KR101422197B1 - 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기 - Google Patents

고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클린룸, 항온항습실, 수술실, 실험실의 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되는데, 냉각부의 전면부와, 후면부에 전열교환부가 설치됨으로써, 상기 전열교환부의 제 1 전열교환기에 의해 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 우선 냉각시켜 냉각부의 냉각부하를 30%이상 저감시켜 냉동기의 용량 및 냉각코일의 용량이 감소되고, 그에 따라 공조기의 소형화 및 원가 절감되며, 상기 전열교환부의 제 2 전열교환기에 의해 말단재열을 하기에 에너지 소비가 없고, 실제 에너지 절감율이 80%이상 상승되는 특징이 있다.

Description

고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기{Terminal reheating of Air conditioning unit}
본 발명은 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클린룸, 항온항습실, 수술실, 실험실의 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되는데, 냉각부의 전면부와, 후면부에 전열교환부가 설치됨으로써, 상기 전열교환부의 제 1 전열교환기에 의해 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 우선 냉각시켜 냉각부의 냉각부하를 30%이상 저감시켜 냉동기의 용량 및 냉각코일의 용량이 감소되고, 그에 따라 공조기의 소형화 및 원가 절감되며, 상기 전열교환부의 제 2 전열교환기에 의해 말단재열을 하기에 에너지 소비가 없고, 실제 에너지 절감율이 80%이상 상승되는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기에 관한 것이다.
일반적인 공기조화기의 구성은 전체를 이루는 케이싱과, 그 내부에 장치되는 에어필터, 냉각 및 가열코일, 가습장치, 송풍기 등으로 구성되는 것이 일반적인 구성이다.
이런 상기 공기 조화기의 전단 및 후단에는 송풍실이 설치되어 그 안에 에어 포일 형 송풍기(Air foil fan)가 설치되어, 일측단에는 공급용 서플라이 송풍기, 타 측단에는 순환된 공기를 다시 재공급하는 리턴 송풍기가 설치된다.
이러한 에어 포일형 송풍기들은 측면에서 공기를 흡입한 후 상부쪽에 형성된 토출구를 통해 공기가 토출되고, 이 토출구와 덕트가 결합하여 건물의 공조라인을 구성하게 된다.
상기와 같은 일반적인 공기조화기 구성의 문제점으로 건물 내에 시공시 대부분 에어 포일형 송풍기를 사용함으로써 시공방법이 일률적으로 건물 지하의 기계실등에 위치하여 설치되고, 그 덕트는 대부분 상부 쪽이나 측면방향으로 공급되어 하부로 내려오는 덕트 구성을 가지게 된다는 것이다.
그런데, 종래의 공기조화기에서 외기가 RA와 혼합된 상태가 되면 원하는 습도조건을 만족시키기 위해 냉각된다. 상기 냉각된 상태는 제습을 위하여 과냉을 유도한 상태이기 때문에 직접공급시에 Cold Draft 등을 유발할 수 있기 때문에 쾌적한 실내공기의 제어를 위하여 재열하게 되는데, 이때 소요되는 에너지는 냉각과정에 소요된 에너지의 30~40%의 에너지가 소비되게 된다. 기존의 공기조화기에서는 재열과정에서 보일러나 전기가열기의 열원으로 재열을 실시하여 에너지의 낭비가 심한 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0698910호 대한민국 등록특허공보 제10-0519331호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
클린룸, 항온항습실, 수술실, 실험실의 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되는데, 냉각부의 전면부와, 후면부에 전열교환부가 설치됨으로써, 상기 전열교환부의 제 1 전열교환기에 의해 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 우선 냉각시켜 냉각부의 냉각부하를 30%이상 저감시켜 냉동기의 용량 및 냉각코일의 용량이 감소되고, 그에 따라 공조기의 소형화 및 원가 절감되는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상기 전열교환부의 제 2 전열교환기에 의해 말단재열을 하기에 에너지 소비가 없고, 실제 에너지 절감율이 80%이상 상승되는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 클린룸, 항온항습실, 수술실, 실험실의 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되도록 장소에 공급되기 바로 전에 설치되는 공기조화기에 있어서,
하우징과;
상기 하우징 내에 설치되어 실내에서 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 냉각시키는 냉각부와;
상기 하우징 내에 설치되되, 상기 냉각부의 전면부와 후면부에 각각 설치되어 상호 관에 의해 연결되며, 상기 관으로 연결된 전면부와 후면부에 냉매가 순환되면서 상기 냉각부에 공기가 관통되기 전에 냉각시키고, 상기 냉각부에서 냉각된 공기를 재열시키는 전열교환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기는 클린룸, 항온항습실, 수술실, 실험실의 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되는데, 냉각부의 전면부와, 후면부에 전열교환부가 설치됨으로써, 상기 전열교환부의 제 1 전열교환기에 의해 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 우선 냉각시켜 냉각부의 냉각부하를 30%이상 저감시켜 냉동기의 용량 및 냉각코일의 용량이 감소되고, 그에 따라 공조기의 소형화 및 원가 절감되는 효과가 있다.
또한, 상기 전열교환부의 제 2 전열교환기에 의해 말단재열을 하기에 에너지 소비가 없고, 실제 에너지 절감율이 80%이상 상승되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기를 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기를 나타낸 그래프도이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.
본 발명은 클린룸, 항온항습실, 수술실, 실험실의 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되도록 장소에 공급되기 바로 전에 설치되는 공기조화기에 있어서,
하우징과;
상기 하우징 내에 설치되어 실내에서 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 냉각시키는 냉각부와;
상기 하우징 내에 설치되되, 상기 냉각부의 전면부와 후면부에 각각 설치되어 상호 관에 의해 연결되며, 상기 관으로 연결된 전면부와 후면부에 냉매가 순환되면서 상기 냉각부에 공기가 관통되기 전에 냉각시키고, 상기 냉각부에서 냉각된 공기를 재열시키는 전열교환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기를 나타낸 그래프도이다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기(100)는 바이오 클린룸(BCR), 산업용 클린룸(ICR), 항온항습실, 수술실, 실험실 등 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되도록 장소에 공급되기 바로 전에 설치되는데, 즉, 다른 공기조화기를 거쳐서 이송된 공기를 한번 더 정밀한 항온항습을 해주는 공기조화기(100)이다.
상기 공기조화기(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(10) 내부에 냉각부(20), 전열교환부(30), 가습부(40), 송풍기(50) 등이 설치되는데, 상기 하우징(10)은 일측 끝단부에 실내에서 리턴되는 공기(RA)가 유입되도록 리턴공기 유입구(11)가 형성되고, 가운데 일단부에는 리턴된 공기의 일부를 외부로 배출(EA)하기 위한 배출구(12)가 형성되며, 상기 배출구(12)의 측면에는 외부에서 새로운 공기(OA)가 유입되도록 외부공기 유입구(13)가 더 형성되고, 상기 하우징(10)의 타측 끝단부에는 냉각부(20), 전열교환부(30), 가습부(40)를 통과한 공기(SA)가 송풍기(50)에 의해 실내에 전달되도록 공급구(14)가 형성된다.
여기서, 상기 배출구(12)와 외부공기 유입구(13)가 형성된 하우징(10)의 내부에는 리턴공기 유입구(11)를 통해 유입된 실내 공기가 외부로 배출되거나 외부 공기가 혼합되는 것이 제어되도록 칸막이에 다수개의 댐퍼(16)가 설치되고, 상기 댐퍼(16)의 개폐에 의해 공기의 흐름을 제어할 수 있다.
또한, 상기 송풍기(50)는 다수개가 설치되는데, 일부가 리턴공기 유입구(11) 측에 설치되어 실내의 공기를 공기조화기(100)의 하우징(10) 내에 유입시키고, 일부가 공급구(14) 측에 설치되어 하우징(10) 내를 통과한 정밀한 습도를 유지하는 공기를 실내(사용처)에 이송시킨다.
한편, 상기 냉각부(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 하우징(10) 내에 수직으로 설치되는데, 실내에서 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 냉각시키는 것으로 외부에서 냉각부(20)에 별도의 저온 냉매가 공급되어 공기와 열교환된다. 이때, 상기 냉각부(20)가 실내에서 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 냉각하기 전에 혼합 공기를 전열교환부(30)에 의해 우선 냉각시킨다.
여기서, 상기 전열교환부(30)는 하우징(10) 내에 설치되되, 상기 냉각부(20)의 전면부와 후면부에 각각 이격되어 수직 설치되어 공기를 냉각 및 말단 재열시킨다.
상기 전열교환부(30)는 도 1에서처럼, 상기 냉각부(20)의 전면부에 설치되어 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 우선 냉각시켜 냉각부(20)의 냉각부하를 저감시키는 제 1 전열교환기(31)와, 상기 냉각부(20)의 후면부에 설치되어 냉각부(20)에서 냉각된 공기를 제 1 전열교환기(31)에서 열교환된 냉매에 의해 재열시키는 제 2 전열교환기(32)와, 상기 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)를 상호 연결하는 관에 설치되어 상기 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)에서 열교환된 냉매를 순환시키는 순환펌프(33)로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)는 상호 관에 의해 연결되며, 상기 관으로 연결된 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)에 냉매가 순환되면서 상기 제 1 전열교환기(31)에서 공기가 통과하면서 냉각되고, 상기 냉각부(20)에서 냉각된 공기를 제 2 전열교환기(32)에서 재열시키는 것이다.
즉, 상기 제 1 전열교환기(31)에서 공기에 냉각열원을 공급한 고온냉매(증발 냉매)가 순환펌프(33)에 의해 제 2 전열교환기(32)에 전달되고, 상기 제 2 전열교환기(32)에서 공기에 고온열원을 공급하여 다시 저온냉매(응축 냉매)로 변환되며, 상기 저온냉매는 순환펌프(33)에 의해 제 1 전열교환기(31)에 전달되는 식으로 순환하면서 공기와 열교환하는 것이다.
또한, 상기 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)는 공기와 냉매의 열교환이 용이하도록 런 어라운드 코일(run-around coil)이 장착된다. 이때, 상기 런 어라운드 코일 내에 채워진 냉매는 브라인 냉매(부동액)이다.
한편, 상기 가습부(40)는 도 1에서처럼, 하우징(10) 내에 수직으로 설치되되, 상기 제 2 전열교환기(32)의 후단부에 설치되어 제 2 전열교환기(32)에서 재열된 공기에 실내에서 필요한 습도가 유지되도록 가습시키는 것이다. 이때 상기 가습부(40)에는 다수개의 노즐이 형성되어 노즐을 통해 습기가 분사되어 공기를 가습한다.
이렇듯, 도 2에서처럼, 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기(③)에서 제 1 전열교환기(31)를 통과한 공기(④)까지의 엔탈피 폭과 냉각부(20)를 통과한 공기(⑤)에서 제 2 전열교환기(32)를 통과한 공기(⑥)까지의 엔탈피 폭이 동일한다.
즉, h3 - h4 = h6 - h5 의 식으로 표현된다.
그렇기에 말단 재열에 의해 에너지 소비가 절감되고, 그로 인해 실제의 에너지 절감율이 80% 이상되는 것이다.
10 : 하우징 20 : 냉각부
30 : 전열교환부 31 : 제 1 전열교환기
32 : 제 2 전열교환기 33 : 순환펌프
40 : 가습부 50 : 송풍기
100 : 공기조화기

Claims (4)

  1. 클린룸, 항온항습실, 수술실, 실험실의 정밀한 항온항습조건이 요구되는 장소에 사용되도록 장소에 공급되기 바로 전에 설치되는 공기조화기(100)에 있어서,
    하우징(10)과;
    상기 하우징(10) 내에 설치되어 실내에서 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 냉각시키는 냉각부(20)와;
    상기 하우징(10) 내에 설치되되, 상기 냉각부(20)의 전면부와 후면부에 각각 설치되어 상호 관에 의해 연결되며, 상기 관으로 연결된 전면부와 후면부에 냉매가 순환되면서 상기 냉각부(20)에 공기가 관통되기 전에 냉각시키고, 상기 냉각부(20)에서 냉각된 공기를 재열시키는 전열교환부(30);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전열교환부(30)는,
    상기 냉각부(20)의 전면부에 설치되어 리턴된 공기와 외부에서 유입된 공기가 혼합된 공기를 우선 냉각시켜 냉각부(20)의 냉각부하를 저감시키는 제 1 전열교환기(31)와;
    상기 냉각부(20)의 후면부에 설치되어 냉각부(20)에서 냉각된 공기를 제 1 전열교환기(31)에서 열교환된 냉매에 의해 재열시키는 제 2 전열교환기(32)와;
    상기 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)를 상호 연결하는 관에 설치되어 상기 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)에서 열교환된 냉매를 순환시키는 순환펌프(33);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 전열교환기(31)와 제 2 전열교환기(32)는 공기와 냉매의 열교환이 용이하도록 런어라운드코일이 장착되는 것을 특징으로 하는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 하우징(10) 내에는,
    상기 전열교환부(30)의 후단에 설치되어 전열교환부(30)에 의해 재열된 공기에 설정된 습도를 조절하기 위해 가습하는 가습부(40)와;
    상기 하우징(10) 내의 전단부와 후단부에 설치되어 공기를 이송시키는 다수개의 송풍기(50);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고정밀 습도제어형 말단재열 공기조화기.
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