KR101266225B1 - 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템 - Google Patents

열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 다층으로 구분된 지하 공간의 상기 다층 전부 또는 일부에 설치된 다수의 흡기구와 상기 지하 공간의 공기가 지상으로 배출되는 배기구를 갖는 메인 환기 유로와, 상기 메인 환기 유로의 일 영역에 설치되어 상기 지하 공간의 공기를 흡기하여 지상으로 배출시키는 흡기팬과, 상기 메인 환기 유로 상에 설치되며 정화 냉각 용수를 공급받아 상기 공기를 정화하면서 상기 정화 냉각 용수를 냉각시키는 공기정화겸 열교환기와, 상기 공기정화겸 열교환기의 후방에 설치되어 상기 공기정화겸 열교환기가 배출한 상기 공기의 온도를 상승시키는 백연 발생 억제용 열교환기와, 상기 공기정화겸 열교환기가 설치된 층의 아래층에 설치되어 상기 공기정화겸 열교환기에서 상기 공기를 정화하고 냉각된 상기 정화 냉각 용수를 정수시켜 저장하는 정화 냉각 용수 탱크, 그리고 상기 정화 냉각 용수를 순환시키는 순환 펌프를 포함한다.

Description

열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템{MULTIPURPOSE UNDERGROUND SPACE VENTILATION SYSTEM WITH HEAT EXCAHNGE AND AIR PURIFIER FUNCTION}
본 발명의 실시예는 다목적 지하 공간 환기 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템에 관한 것이다.
열교환 시스템은 다양한 용도로 사용될 수 있는데, 그 중 냉동기, 공조기, 열기관, 발전기, 및 화학플랜트 등으로부터 발생하는 온수를 공기와 접촉시켜 냉각시키는 데도 사용되고 있다. 이러한 열교환 시스템의 냉각 과정은 공기와 물의 온도차에 의한 현열 냉각뿐만 아니라 순환수의 증발에 의한 잠열 냉각을 포함한다.
또한, 종래에는 열교환 시스템이 주로 건물의 옥상과 같은 옥외에 냉각탑의 형태로 설치되었다.
냉각탑은 공기 중에 큰 물표면적이 형성되도록 물을 분사하는 분사 노즐과, 물과 공기 간의 접촉 시간을 증가시키기 위해 분사 노즐의 하방에 설치된 충전재와, 공기의 유동을 발생시키는 송풍팬, 그리고 상기한 구성들을 수용하는 케이싱을 포함한다.
하지만, 냉각탑 형태로 주로 건물의 옥상이나 옥외에 설치되는 종래의 열교환 시스템은 옥상 공간 및 옥외 공간의 활용성을 저하시키고 있다. 뿐만 아니라, 열교환 시스템이 건물의 옥상에 설치될 경우 건물에 작용하는 하중을 증가시키므로, 건물은 열교환 시스템의 크기와 무게를 고려하여 구조의 강도를 보강하거나 설계를 변경해야 하는 불편함과 경제적 손실을 감수하여야 했다.
또한, 종래의 열교환 시스템은 단일 케이싱 내부에 주요 구성들이 모두 설치되므로, 열교환 시스템의 위치를 변경하거나 건물의 내부로 이동시키고자 하여도 공간의 크기나 형태에 유연하게 대응하기 어려운 제약이 있다.
또한, 열교환 시스템이 건물의 옥상에 설치되고, 주차 공간이 건물의 지하에 마련된 경우, 주차 공간에는 자동차의 배기 가스를 제거하기 위한 별도의 환기 시스템이 요구된다.
본 발명의 실시예는 공간 활용을 극대화하고 전체적인 구조를 간소화한 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 다층으로 구분된 지하 공간의 상기 다층 전부 또는 일부에 설치된 다수의 흡기구와 상기 지하 공간의 공기가 지상으로 배출되는 배기구를 갖는 메인 환기 유로와, 상기 메인 환기 유로의 일 영역에 설치되어 상기 지하 공간의 공기를 흡기하여 지상으로 배출시키는 흡기팬과, 상기 메인 환기 유로 상에 설치되며 정화 냉각 용수를 공급받아 상기 공기를 정화하면서 상기 정화 냉각 용수를 냉각시키는 공기정화겸 열교환기와, 상기 공기정화겸 열교환기의 후방에 설치되어 상기 공기정화겸 열교환기가 배출한 상기 공기의 온도를 상승시키는 백연 발생 억제용 열교환기와, 상기 공기정화겸 열교환기가 설치된 층의 아래층에 설치되어 상기 공기정화겸 열교환기에서 상기 공기를 정화하고 냉각된 상기 정화 냉각 용수를 정수시켜 저장하는 정화 냉각 용수 탱크, 그리고 상기 정화 냉각 용수를 순환시키는 순환 펌프를 포함한다.
상기 흡기팬은 상기 공기정화겸 열교환기의 전방에 설치될 수 있다.
상기 흡기팬은 상기 공기정화겸 열교환기의 후방에 설치될 수 있다.
상기 공기정화겸 열교환기는 상기 지하 공간의 코너 영역에 설치될 수 있다.
상기한 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 상기 메인 환기 유로에서 분기되어 상기 공기정화겸 열교환기를 우회하여 상기 흡기팬과 연결된 바이패스 환기 유로를 더 포함할 수 있다.
상기한 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 상기 메인 환기 유로와 상기 바이패스 환기 유로의 분기점에 설치되어 상기 공기의 흐름을 선택적으로 조절하는 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 공기정화겸 열교환기는 공급받은 상기 정화 냉각 용수를 분사하는 분사 노즐과, 상기 분사 노즐의 하방에 설치되어 상기 공기와 상기 정화 냉각 용수를 접촉시켜 상기 공기를 정화하면서 상기 정화 냉각 용수를 냉각시키는 정화 냉각 필러, 그리고 상기 정화 냉각 필러를 거친 상기 정화 냉각 용수를 집수하는 집수부를 포함할 수 있다.
상기 백연 발생 억제 장치는 상기 정화 냉각 용수가 흐르는 이동관과 상기 이동관으로부터 상기 공기의 흐름과 나란하게 연장 형성된 다수의 전열 플레이트를 포함할 수 있다.
상기한 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 상기 정화 냉각 용수가 상기 백연 발생 억제용 열교환기를 거친 후 상기 공기정화겸 열교환기에 공급되도록 상기 백연 발생 억제용 열교환기와 상기 공기 정화겸 열교환기를 순차로 연결하는 용수 회수관을 더 포함할 수 있다.
상기한 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 상기 백연 발생 억제용 열교환기를 우회하여 상기 공기정화겸 열교환기에 상기 정화 냉각 용수를 공급하는 백연 억제 바이패스관을 더 포함할 수 있다.
상기 정화 냉각 용수 탱크는 용수 진단 센서와, 상기 용수 진단 센서의 측정값에 따라 약품을 투입하는 약품 투입 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 정화 냉각 용수 탱크는 용수 유입구와 용수 배출구를 갖는 탱크 본체와, 상기 탱크 본체의 내부를 상기 용수 배출구가 형성된 청수 영역과 상기 용수 유입구가 형성된 오수 영역으로 구분하는 격벽, 그리고 상기 오수 영역의 상기 정화 냉각 용수를 정수시켜 상기 청수 영역에 공급하는 용수 필터를 포함할 수 있다.
상기한 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 상기 지하 공간의 다층 전부 또는 일부에 설치된 공기 오염 및 화재 감지 센서와, 상기 공기 오염 및 화재 감지 센서의 신호를 전달받아 상기 순환 펌프 및 상기 흡기팬의 구동을 제어하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템은 공간 활용을 극대화하고 전체적인 구조를 간소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템가 설치된 위치의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 공기정화겸 열교환기 및 백연 발생 억제용 열교환기를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 백연 발생용 열교환기를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 1의 정화 냉각 용수 탱크를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템를 나타낸 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)을 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은, 일례로, 냉동기(100)의 냉매를 냉각시킬 수 있다. 하지만, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 공조기, 열기관, 또는 발전기 등에서 배출되는 온수를 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 다층(B1, B2, B3)으로 구분된 지하 공간에 설치된다. 그리고 지하 공간에는 자동차의 주차 공간과 기계실 등이 마련된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 메인 환기 유로(10), 공기정화겸 열교환기(20), 백연 발생 억제용 열교환기(30), 흡기팬(50), 정화 냉각 용수 탱크(80), 및 순환 펌프(90)를 포함한다.
또한, 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 바이패스 환기 유로(15), 댐퍼(40), 용수 회수관(91), 및 용수 공급관(92)을 더 포함할 수 있다.
또한, 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 공기 오염 및 화재 감지 센서(77) 및 제어 장치(70)를 더 포함할 수 있다.
메인 환기 유로(10)는 다층(B1, B2, B3)으로 구분된 지하 공간의 다층 전부 또는 일부에 설치된 다수의 흡기구(11)와 지상으로 개방된 배기구(19)를 갖는다. 즉, 메인 환기 유로(10)는 다수의 흡기구(11)와 배기구(19)를 연결하여 지하 공간의 공기를 지상으로 배출한다.
흡기구(11)는 지하 공간의 다층(B1, B2, B3) 중 자동차의 주차 공간이 마련된 층에 설치될 수 있다. 또한, 흡기구(11)는 지하 공간의 다층(B1, B2, B3) 중 화재 발생 위험이 있는 층에 설치될 수 있다.
도 1에서는, 3층(B1, B2, B3)으로 구분된 지하 공간을 나타내나 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에서, 지하층은 2층 또는 4층 이상으로도 구분될 수 있다.
흡기팬(50)은 다수의 흡기구(11)를 통해 다층(B1, B2, B3)으로 구분된 지하 공간의 공기를 흡기하여 배기구(19)를 통해 지상으로 배출시킨다. 즉, 다층(B1, B2, B3)으로 구분된 지하 공간의 공기는 흡기팬(50)에 의해 층마다 설치된 다수의 흡기구(11)로 흡입된 후 메인 환기 유로(10)를 거쳐 배기구(19)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
공기정화겸 열교환기(20)는 메인 환기 유로(10) 상에 설치되며 정화 냉각 용수를 공급받아 메인 환기 유로(10)를 지나는 공기를 정화하면서 정화 냉각 용수를 냉각시킨다. 그리고 본 발명의 제1 실시예에서, 흡기팬(50)은 공기정화겸 열교환기(20)의 전방에 설치된다. 즉, 흡기팬(50)은 공기정화겸 열교환기(20)와 배기구(19) 사이에 설치된다. 따라서, 흡기팬(50)은 공기정화겸 열교환기(20)의 후방에서 흡기하여 공기를 유동시킨다.
도 1에서는, 흡기팬(50)이 상대적으로 배기구(19)에 인접하게 설치되었으나, 본 발명의 제1 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 흡기팬(50)은 공기정화겸 열교환기(20)에 상대적으로 인접하게 설치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 공기정화겸 열교환기(20)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 지하 공간의 코너 영역에 설치된다. 지하 공간의 코너 영역은 활용도가 낮은 공간으로 대게 빈공간으로 방치되거나 창고로 사용된다. 이에, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 공기정화겸 열교환기(20)를 상대적으로 활용도가 낮은 지하 공간의 코너 영역에 설치함으로써, 공간 활용성을 극대화할 수 있다.
공기정화겸 열교환기(20)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 분사 노즐(21), 정화 냉각 필러(25), 및 집수부(28)를 포함한다.
분사 노즐(21)은 공급받은 정화 냉각 용수를 물표면적이 커지도록 분사한다. 정화 냉각 필러(25)는 분사 노즐(21)의 하방에 설치되어 서로 교차하여 흐르는 공기와 정화 냉각 용수 간의 접촉 시간 및 접촉 면적을 증가시킨다. 즉, 정화 냉각 필러(25)에서 상하 방향으로 흘러내리는 정화 냉각 용수와 전후 방향으로 이동하는 공기가 서로 접촉된다. 정화 냉각 필러(25)는 정화 냉각 용수와 공기가 서로 크로스 되면서 이동할 수 있는 어떠한 구조로도 형성될 수 있다. 그리고, 정화 냉각 필러(25)는, 일례로, 항균 소재를 포함한 플라스틱으로 만들어질 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에서, 정화 냉각 필러(25)는 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 구조 및 소재를 사용할 수 있다.
집수부(28)는 분사 노즐(21)에서 분사되어 정화 냉각 필러(25)를 거쳐 흘러내린 정화 냉각 용수를 집수한다.
분사 노즐(21)을 통해 분사된 정화 냉각 용수는 정화 냉각 필러(25)에서 공기와 접촉되면서 냉각된다. 예를 들어, 분사 노즐(21)을 통해 대략 섭씨 37도의 온도를 갖는 정화 냉각 용수가 분사되면, 정화 냉각 용수는 정화 냉각 필러(25)에서 대략 섭씨 27도의 습구 온도를 갖는 공기와 접촉하여 대략 섭씨 32도의 온도로 냉각된 후 집수부(28)에 집수될 수 있다.
또한, 분사 노즐(21)을 통해 분사된 정화 냉각 용수가 정화 냉각 필러(25)에서 공기와 접촉하면서 발생되는 에어 워셔(air washer) 효과에 의하여, 공기정화겸 열교환기(20)를 통과하는 공기가 정화된다. 이는 비가 갠 후 빗물이 공기 중의 먼지를 씻어내어 공기가 깨끗해지는 원리와 유사하다.
공기가 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기정화겸 열교환기(20)를 통과하면, 공기에 함유된 독감바이러스와 같은 세균, 암모니아와 같은 냄새 물질, 포름알데히드와 같은 새집증후군 유발 물질, 매연과 같은 자동차의 배출 가스, 및 미세 먼지 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 지하 공간에 화재가 발생된 경우, 본 발명의 제1 실시예에 따른 흡기팬(50)과 공기정화겸 열교환기(20)는 제연 설비로 동작할 수도 있다.
백연 발생 억제용 열교환기(30)는 메인 환기 유로(10) 상에서 공기정화겸 열교환기(20)의 후방에 설치된다. 백연 발생 억제용 열교환기(30)는 공기정화겸 열교환기(20)가 배출한 공기의 온도를 상승시킨다.
공기는 공기정화겸 열교환기(20)를 거치면서 정화 냉각 용수와 접촉하여 높은 습도를 갖게 된다. 이와 같이, 공기정화겸 열교환기(20)를 거치면서 습해진 공기가 지상의 대기 중으로 배출되면 백연이 발생된다. 지상의 저층에서 발생되는 백연은 심한 안개와 같이 사고를 유발하거나 화재로 오인되는 등 주변 환경에 불안 요소로 작용할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서, 백연 발생 억제용 열교환기(30)는 공기정화겸 열교환기(20)의 분사 노즐(21)을 통해 분사되어 냉각되기 전의 상대적으로 고온인 정화 냉각 용수가 이동하면서 공기정화겸 열교환기(20)를 거친 공기와 부가적으로 열교환한다.
이와 같이, 공기가 백연 발생 억제용 열교환기(30)와 부가적으로 열교환하여 온도가 상승하면, 지상으로 배출되어도 백연의 발생이 최소화될 수 있다.
또한, 정화 냉각 용수가 백연 발생 억제용 열교환기(30) 및 공기정화겸 열교환기(20)를 통해 이중적으로 냉각되므로, 정화 냉각 용수의 냉각 효율도 향상될 수 있다.
백연 발생 억제용 열교환기(30)는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 정화 냉각 용수가 흐르는 이동관(31)과, 이동관(31)으로부터 공기의 흐름과 나란하게 연장 형성된 다수의 전열 플레이트(32)를 포함한다. 즉, 공지정화겸 열교환기(20)를 거친 공기는 백연 발생 억제용 열교환기(30)의 다수의 전열 플레이트(32) 사이의 공간으로 이동하면서 가열된다.
정화 냉각 용수 탱크(80)는, 앞서 도 1에 도시한 바와 같이, 공기정화겸 열교환기(20)를 거치면서 공기를 정화하고 냉각된 정화 냉각 용수가 저장된다. 특히, 본 발명의 제1 실시예에서, 정화 냉각 용수 탱크(80)는 공기정화겸 열교환기(20)가 설치된 층의 아래층에 설치되어 공간 활용을 극대화시킬 수 있다. 또한, 정화 냉각 용수 탱크(80)가 공기정화겸 열교환기(20)와 다른 층에 분리 설치되므로, 정화 냉각 용수 탱크(80)의 유지 보수가 용이해질 수 있다.
정화 냉각 용수 탱크(80)는 공기정화겸 열교환기(20)에서 공기와 접촉하여 공기를 정화하면서 상대적으로 오염된 정화 냉각 용수를 냉동기(100)의 운전에 지장이 없도록 정수시킨다. 오염된 정화 냉각 용수가 냉동기(100)에 공급되면, 냉동기(100)의 수명을 단축시키거나 오작동의 원인이 될 수 있다.
정화 냉각 용수 탱크(80)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 탱크 본체(81)와, 용수 진단 센서(88), 그리고 약품 투입 장치(89)를 포함한다. 또한, 정화 냉각 용수 탱크(80)는 격벽(87)과 용수 필터(86)를 더 포함할 수 있다.
용수 진단 센서(88)는 탱크 본체(81)에 수용된 정화 냉각 용수의 상태를 진단한다. 구체적으로, 용수 진단 센서(88)는 부식 및 스케일 방지제의 농도, 미생물 살균제의 농도, 및 정화 냉각 용수의 산성도 등을 측정한다.
정화 냉각 용수가 지하 공간의 공기를 정화하면, 정화 냉각 용수에는 미생물이 번식, 슬러지의 침전, 또는 매연에 의한 산성화 등이 발생할 수 있다.
약품 투입 장치(89)는 용수 진단 센서(88)의 진단에 따라 부식 및 스케일 방지제, 미생물 살균제, 및 중화제 등을 탱크 본체 내부로 투입한다.
탱크 본체(81)는 내화학성이 우수한 소재로 만들어질 수 있다. 탱크 본체(81)는 용수 유입구(82)와 용수 배출구(83)를 포함하며, 추가로 용수 배수구(84) 및 용수 주입구(85)를 더 포함할 수 있다.
격벽(87)은 탱크 본체(81)의 내부를 청수 영역과 오수 영역으로 구분한다. 이때, 용수 배출구(83) 및 용수 주입구(85)는 청수 영역에 형성되고, 용수 유입구(82) 및 용수 배수구(84)는 오수 영역에 형성될 수 있다.
용수 유입구(82)로는 공기정화겸 열교환기(20)의 집수구(28)에서 배출된 정화 냉각 용수가 유입되고, 용수 배출구(83)로는 탱크 본체(81) 내의 정화 냉각 용수가 냉동기(100)로 공급된다.
용수 배수구(84)는 정화 냉각 용수를 교체할 때 외부로 정화 냉각 용수를 배수시키기 위해 사용되며, 용수 주입구(85)는 새로운 정화 냉각 용수를 탱크 본체(81)에 채울 때 사용될 수 있다.
용수 필터(86)는 오수 영역의 정화 냉각 용수를 정수시켜 청수 영역으로 이동시킨다. 용수 필터(86)는 정화 냉각 용수에 함유된 슬러지, 파티클, 및 자동차의 매연 성분 등을 걸러낼 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서 정화 냉각 용수 탱크(80)의 구조는 도 5에 도시한 바에 한정되지 않으며, 해당 기술 분야의 종사자가 용이하게 변경 실시할 수 있는 범위 내에서 다양한 구조를 가질 수 있다.
앞서 도 1에 도시한 바와 같이, 용수 회수관(91)은 순환 펌프(90)와, 백연 발생 억제 열교환기(30), 및 공기정화겸 열교환기(20)를 순차로 연결하고, 용수 공급관(92)은 공기정화겸 열교환기(20)와, 정화 용수 탱크(80)와, 냉동기(100), 및 순환 펌프(90)를 순차로 연결한다.
그리고 순환 펌프(90)는 용수 회수관(91)과 용수 공급관(92)을 통해 정화 냉각 용수를 순환시킨다. 여기서, 순환 펌프(90)와 냉동기(100)의 순서는 변경될 수 있다.
바이패스 환기 유로(15)는 메인 환기 유로(10)에서 분기되어 공기정화겸 열교환기(20)를 우회한다. 즉, 바이패스 환기 유로(15)는 흡기구(11)를 통해 흡기된 공기를 공기정화겸 열교환기(20)를 우회시켜 지상으로 배출시킬 수 있게 한다. 이때, 바이패스 환기 유로(15)가 흡기팬(50)은 우회하지 않음은 물론이다.
바이패스 환기 유로(15)는 메인 환기 유로(10)에 설치된 공기정화겸 열교환기(20)에 이상이 발생되거나 유지 보수가 필요할 때, 지하 공간의 공기를 우회시켜 지상으로 배출시키는 역할을 한다.
댐퍼(40)는 메인 환기 유로(10)와 바이패스 환기 유로(15)의 분기점에 설치된다. 댐퍼(40)는 필요에 따라 공기의 흐름을 공기정화겸 열교환기(20)를 향하는 메인 환기 유로(10)와 공기정화겸 열교환기(20)를 우회하는 바이패스 환기 유로(15) 중 하나로 선택적으로 조절한다.
공기 오염 및 화재 감지 센서(77)는 지하 공간의 다층(B1, B2, B3) 전부 또는 일부에 설치된다. 구체적으로, 공기 오염 및 화재 감지 센서(77)는 흡기구(11)가 설치된 층에 형성된다. 즉, 공기 오염 및 화재 감지 센서(77)는 지하 공간의 다층(B1, B2, B3) 중 자동차의 주차 공간이 마련된 층이나 화재 발생 위험이 있는 모든 층에 설치될 수 있다.
제어 장치(70)는 공기 오염 및 화재 감지 센서(77)의 신호를 전달받아 순환 펌프(90) 및 흡기팬(50)의 구동을 제어한다. 또한, 제어 장치(70)는 냉동기(100)와 댐퍼(40)도 함께 제어할 수 있다.
제어 장치(70)는 지하 공간의 공기 오염이나 화재 발생 여부에 따라 흡기팬(50) 및 순환 펌프90)의 구동 정도를 조절한다.
또한, 제어 장치(70)는 냉동기(100)의 동작 유무 또는 냉동기(100)의 상태에 따라 흡기팬(50) 및 순환 펌프(90)의 구동 정도를 조절할 수도 있다.
또한, 제어 장치(70)는 공기정화겸 열교환기(20)의 이상 발생이나 유지 보수시 댐퍼(40)를 제어하여 공기의 흐름을 바이패스 환기 유로(15)로 변경할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)의 동작 원리를 예를 들어 설명한다.
먼저, 냉동기(100)가 가동 중일 경우, 정화 냉각 용수는 순환 펌프(90)에 의해 순환하면서 냉동기(100)의 냉매를 냉각시킨다. 냉동기(100)의 냉매를 냉각시키고 온도가 상승한 정화 냉각 용수는 백연 발생 억제용 열교환기(30)를 거쳐 공기정화겸 열교환기(20)의 분사 노즐(21)을 통해 분사된다. 그리고 분사 노즐(20)을 통해 분사된 정화 냉각 용수는 정화 냉각 필러(25)에서 공기와 접촉하여 냉각됨과 동시에 공기를 정화시킨다.
그리고 공기를 정화시키고 냉각된 정화 냉각 용수는 정화 용수 탱크(80)에서 냉동기(100)의 운전에 사용 가능한 범위로 정수된 후, 냉동기(100)에 공급된다.
다음, 냉동기(100)가 비가동 중일 경우, 공기정화겸 열교환기(20)는 공기 정화의 용도로 사용된다. 이때, 순환 펌프(90)는 냉동기(100)가 가동 중일 때와 대비하여 정화 냉각 용수를 상대적으로 느리게 순환시킬 수 있다. 또한, 흡기팬(50)의 회전 속도도 상대적으로 느려질 수 있다.
반면, 공기 오염 및 화재 감지 센서(77)가 지하 공간의 공기 오염도가 높아지거나 화재의 발생을 감지하면, 제어 장치(70)는 냉동기(100)가 가동 중일 때 이상으로 정화 냉각 용수가 빠르게 순환하도록 순환 펌프(90)를 가동시킬 수 있다. 또한, 제어 장치(70)는 지하 공간의 공기가 빠르게 배기되도록 흡기팬(50)의 회전 속도를 높일 수 있다.
이에, 지하 공간의 공기가 빠르게 정화 및 환기될 수 있으며, 화재 발생시에도 빠르게 제연할 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)을 사용하면 별도의 공기 정화 설비 및 화재 제연 설비가 불필요해진다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 공간 활용을 극대화하고 전체적인 구조를 간소화할 수 있다. 즉, 공기 정화 설비, 냉각 설비, 및 화재 제연 설비를 하나의 시스템으로 통합하여 전체적인 구조를 간소화할 수 있다.
또한, 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 지하 공간의 상대적으로 활용도가 낮은 공간에 설치되므로, 공간 활용을 극대화할 수 있다. 특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 종래에 냉각탑이 설치되던 옥상의 공간을 다른 용도로 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 지하 공간에 설치되므로, 건축 구조물에 작용하는 하중의 부담을 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 공기정화겸 열교환기(20), 정화 냉각 용수 탱크(80), 및 흡기팬(50)과 같은 구성들이 서로 분리되어 다른 공간, 특히 다른 층에 설치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)을 설치할 때, 지하 공간의 크기와 형태에 유연하게 대응할 수 있다. 뿐만 아니라, 각 구성들이 분리 설치되므로, 하중, 진동, 및 소음을 분산시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(102)을 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(102)은 흡기팬(50)이 공기정화겸 열교환기(20)의 전방에 설치된다. 즉, 흡기팬(50)은 공기정화겸 열교환기(20)와 흡기구(11) 사이에 설치된다. 따라서, 흡기팬(50)은 공기정화겸 열교환기(20)의 전방에서 흡기하여 공기를 유동시킨다.
도 6에서는, 다수의 흡기팬(50)이 상대적으로 흡기구(19)에 인접하게 각각 설치되었으나, 본 발명의 제2 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 흡기팬(50)은 공기정화겸 열교환기(20)에 상대적으로 인접하게 설치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예는 전술한 바에 한정되지 않으며, 도시하지는 않았으나 흡기팬(50)이 공기정화겸 열교환기(20)의 전후방에 각각 설치될 수도 있다. 이에, 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(101)은 향상된 흡기 성능을 가질 수 있다.
이와 같이, 흡기팬(50)이 흡기구(11)에 인접하게 설치되면, 지하 공간의 환기 효율을 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 화재 발생시 빠르게 제연할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(103)을 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(103)은 용수 회수관(91)에서 분기하여 백연 발생 억제용 열교환기(30)를 우회하는 백연 억제 바이패스관(39)을 더 포함한다. 그리고 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(103)은 용수 회수관(91)과 백연 억제 바이패스관(39)의 분기점에 설치된 바이패스 밸브(38)를 더 포함할 수 있다.
바이패스 밸브(38)는 제어 장치(70)에 의해 제어되거나 수동으로 조작될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에서는, 계절적인 요인으로 냉동기(100)가 가동하지 않거나 주변 환경에 따라 공기정화겸 열교환기(20)를 거친 공기가 배기구(19)를 통해 지상으로 배출되어도 백연이 발생되지 않을 경우 바이패스 밸브(38)를 조절하여 정화 냉각 용수를 백연 발생 억제용 열교환기(30)를 우회시켜 공기정화겸 열교환기(20)에 바로 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 백연 발생 억제용 열교환기(30)가 불필요한 상황일 때, 순환 펌프(90)의 부하를 감소시켜 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템(103)의 전체적인 운용 비용을 절감할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 메인 환기 유로 11: 흡기구
15: 바이패스 환기 유로 19: 배기구
20: 공기정화겸 열교환기 21: 분사 노즐
25: 정화 냉각 필러 28: 집수부
30: 백연 발생 억제용 열교환기
31: 이동관 32: 전열 플레이트
38: 바이패스 밸브 39: 백연 억제 바이패스관
40: 댐퍼 50: 흡기팬
70: 제어 장치
77: 공기 오염 및 화재 감지 센서
80: 정화 냉각 용수 탱크 81: 탱크 본체
82: 용수 유입구 83: 용수 배출구
84: 용수 배수구 85: 용수 주입구
86: 용수 필터 87: 격벽
88: 용수 진단 센서 89: 약품 투입 장치
90: 순환 펌프 91: 용수 회수관
92: 용수 공급관 100: 냉동기
101: 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템

Claims (13)

  1. 다층으로 구분된 지하 공간의 상기 다층 전부 또는 일부에 설치된 다수의 흡기구와 상기 지하 공간의 공기가 지상으로 배출되는 배기구를 갖는 메인 환기 유로;
    상기 메인 환기 유로의 일 영역에 설치되어 상기 지하 공간의 공기를 흡기하여 지상으로 배출시키는 흡기팬;
    상기 메인 환기 유로 상에 설치되며 정화 냉각 용수를 공급받아 상기 공기를 정화하면서 상기 정화 냉각 용수를 냉각시키는 공기정화겸 열교환기;
    상기 공기정화겸 열교환기의 후방에 설치되어 상기 공기정화겸 열교환기가 배출한 상기 공기의 온도를 상승시키는 백연 발생 억제용 열교환기;
    상기 공기정화겸 열교환기가 설치된 층의 아래층에 설치되어 상기 공기정화겸 열교환기에서 상기 공기를 정화하고 냉각된 상기 정화 냉각 용수를 정수시켜 저장하는 정화 냉각 용수 탱크; 및
    상기 정화 냉각 용수를 순환시키는 순환 펌프
    를 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 흡기팬은 상기 공기정화겸 열교환기의 전방에 설치된 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 흡기팬은 상기 공기정화겸 열교환기의 후방에 설치된 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 공기정화겸 열교환기는 상기 지하 공간의 코너 영역에 설치된 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 메인 환기 유로에서 분기되어 상기 공기정화겸 열교환기를 우회하여 상기 흡기팬과 연결된 바이패스 환기 유로를 더 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 메인 환기 유로와 상기 바이패스 환기 유로의 분기점에 설치되어 상기 공기의 흐름을 선택적으로 조절하는 댐퍼를 더 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  7. 제1항에서,
    상기 공기정화겸 열교환기는 공급받은 상기 정화 냉각 용수를 분사하는 분사 노즐과, 상기 분사 노즐의 하방에 설치되어 상기 공기와 상기 정화 냉각 용수를 접촉시켜 상기 공기를 정화하면서 상기 정화 냉각 용수를 냉각시키는 정화 냉각 필러, 그리고 상기 정화 냉각 필러를 거친 상기 정화 냉각 용수를 집수하는 집수부를 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 백연 발생 억제 장치는 상기 정화 냉각 용수가 흐르는 이동관과 상기 이동관으로부터 상기 공기의 흐름과 나란하게 연장 형성된 다수의 전열 플레이트를 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  9. 제1항에서,
    상기 정화 냉각 용수가 상기 백연 발생 억제용 열교환기를 거친 후 상기 공기정화겸 열교환기에 공급되도록 상기 백연 발생 억제용 열교환기와 상기 공기 정화겸 열교환기를 순차로 연결하는 용수 회수관을 더 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 백연 발생 억제용 열교환기를 우회하여 상기 공기정화겸 열교환기에 상기 정화 냉각 용수를 공급하는 백연 억제 바이패스관을 더 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  11. 제1항에서,
    상기 정화 냉각 용수 탱크는 용수 진단 센서와, 상기 용수 진단 센서의 측정값에 따라 약품을 투입하는 약품 투입 장치를 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 정화 냉각 용수 탱크는,
    용수 유입구와 용수 배출구를 갖는 탱크 본체와;
    상기 탱크 본체의 내부를 상기 용수 배출구가 형성된 청수 영역과 상기 용수 유입구가 형성된 오수 영역으로 구분하는 격벽; 그리고
    상기 오수 영역의 상기 정화 냉각 용수를 정수시켜 상기 청수 영역에 공급하는 용수 필터
    를 더 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에서,
    상기 지하 공간의 다층 전부 또는 일부에 설치된 공기 오염 및 화재 감지 센서와, 상기 공기 오염 및 화재 감지 센서의 신호를 전달받아 상기 순환 펌프 및 상기 흡기팬의 구동을 제어하는 제어 장치를 더 포함하는 열교환 및 공기 정화 기능을 갖는 다목적 지하 공간 환기 시스템.
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