에 마련된 순환 가습부(113)와, 혼합 목표 온도 또는 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 항온 항습실( 120)로 유입되는 외부 공기를 가열 또는 냉각하는 외기 조절부(140)와, 순환부(110)와 항온 항습실(120)의 유로 사이에 순환 공기의 습도가 급기 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가 가습부(160)를 구비한다.

즉, 본 실시예에 따른 공조시스템(400)은 전술한 공조시스템(100, 200, 300)과 달리 별도의 혼합실을 마련하지 않고 외기 공기가 냉각 또는/및 가열되어 항온 항습실(120)로 공급되며 순환 공기도 순환되면서 목표로 하는 온도 및 습도로 조절되는 것을 특징으로 한다. 즉, 외부 공기가 공급되는 외부 공기 공급 라인(491a)과 순환되는 순환 공기의 순환 라인(491b)이 분리되어 있다.

이에, 본 실시예에 따르면, 외부에서 공급되는 공기의 량 등을 조절하여 항온 항습실(120) 내부의 공기의 량을 조절할 수 있다. 순환 공기를 통해 공기의 질(항온, 항습 정도)을 세밀하게 조절하기 때문에 외부에서 공급되는 공기의 질 변화를 조절할 수 있다는 장점을 갖는다. 여기서, 필요에 따라 순환되는 순환 라인의 수량은 항온 항습실(120)의 용량, 크기에 따라 복수로 배치될 수 있음을 물론이다.

이상에서 설명하지 않은 참조번호 380, 480a 및 480b는 송풍기를 나타낸다.

전술한 실시예는 하나의 실시예이며 본 발명은 다양한 실시예로 이루어질 수 있음은 물론이다.

따라서, 본 발명의 공조 시스템 및 이를 갖는 제어방법에 따르면, 공기의 과도한 냉각, 과도한 제습을 예방하는 운전을 통해 에너지를 절감할 수 있으며, 외부 공기와 순환 공기가 혼합되는 과정에서 제습 및/또는 온도를 최적으로 제어할 수 있다. 또한, 에너지 및 온실가스 배출량을 감소시켜 친환경적일 수 있고, 운전 및 제어를 간단하고 편리하게 할 수 있다.

여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100 : 절전형 공조 시스템 105 : 외부공기 유로
107 : 공급공기 유로 110 : 순환부
113 : 순환 가습부 120 : 항온 항습실
123 : 실내 공간 130 : 혼합실
140 : 외기 조절부 150 : 급기 온도조절부
151 : 냉동기 153 : 급기 냉방부
155 : 급기 난방부 157 : 보조 승온부
159 : 보일러 160 : 추가 가습부
170 : 제어부 180 : 송풍기

Claims (13)

1. 실내 공간이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실에서 순환하는 순환 공기를 안내하는 순환부와;
   상기 순환 공기와 외부에서 공급되는 외부 공기가 상호 혼합 가능하게 마련된 혼합실과;
   공기의 흐름 방향에 대하여 상기 혼합실의 하류에 배치되어 냉매 또는 가열원을 이용하여 상기 혼합 공기를 각각 냉각 또는 가열하여 상기 혼합 공기의 온도를 조절 가능하게 마련된 급기 온도조절부와;
   상기 항온 항습실의 실내 공간으로 공급되는 공급 공기의 온도 및 습도인 급기 목표 온도와 급기 목표 습도에 기초하여 상기 혼합실에서 혼합되는 상기 혼합 공기가 혼합되어 형성되는 혼합 목표 온도를 설정하며, 상기 혼합 목표 온도 및/또는 상기 급기 목표 습도에 근거하여 상기 순환 공기 또는 상기 혼합 공기에 수분을 공급 가능하게 상기 순환부 또는 상기 혼합실에 마련된 순환 가습부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합실 상류에 배치되고, 상기 혼합 목표 온도 또는 상기 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 상기 혼합실로 유입되는 상기 외부 공기를 가열 또는 냉각하는 외기 조절부와;
   상기 혼합실과 상기 항온 항습실의 유로 사이에 상기 공급 공기의 습도가 상기 급기 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가 가습부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 혼합실 상류에 배치되고, 상기 혼합 목표 온도 또는 상기 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 상기 혼합실로 유입되는 상기 외부 공기를 가열 또는 냉각하는 외기 조절부와;
   상기 혼합실과 상기 항온 항습실의 유로 사이에 상기 공급 공기의 습도가 상기 급기 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가 가습부;를 더 포함하며,
   상기 외기 조절부와 혼합실은 유로상 연통되지만 상호 이격 배치된 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 혼합실 상류에 배치되고, 상기 혼합 목표 온도 또는 상기 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 상기 혼합실로 유입되는 상기 외부 공기를 가열 또는 냉각하는 외기 조절부와;
   상기 혼합실과 상기 항온 항습실의 유로 사이에 상기 공급 공기의 습도가 상기 급기 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가 가습부;를 더 포함하며,
   상기 순환 공기가 순환 되는 혼합실과 온도 또는/및 습도가 조절된 공기가 공급되는 상기 항온항습실까지의 순환 라인은 상기 항온항습실에 대하여 병렬로 배치되며,
   상기 외기 조절부는 상기 각 순환 라인의 혼합실로 외부 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지 절약형 공조 시스템.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   외기의 온도가 낮은 겨울철의 경우, 상기 혼합 목표 온도에서의 절대 습도에 근접하도록 상기 순환 가습부에서 수분을 공급하여 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 외부 공기를 예열하여 상기 외부 공기의 온도를 상기 외기 조절부에서 상승시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하며,
   외기의 온도가 높은 여름철의 경우, 상기 외기 조절부에서 상기 외부 공기의 노점 온도까지 냉각시켜 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 급기온도 조절부에서 상기 혼합 공기의 온도를 하강시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 외기 조절부는 외부 공기가 유입되는 외부의 계절 변화에 따라 상기 외부 공기의 온도를 상승 또는 하강 가능하게 마련된 이중 코일 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 외기 조절부와 상기 급기 온도조절부는 동일한 냉동기를 포함하고,
   외부의 온도가 낮은 겨울철의 경우에 상기 외기 조절부로 공급되는 열원은 상기 냉동기에서 발생되는 폐열이고,
   외부의 온도가 높은 여름철의 경우에 상기 외기 조절부로 공급되는 열원은 상기 냉동기에서 발생되는 냉매인 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
8. 실내 공간이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실에서 순환하는 순환 공기를 안내하는 순환부와;
   공기의 흐름 방향에 대하여 상기 순환부의 하류에 배치되어 냉매 또는 가열원을 이용하여 상기 순환 공기를 각각 냉각 또는 가열하여 상기 순환 공기의 온도를 조절 가능하게 마련된 급기 온도조절부와;
   상기 항온 항습실의 실내 공간으로 공급되는 공급 공기의 온도 및 습도인 급기 목표 온도와 급기 목표 습도에 기초하여 상기 순환 공기에 수분을 공급 가능하게 상기 순환부에 마련된 순환 가습부와;
   상기 혼합 목표 온도 또는 상기 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 상기 항온항습실로 유입되는 상기 외부 공기를 가열 또는 냉각하는 외기 조절부와;
   상기 순환부와 상기 항온 항습실의 유로 사이에 상기 순환 공기의 습도가 상기 급기 목표 습도에 이르도록 수분을 제공하는 추가 가습부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
9. 실내 공간이 일정한 온도와 습도 범위에서 유지되는 항온 항습실에서 순환하는 순환 공기와 외부 공기와 혼합되는 혼합실로 상기 순환 공기를 순환부에서 안내하는 단계와;
   상기 순환 공기와 외부에서 유급되는 외부 공기를 상기 혼합실에서 상호 혼합되는 단계와;
   공기의 흐름 방향에 대하여 상기 혼합실의 하류에 배치되어 상기 혼합 공기를 각각 냉각 또는 가열하는 급기 온도조절부에서 상기 혼합 공기의 온도를 조절하는 단계;
   상기 항온 항습실의 실내 공간으로 공급되는 공급 공기의 급기 목표 온도와 급기 목표 습도에 기초하여 상기 혼합실에서 혼합되는 상기 혼합 공기가 혼합되어 형성되는 혼합 목표 온도를 설정하며, 상기 혼합 목표 온도 및/또는 상기 급기 목표 습도에 근거하여 상기 순환부 또는 상기 혼합실에 마련된 순환 가습부에서 상기 순환 공기 또는 상기 혼합 공기에 수분을 공급하는 단계와;
   상기 혼합실 상류에 마련되어 상기 혼합 목표 온도 또는 상기 급기 목표 온도에 기초하여 외부에서 상기 혼합실로 유입되는 상기 외부 공기를 외기 조절부에서 가열 또는 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템의 제어 방법.
10. 제9항에 있어서,
    외기의 온도가 낮은 겨울철의 경우, 상기 혼합 목표 온도에서의 절대 습도에 근접하도록 상기 순환 가습부에서 수분을 공급하여 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 외부 공기를 예열하여 상기 외부 공기의 온도를 상기 외기 조절부에서 상승시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하며,
    외기의 온도가 높은 여름철의 경우, 상기 외기 조절부에서 상기 외부 공기의 노점 온도까지 냉각시켜 상기 급기 목표 습도를 제어하고, 상기 급기온도 조절부에서 상기 혼합 공기의 온도를 하강시켜 상기 급기 목표 온도를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템의 제어 방법.
11. 제10항에 있어서,
    여름철의 경우 상기 노점 온도는 11~15℃ 범위이며,
    상기 냉동기에서 상기 외기 조절부로 공급되는 냉매의 온도는 5~7℃이고, 상기 냉동기에서 상기 급기 온도조절부로 공급되는 냉매의 온도는 11~15℃에서 상기 노점 온도까지 승온되는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
12. 제9항에 있어서,
    상기 외부 공기와 상기 순환 공기가 상기 혼합실에서 혼합되는 비율은 1:9에서 4:6의 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템.
13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 혼합 공기가 상기 혼합실에서 상기 급기 온도조절부를 통과하는 과정에서 동일한 절대습도를 유지하는 드라이 운전이 가능하도록 상기 순환 가습부와 상기 급기 온도조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 과냉 과제습이 없는 에너지절약형 공조 시스템의 제어방법.

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