KR101427553B1 - 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외기를 사계절 냉방부하에 활용함에 있어서 외기 온도에 따라 열회수형 환기장치와 냉방장치 중 어느 하나 혹은 둘 모두를 선택 가동함으로써 효율적인 사계절 냉방을 제공하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 사계절 냉방시 외기 온도에 따라 실내 환수 공기의 배풍량을 제어하여 외기와 실내 환수 공기의 열교환율을 조절함으로써 급기온도를 최적의 상태가 되게 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 겨울철 등 일부 기간에 상기 사계절 냉방부하와 별개인 난방부하에 난방을 공급시, 실내에서 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하여 난방에 이용하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.

Description

환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템{Cooling and heating system using ventilation unit}

본 발명은 외기를 사계절 냉방부하에 활용함에 있어서 외기 온도에 따라 열회수형 환기장치와 냉방장치 중 어느 하나 혹은 둘 모두를 선택 가동함으로써 효율적인 사계절 냉방을 제공하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 사계절 냉방시 외기 온도에 따라 실내 환수 공기의 배풍량을 제어하여 외기와 실내 환수 공기의 열교환율을 조절함으로써 급기온도를 최적의 상태가 되게 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 겨울철 등 일부 기간에 상기 사계절 냉방부하와 별개인 난방부하에 난방을 공급시, 실내에서 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하여 난방에 이용하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주택 및 빌딩 등에는 실내에 냉,난방을 공급하기 위해 냉,난방장치를 사용하며, 최근에는 열회수형 환기장치를 병행하여 사용함으로써 밀폐된 실내를 환기시킴과 동시에 냉, 난방을 보조한다.

즉, 열회수형 환기장치는 실외에서 유입된 외기를 실내로 급기시 실내에서 회수된 실내 환수 공기와 열교환하여 실내 환수 공기의 열량을 회수하고 이를 냉,난방에 제공한다.

한편, 한국등록특허 제10-1256780호에서는 도 1과 같이 외기와 실내공기를 열교환하는 전열교환기(15) 및 냉매 싸이클을 형성하는 히트펌프(30)를 각각 구비하고, 급기(SA)용 급기팬에는 급기덕트(50)를 연결하고, 배기(RA)용 배기팬에는 환기덕트(40)를 연결한다.

이때, 각 룸의 마스터 제어기(80) 및 각실 제어기(90)는 요구 부하량을 감지하여 표시하고, 실내기(10) 내의 AHU(Air Handling Unit) 제어반은 각 룸 별 전동디퓨저의 요구 부하량을 집계하여 급기팬의 회전수, 배기팬의 회전수 및 실내기(11) 내부에 구비된 DX 코일의 급수량을 제어한다.

또한, 각 룸 별로 급기덕트(50)에 연결된 전동디퓨저의 요구 부하량 변화에 대응하는 풍량비례 제어 명령을 생성하고, 풍량비례 제어 명령에 따라 실내를 희망온도로 조절하기 위한 풍량이 공급되도록 제어한다.

또한, 실내 공조를 위한 1차 에너지를 히트펌프(30)를 구성하는 EHP(전기식 압축기 히트펌프) 또는 GHP(가스식 압축기 히트펌프)을 이용해 운전한다.

그러나, 이상과 같은 종래기술은 전열교환기(15)와 공조기 및 히트펌프(30)를 각각 구비하고는 있지만, 외기온도에 따라 이들을 선택적으로 운전함으로써 외기를 이용한 최적의 냉방을 제공하지 못한다.

또한, 이상과 같은 종래기술은 KS 규격서 'KS B 6879'를 준수하여 급기팬을 통한 외기의 송풍량(SA: 급기량)과 배기팬을 통한 실내 환수 공기의 배풍량(EA: 배기량)이 동일하도록 제어한다.

이는, 상기한 KS 규격서 'KS B 6879'에 따른 규정 준수를 위한 것임은 별론으로 하더라도 급기량과 배기량을 동일하게 유지하여 유입된 공기만큼 외부로 배출하는 것이 일반적인 기술이기 때문이다.

따라서, 외기를 실내에 급기함으로써 냉, 난방에 활용할 수는 있지만, 외기의 온도가 실내의 냉, 난방에 이용하기 적합하지 않은 경우에도 이를 최적의 상태가 되도록 급기온도를 조절할 수 없다.

또한, 종래 기술은 사계절 내내 오직 냉방만이 필요한 사계절 냉방부하에는 적합하지 않다는 문제점이 있다. 예컨대, IDC(Internet Data Center)와 같은 장소에서는 서버의 과열을 방지하기 위해 사계절 내내 냉방이 필요한데 종래 기술은 이에 적합하지 못하다.

예컨대, 겨울철과 같이 외기 온도가 과도하게 낮은 경우에는 이를 그대로 급기시 실내에 결로가 발생하여 서버가 고장나는 원인이 되므로, 오직 결로가 발생하지 않는 봄, 가을 등 일정 기간에만 사용이 가능하며, 일정 기간에도 일정 조건에서만 사용이 가능하였다.

또한, 종래에는 실내에서 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하여 히트펌프(30)를 이용한 난방에 이용하지 못하므로 에너지 절감효과를 가져오지 못한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외기를 사계절 냉방부하에 활용함에 있어서 외기 온도에 따라 열회수형 환기장치와 냉방장치 중 어느 하나 혹은 둘 모두를 선택 가동함으로써 효율적인 사계절 냉방을 제공하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 상기한 사계절 냉방시 외기 온도에 따라 실내 환수 공기의 배풍량을 제어하여 외기와 실내 환수 공기의 열교환율을 조절함으로써 급기온도를 최적의 상태가 되게 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 겨울철 등 일부 기간에 상기 사계절 냉방부하와 별개인 난방부하에 난방을 공급시, 실내에서 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하여 난방에 이용하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템은 외기는 실내로 급기하고, 실내 환수 공기는 실외로 배출하며, 실내 환수 공기가 외기와 열교환을 한 후 배출되는 전열모드 또는 실내 환수공기가 외기와의 열교환 없이 바이패스 경로를 통해 배출되는 일반모드 중 어느 하나로 운전되는 열회수형 환기장치와; 상기 열회수형 환기장치의 급기측에 연결되어, 상기 외기를 사계절 냉방부하가 설치된 실내를 향해 급기시키는 외기공급 송풍기와; 상기 외기공급 송풍기에서 급기된 공기를 제공받으며, 상기 급기된 공기를 냉각시키는 냉방 싸이클 및 상기 냉방 싸이클을 통과한 냉방용 공기를 사계절 냉방부하가 설치된 실내로 공급하는 냉방공급 송풍기를 구비한 냉방장치와; 상기 열회수형 환기장치의 배기측에 연결되어, 상기 실내 환수 공기를 외부로 배기시키는 배풍기; 및 상기 외기의 온도가 설정된 급기온도 이하인 경우, 상기 냉방장치의 냉방 싸이클은 운전정지시키고, 상기 열회수형 환기장치는 상기 전열모드가 되도록 제어하여 외기냉방 전열모드로 운전되게 하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부는 상기 외기의 온도가 상기 설정된 급기온도 초과 외기 상한온도 이하인 경우, 상기 냉방장치의 냉방 싸이클은 운전정지시키고, 상기 열회수형 환기장치는 상기 일반모드가 되도록 제어하여 외기냉방 일반모드로 운전되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 외기의 온도가 상기 외기 상한온도 초과 실내 설정온도 이하인 경우, 상기 냉방장치의 냉방 싸이클을 가동하고, 상기 열회수형 환기장치는 상기 일반모드가 되도록 제어하여 복합냉방 모드로 운전되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 외기의 온도가 상기 실내 설정온도 초과인 경우, 상기 냉방장치의 냉방 싸이클을 가동하고, 상기 열회수형 환기장치는 운전정지시켜 냉방기 모드로 운전되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 열회수형 환기장치를 전열모드로 제어시, 상기 열회수형 환기장치 내부에 구비된 복수개의 유로를 제어하여 상기 실내 환수 공기가 열교환기를 통과하면서 외기와 열교환하게 하고, 상기 외기공급 송풍기의 송풍량을 고정시킨 상태에서 상기 배풍기의 배풍량을 상기 송풍량 이하의 범위에서 가변제어하여, 실제 급기온도가 상기 설정된 급기온도 이내가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 열회수형 환기장치를 전열모드로 제어시, 상기 외기 온도와 설정된 급기온도의 차이에 따라 상기 배풍기의 배풍량을 비례제어하며, 상기 외기의 온도가 낮을수록 상기 배풍량을 증가시키고, 상기 외기의 온도가 높을수록 상기 배풍량을 감소시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 열회수형 환기장치를 일반모드로 제어시, 상기 열회수형 환기장치 내부에 구비된 복수개의 유로를 제어하여 상기 실내 환수 공기가 상기 열교환기를 통과하지 않고 바이패스 되도록 하며, 상기 외기공급 송풍기의 송풍량을 고정시킨 상태에서 상기 배풍기의 배풍량을 상기 송풍량과 같아지도록 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열회수형 환기장치의 외기 유입측에 설치되어 상기 외기의 온도를 높이는 보조 히팅장치를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 외기의 온도가 설정된 최저 온도보다 낮은 경우 상기 보조 히팅장치를 작동시켜 상기 외기의 온도를 높이는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열회수형 환기장치는 내부에 공기 유로가 형성된 환기장치 케이싱과; 상기 환기장치 케이싱 내부의 제1 유로에 설치되며, 상기 외기와 실내 환수 공기를 열교환시키는 열교환기와; 상기 환기장치 케이싱 내부의 제2 유로에 설치되며, 상기 실내 환수 공기가 상기 열교환기를 통과하지 않고 바이패스되게 하는 바이패스 통로; 및 상기 제1 유로와 제2 유로 사이에 설치되어, 상기 실내 환수 공기의 유동 방향을 변경시키는 유로선택 댐퍼;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 실내의 압력을 측정하는 제1 차압센서와; 실외의 압력을 측정하는 제2 차압센서; 및 상기 제1 차압센서와 제2 차압센서에 의해 상기 실내의 압력이 실외의 압력보다 큰 양압이 발생한 것으로 판단시, 상기 실내의 압력이 음압이 되지않는 범위 내에서 상기 실내의 공기를 실외로 배기시키는 압력조절팬;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 실외로 배출되는 공기를 수집하는 배기챔버와; 상기 배기챔버의 출력측에 연결되며, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 냉매 싸이클을 형성하는 히트펌프와; 온수를 저장하는 축열조; 및 상기 축열조에 저장된 온수를 이용하여 온수나 난방수로 공급하는 난방부하;를 더 포함하되, 상기 히트펌프의 증발기는 상기 배기챔버를 통해 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하여 온도가 올라간 물을 상기 축열조에 공급하는 열교환형 물관으로 구성된 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 외기온도에 따라 열회수형 환기장치만 운전하거나, 냉방장치만 운전하거나, 혹은 열회수형 환기장와 냉방장치 모두를 운전하여 사계절 냉방부하가 설치된 실내에 지속적으로 냉방을 공급한다.

또한, 본 발명은 설정된 급기온도와 외기 온도를 비교하여 실내로 급기되는 송풍량은 고정시킨 상태에서 실내 환수 공기의 배풍량을 가변제어하고, 이때 배풍량을 가변제어시 송풍량 이하의 범위에서 비례제어 한다.

따라서, 외기를 실내에 급기함으로써 냉방에 활용하고, 이때 외기 온도에 따라 열교환율을 조절함으로써 실내 결로를 방지하는 등 급기온도를 최적의 상태가 되게 하므로 사계절 냉방부하에 최적의 냉방을 제공한다.

또한, 본 발명은 겨울철 등 일부 기간에 난방부하에 난방을 공급시, 실내에서 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 히트펌프에서 회수하여 난방에 이용하므로 에너지 절감효과를 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따른 하이브리드 공조 시스템을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템의 열회수형 환기장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템의 냉방장치를 나타낸 부분도이다.
도 5는 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템의 운전모드를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템 중 외기냉방 모드를 나타낸 상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템 중 복합냉방 모드를 나타낸 상태도이다.
도 8은 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템 중 냉방기 모드를 나타낸 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템은 열회수형 환기장치(110), 외기공급 송풍기(120), 배풍기(130), 냉방장치(140), 압력조절팬(150), 제1 차압센서(151), 제2 차압센서(152), 배기챔버(160), 전동댐퍼(161), 히트펌프(170), 축열조(180) 및 제어부(C)를 포함한다.

또한, 본 발명은 외기 유입측의 외기온도 감지센서(S1), 급기 측의 급기온도 감지센서(S2), 실내의 실내온도 감지센서(S3), 실내습도 감지센서(S4), 댐퍼 및 필터(F1, F2) 등을 포함한다. 그 외 부수적인 구성들은 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술한다.

한편, 위와 같은 구성에서 열회수형 환기장치(110), 외기공급 송풍기(120) 및 배풍기(130)는 냉방용 환기유니트에 관한 것으로, 외기를 실내로 급기하여 환기를 함과 동시에 외기를 사계절 냉방부하의 냉방에 이용하게 한다.

냉방장치(140)는 상기 냉방용 환기유니트와 함께 또는 당해 냉방장치(140) 단독으로 운전하여 사계절 냉방을 제공한다. 즉, 본 발명은 냉방용 환기유니트 단독, 냉방장치(140) 단독, 혹은 냉방용 환기유니트와 냉방장치(140)의 혼용을 선택하여 사계절 냉방을 제공한다.

압력조절팬(150), 제1 차압센서(151) 및 제2 차압센서(152)는 실내를 적정 압력으로 유지시킨다. 예컨대, 실내의 압력이 실외보다 낮은 음압을 방지하여 외부에서 먼지 등이 끌려 들어오는 것을 방지하되, 실내의 과도한 양압을 방지한다.

배기챔버(160), 전동댐퍼(161), 히트펌프(170) 및 축열조(180)는 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하여 난방부하에 공급한다. 난방부하는 상술한 사계절 냉방부하와 별개의 공간에 구비된 것이다.

외기 유입측의 외기온도 감지센서(S1), 급기 측의 급기온도 감지센서(S2), 실내의 실내온도 감지센서(S3) 및 실내습도 감지센서(S4) 등은 제어부(C)에 온도 및 습도 정보를 제공하는 온습도 센서(S)에 해당한다.

또한, 댐퍼를 이용하여 필요시 외기를 실내로 급기시 공기량을 조절하고, 이때 외기에 포함된 각종 이물질이나 유해물질을 제거하여 실내에 신선한 공기를 공급하도록 급기 채널상에 설치된 필터(F1, F2)를 통과시킨다.

이상과 같은 본 발명은 외기공급 송풍기(120)의 출력측에 냉방장치(140)를 배치하고, 냉방장치(140)를 통해 IDC(Internet Data Center)와 같이 서버가 설치된 전산실에 냉방을 공급한다. 전산실에서 회수된 실내 환수 공기는 열회수형 환기장치(110) 및 배풍기(130)를 통해 외부로 배출된다.

일 예로 전산실에는 서버가 설치되어 있어서 서버의 과열에 의한 오작동이나 고장을 방지하도록 사계절 내내 서버를 냉각시킬 필요가 있으므로, 이러한 실내(예: 1년 내내 약 25℃ 유지)는 사계절 냉방부하(L)에 해당한다.

따라서, 본 발명은 기본적으로 환기장치로서의 기능을 제공하고, 그와 동시에 차가운 외기를 이용함으로써 냉방장치(140)로 전산실을 냉방시 냉방부하 절감 및 에너지 효율성을 높인다.

반면, 본 발명은 사계절 냉방을 공급하는 기능 이외에 난방을 공급하는 기능도 제공한다. IDC의 전산실과 분리된 공조 공간인 사무실(도 6 내지 도 8 참조) 등은 일반적인 부하와 마찬가지로 겨울철 등 일부 시즌에 난방이 필요한 난방부하에 해당하기 때문이다.

따라서, 본 발명은 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이 실외로 배출되는 공기의 폐열을 히트펌프(170)에서 회수하여 이를 난방에 사용함으로써 고효율 난방을 제공한다.

좀더 구체적으로, 열회수형 환기장치(110)는 그 내부에 공기가 유동하는 복수개의 유로가 형성되어 있어서 외기 유입구(IN_O)를 통해 외부에서 유입된 외기(OA)를 실내로 급기(SA)하고, 실내공기 회수구(IN_R)를 통해 실내에서 회수된 실내 환수 공기(RA)를 외부로 배기(EA)한다.

이러한 열회수형 환기장치(110)는 도 3의 (a) 및 (b)를 통해 좀더 상세히 알 수 있는 바와 같이 환기장치 케이싱(111)과, 열교환기(112)와, 바이패스 통로(113) 및 유로선택 댐퍼(114)를 포함한다.

환기장치 케이싱(111)은 내부에 복수개의 공기 유로가 형성되어 있고, 그 외측에는 외기 포트(OA), 급기 포트(SA), 공기 회수 포트(RA) 및 배기 포트(EA)가 구비된다. 이때, 외기 포트(OA)는 급기 포트(SA)와 연결되고, 공기 회수 포트(RA)는 배기 포트(EA)와 연결된다.

열교환기(112)는 환기장치 케이싱(111) 내부의 제1 유로에 설치된다. 제1 유로는 외기와 실내 환수 공기가 모두 당해 열교환기(112)를 통과하는 유로를 의미한다. 따라서, 외기(OA)와 실내 환수 공기(RA)를 열교환시킨다.

이러한 열교환기(112)('전열교환기'라고도 함) 그 자체는 이미 공지된 것으로 공기와 공기간 열교환이 가능하면서 습기 역시 흡습할 수 있도록 보통 종이재질의 사각 형상으로 이루어진다. 물론, 열교환만 가능하다면 그 외 다른 타입도 사용 가능하다.

바이패스 통로(113)는 환기장치 케이싱(111) 내부의 제2 유로에 설치된다. 제2 유로는 실내 환수 공기가 열교환기(112)를 통과하지 않고 바로 배출되는 유로를 의미한다. 이를 위해 바이패스 통로(113)는 환기장치 케이싱(111)의 상부에 직선 경로로 설치된다.

유로선택 댐퍼(114)는 상기한 제1 유로와 제2 유로 사이에 설치되어, 실내 환수 공기의 유동 방향을 변경시킨다. 즉, 유로선택 댐퍼(114)는 전동모터에 의해 전동식으로 작동되며 공기 회수 포트(RA)측에서 제1 유로나 제2 유로를 개방한다.

이를 통해 본 발명의 열회수형 환기장치(110)는 외기 포트(OA)를 통해 유입된 외기를 급기 포트(SA)를 통해 실내로 급기하고, 공기 회수 포트(RA)를 통해 유입된 실내 환수 공기를 배기 포트(EA)를 통해 외부로 배기함으로써 환기를 가능하게 한다.

또한, 기온이 과도하게 낮은 겨울철 등에는 유로선택 댐퍼(114)를 조절하여 제1 유로를 개방함으로써, 실내 환수 공기와 외기가 열교환기(112)에서 열교환을 하게 한다. 따라서, 실내 환수 공기의 열량을 외기가 회수하고 실내의 결로를 방지한다.

또한, 전산실을 약25℃로 냉방하기에 적합한 봄, 가을 등에는 유로선택 댐퍼(114)를 조절하여 제2 유로를 개방한다. 따라서, 실내 환수 공기가 외기와 열교환을 하지 않고 바이패스 통로(113)를 통해 바로 배출되게 한다. 즉, 외기를 바로 냉방에 사용하게 한다.

한편, 열회수형 환기장치(110)의 바닥면에는 응축수를 외부로 배출하는 응축수 드레인(115)이 설치되며, 응축수 드레인(115)에는 응축수의 생성을 감지하는 누수감지센서(미도시)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 응축수가 감지되면 제어부(C)에 알려 경보를 울리게 한다.

외기공급 송풍기(120)는 열회수형 환기장치(110)의 급기측에 연결되어, 외기를 사계절 냉방부하(L)가 설치된 실내(즉, 전산실)를 향해 급기시킨다.

외기공급 송풍기(120)는 열회수형 환기장치(110)의 외부에 설치되어 급기 포트(SA)에 연결되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 열회수형 환기장치(110)의 내부에 설치되어 급기 포트(SA)에 연결되는 등 어느 경우나 가능하다.

또한, 외기공급 송풍기(120)는 제어부(C)에 의해 회전속도 등이 제어되어 송풍량이 결정되고, 외기공급 송풍기(120)를 통해 공급된 공기는 냉방장치(140)의 흡기측으로 유입된다. 따라서, 송풍량은 실내에 공급되는 급기의 양이 된다.

냉방장치(140)는 외기공급 송풍기(120)에 의해 급기된 공기를 바로 실내로 공급하거나 냉매 싸이클(압축기, 응축기 팬, 팽창밸브 및 증발기 등)을 이용하여 추가로 냉각시킨 후 실내로 공급한다.

배풍기(130)는 열회수형 환기장치(110)의 배기측에 연결되어, 실내 환수 공기를 외부로 배기시킨다.

배풍기(130) 역시 열회수형 환기장치(110)의 외부에 설치되어 배기 포트(EA)에 연결되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 열회수형 환기장치(110)의 내부에 설치되어 배기 포트(EA)에 연결되는 등 어느 경우나 가능하다.

또한, 배풍기(130)는 제어부(C)에 의해 회전속도 등이 제어되어 배풍량이 결정되고, 이러한 배풍기(130)를 통해 실내 환수 공기가 외부로 배기된다.

제어부(C)에 의해 제어되는 배풍기(130)의 배풍량은 실내 환수 공기의 유동량을 결정하고, 실내 환수 공기의 유동량은 열회수형 환기장치(110)에 구비된 열교환기(112)의 열교환율을 결정한다.

즉, 외기공급 송풍기(120)에 의한 송풍량은 실내에 공급되는 급기량을 결정함에 비해, 배풍량은 열교환율을 결정함으로써 실내에 공급되는 급기의 온도를 결정한다.

냉방장치(140)는 사계절 냉방부하(L)인 전산실 내부에 냉방을 공급하는 주된 냉방공급기로서, 일 실시예로서 CTU(Constant Temperature & humidity Unit)라고도 불리는 항온항습기가 사용된다.

이러한 냉방장치(140)는 외기공급 송풍기(120)에서 급기된 공기를 제공받으며, 급기된 공기를 냉각시키는 냉방 싸이클 및 상기 냉방 싸이클을 통과한 냉방용 공기를 사계절 냉방부하(L)가 설치된 실내로 공급하는 냉방공급 송풍기(142)를 포함한다.

도 4와 같이 냉방장치(140)는 필터(F3), CTU 열교환기(141) 및 냉방공급 송풍기(142)를 포함하고, 도 6 내지 도 8과 같이 냉매순환관을 통해 실외기와 연결되어 있다. 이때, 실외기에는 압축기 및 응축기 팬이 설치되고, CTU 열교환기(141)는 증발기로서 기능하며 이들에 의해 냉방 싸이클이 형성된다.

따라서, 외기공급 송풍기(120)에서 급기된 공기는 필터(F3)를 통과하며 정화되며, CTU 열교환기(141)(즉, 증발기)를 통과하는 과정에서 열을 빼앗기며 냉각된다. 냉각된 공기는 냉방공급 송풍기(142)에 의해 실내(즉, 전산실)로 공급된다.

만약, 실내 바닥면이 이중마루로 구성된 경우에는 실내로 공급시 이중마루(도 6 내지 도 8 참조)의 내부를 통해 실내로 공급된다.

위와 같은 구성으로 이루어진 냉방장치(140)는 겨울철 등 외기 온도가 낮아서 외기만으로 냉방이 가능한 경우에는 냉방 싸이클을 정지시켜 에너지를 절감하고, 냉방공급 송풍기(142)만을 가동시킨다.

또한, 여름철 등 외기 온도가 너무 높은 경우(예: 실내 설정온도인 25℃ 초과)에는 외기를 냉방에 사용하지 못하므로, 냉방 싸이클을 풀(full) 가동한다. 즉, 냉방장치(140)에서 전체 냉방부하를 감당하는 전체 부하로 운전한다.

또한, 외기 온도가 봄, 가을 등 중간 정도의 온도인 경우에는 당해 냉방장치(140)와 외기를 함께 이용함으로써, 냉방장치(140)에서 일부 냉방부하를 감당하는 부분 부하로 운전한다. 이러한 본 발명의 운전모드는 아래에서 좀더 상세히 설명한다.

압력조절팬(150)(EFU: Exhaust Fan Unit)은 실내 압력을 적정상태로 유지시키는 것이고, 제1 차압센서(151) 및 제2 차압센서(152)는 압력조절팬(150)의 회전수나 회전속도를 조절하는 기준을 제공한다.

이를 위해 압력조절팬(150)은 실내 공기를 흡기하여 실외로 배출하는 방향으로 설치되고, 제1 차압센서(151)는 실내의 압력을 검출하며, 제2 차압센서(152)는 실외의 압력을 검출한다. 제1 차압센서(151)와 제2 차압센서(152)의 검출값(즉, 차압)은 압력조절팬(150)으로 직접 제공되거나 제어부(C)를 통해 제공된다.

본 발명은 배풍기(130)에 의한 실외 배풍량이 항상 외기공급 송풍기(120)에 의한 실내 송풍량보다 같거나 작은 범위 내에서 작동된다. 따라서, 실내의 압력이 실외보다 낮은 음압을 방지하여 외부에서 먼지 등이 끌려 들어오는 것을 방지한다.

그러나, 실내가 음압이 되는 것을 방지하는 한도 내에서 실내의 압력을 적절히 조절할 필요가 있다. 따라서, 압력조절팬(150)을 통해 자연 배풍을 돕는다. 압력조절팬(150)은 실외 배풍량이 실내 송풍량보다 작아서 실내가 양압으로 되는 경우에 특히 유용하다.

배기챔버(160)는 실내에서 실외로 배출되는 공기에 포함된 열량을 회수하기 용이하도록 배출 공기가 집중되는 통로를 제공한다. 따라서, 배풍기(130)에 의해 배풍되는 공기는 물론, 압력조절팬(150)에 의해 배풍되는 공기도 배기챔버(160)를 통과하여 실외로 배출된다.

전동댐퍼(161)는 배기챔버(160)를 통해 배출되는 공기의 유동량 및 방향을 조절함으로써, 히트펌프(170)를 통과하는 경우와 그렇지 않고 바로 실외로 배출되는 경우를 선택적으로 조절한다.

이를 위해, 도 6 내지 도 8과 같이 전동댐퍼(161)는 배기챔버(160)와 히트펌프(170)(더욱 상세히는 히트펌프의 증발기) 사이에 설치되고, 아울러 전동댐퍼(161)의 출력측은 히트펌프(170) 측과 실외측에 각각 연결된다.

히트펌프(170)는 공지된 바와 같이 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 냉매 싸이클을 형성한다. 다만, 본 발명에서는 히트펌프(170)의 증발기를 전동댐퍼(161)의 출력측에 배치하여 배기중인 공기에 포함된 열을 회수하고, 이를 난방에 사용한다.

즉, 히트펌프(170)는 그에 적합한 최적효율이 있으므로 현장 환경에 따라 배출공기를 100% 이용하거나 일부만 이용하거나 혹은 사용하지 않는데, 겨울철에 난방을 하는 경우 실외의 차가운 공기 대신 실외로 배출되는 공기의 폐열을 흡수하여 사용한다.

이를 위해 히트펌프(170)의 증발기는 배기챔버(160)를 통해 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하는 열교환형 물관으로 구성된다. 열교환형 물관은 열교환코일 형상으로 이루어지며 배출공기와의 접촉에 의해 열을 흡수한다.

축열조(180)는 온수를 저장하는 것으로, 히트펌프(170)의 가동에 의해 생성된 온수를 공급받는다. 축열조(180)와 히트펌프(170)의 증발기는 순환관을 통해 서로 연결되어 있어서 히트펌프(170)에서 가열된 물은 축열조(180)로 회수된다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 축열조(180)에 저장된 물은 난방부하에 사용되는데, 일 예로 난방부하는 겨울철의 사무실이며, 축열조(180)의 물이 공지의 난방장치(FCU: Fan Coil Unit)를 순환하는 동안 송풍을 함으로써 난방을 제공한다.

한편, 도 8과 같이 여름철에 사무실을 냉방하는 경우에는 별도의 에어컨(A/C)을 사용하여 사무실을 냉방한다. 여름철에는 저온의 공기를 이용하여 히트펌프(170) 효율을 향상시켜야 하므로 히트펌프(170) 대신 별도의 에어컨을 사용한다.

제어부(C)는 냉방장치(140)(예: CTU)의 냉방 싸이클 가동, 열회수형 환기장치(110)의 유로선택 댐퍼(114)의 동작, 외기공급 송풍기(120)의 송풍량 및 배풍기(130)의 배풍량을 제어한다. 물론, 전동댐퍼(161) 및 히트펌프(170) 등을 포함하여 시스템 전반도 제어한다.

이때 제어부(C)는 온/습도 센서(S) 및 설정 조작부(B)로부터 각종 정보를 제공받아 이를 기초로 후술하는 바와 같이 운전 모드를 결정한다.

온/습도 센서(S)에는 도 2와 같이 외기의 온도를 감지하는 외기온도 감지센서(S1), 급기온도를 감지하는 급기온도 감지센서(S2), 실내의 온도를 감지하는 실내온도 감지센서(S3), 실내의 습도를 감지하는 실내습도 감지센서(S4) 등이 있다.

설정 조작부(B)(예: 컨트롤 박스)는 관리자가 버튼 조작 등을 통해 입력한 설정 급기온도(Tsa), 외기 상한온도(Tth) 및 실내 설정온도(Troom)에 대한 값들을 제공받는다. 필요에 따라서는 외기 최저온도 등도 제공받는다.

일 예로, 설정 급기온도(Tsa)는 약 15℃로 설정되고, 외기 상한온도(Tth)는 약 20℃로 설정되며, 실내 설정온도(Troom)는 약 25℃로 설정된다. 본 발명에서는 이들 설정값에 의해 운전모드가 결정된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 시스템 전체 수준에서 외기냉방 모드, 복합냉방 모드 및 냉방기 모드로 분류된다. 또한, 그 하위의 열회수형 환기장치(110) 수준에서 일반모드, 전열모드 및 운전정지 모드로 분류된다. 이러한 각 모드들은 자동으로 선택되거나 관리자에 의해 수동으로 선택된다.

외기냉방 모드는 외기만을 이용하여 사계절 냉방부하(L)를 냉방하는 것으로, 열회수형 환기장치(110)만을 이용하고 냉방장치(140)는 운전정지된다. 이때, 외기냉방 모드는 그 하위 수준에서 일반모드와 전열모드로 구분된다. 따라서, '외기냉방 일반모드' 및 '외기냉방 전열모드'로 분류된다.

'외기냉방 전열모드'는 외기의 온도(Toa)가 설정된 급기온도(Tsa: 약 15℃) 이하인 경우에 선택되고, '외기냉방 일반모드'는 외기의 온도(Toa)가 설정된 급기온도 초과 외기 상한온도(Tth: 약 20℃) 이하인 경우에 선택된다.

다만, 설정된 급기온도(Tsa)는 약간의 오차를 고려할 수 있으며, 이는 후술할 외기 상한온도 등 다른 설정온도의 경우에도 마찬가지이다.

다음, 복합냉방 모드는 외기와 냉방장치(140)를 모두 이용하여 사계절 냉방부하(L)를 냉방하는 것으로, 냉방장치(140)가 전체 냉방부하의 일부분을 분담하는 점에서 부분 부하 모드에 해당한다. 복합냉방 모드에서는 그 하위 모드로서 일반모드로만 운전된다.

이러한 복합냉방 모드는 외기의 온도(Toa)가 상기한 외기 상한온도(Tth) 초과 실내 설정온도(Troom: 약 25℃) 이하인 경우 선택된다. 외기의 온도(Toa)가 다소 높아서 외기만으로 실내의 전체 열용량을 모두 감당하기 어려운 경우에는 냉방장치(140)도 함께 가동시키는 것이다.

다음, 냉방기 모드는 여름철 등 외기의 온도(Toa)가 높은 경우에 외기를 사용하지 않고 오직 냉방장치(140)만을 이용하여 사계절 냉방부하(L)를 냉방하는 것이다. 냉방장치(140)가 냉방부하 전체를 감당하는 점에서 전체 부하 모드에 해당한다. 냉방기 모드에서는 그 하위 모드로서 운전정지 모드로만 운전된다.

이러한 냉방기 모드는 외기의 온도(Toa)가 상기한 실내 설정온도(Troom) 초과인 경우 선택된다. 여름철 등에 외기의 온도(Toa)가 실내 설정온도(Troom)인 약 25℃보다 높은 경우에는 온도가 높은 외기를 냉방에 사용할 수 없기 때문이다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명은 열회수형 환기장치(110)를 운전하는 하위의 관점에서, 실내 환수 공기가 바이패스 통로(113)를 통해 바로 배출되는 '일반모드'와, 실내 환수 공기가 외기와 열교환 후 배출되는 '전열모드' 및 적어도 외기공급 송풍기(120)를 정지시키는 '운전정지 모드'를 포함한 3가지 운전 모드가 있다.

일 예로 일반모드는 서버가 설치된 전산실의 설정 온도(약25℃)와 외기 온도가 서로 유사한 봄, 가을에 운전되는 모드이고, 전열모드는 전산실의 설정 온도보다 외기 온도가 낮은 겨울에 운전되는 모드이며, 운전정지 모드는 전산실의 설정 온도보다 외기의 온도(Toa)가 높은 여름에 운전되는 모드이다.

다만, 위와 같이 봄,가을/겨울/여름을 기준으로 운전 모드를 분류하는 것은 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 겨울에도 온도가 높은 경우에는 전열모드 대신 일반모드로 운전 가능하고, 여름에도 온도가 낮은 경우에는 운전정지 모드 대신 일반모드로 운전 가능하다.

즉, 본 발명에서는 외기가 설정된 급기온도(Tsa)(즉, 실내 희망 온도 범위)에 비해 높거나, 낮거나 혹은 그 범위 이내인지의 여부에 따라 위 3가지 운전모드 중 어느 하나가 선택된다. 물론, 필요에 따라서는 상기한 모드들의 혼합 운전도 가능하다.

이하, 도 6 내지 도 8의 각 운전 모드를 도 2를 참조하여 설명한다.

도 6은 외기냉방 모드를 도시한 것이고, 도 7은 복합냉방 모드를 도시한 것이며, 도 8은 냉방기 모드를 도시한 것이다.

먼저, 도 6과 같이 외기냉방 모드의 경우에는 열회수형 환기장치(110)를 전열모드 또는 일반모드 중 어느 하나로 작동시킨다.

이때, 외기냉방 모드 중 전열모드(즉, 외기냉방 전열모드)로 동작하는 경우는 외기의 온도(Toa)가 설정된 급기온도(Tsa) 이하인 때이다.

외기냉방 전열모드에서는 냉방장치(140)의 냉방 싸이클은 운전정지시키고, 열회수형 환기장치(110)는 전열모드가 되도록 제어한다.

이때, 제어부(C)는 외기온도 감지센서(S1)로부터 외기 온도를 제공받고, 설정된 급기온도는 설정 조작부(B)를 통해 입력받는다.

도 3의 (a)와 같이 전열모드로 운전시 열회수형 환기장치(110) 내부에 구비된 복수개의 유로를 제어하여 실내 환수 공기가 열교환기(112)를 통과하면서 외기와 열교환한다.

즉, 제어부(C)의 제어신호에 의해 유로선택 댐퍼(114)가 제1 유로측을 개방하도록 조절되면, 외기와 실내 환수 공기가 모두 열교환기(112)를 통과하면서 실내 환수 공기보다 온도가 더 낮은 외기가 열량을 회수한다.

열량이 회수된 외기는 외기공급 송풍기(120)에 의해 냉방장치(140) 측으로 급기되고, 냉방장치(140)는 냉방공급 송풍기(142)만을 이용하여 급기된 공기를 사계절 냉방부하(L)가 구비된 실내(즉, 전산실)로 공급한다.

특히, 본 발명은 외기공급 송풍기(120)의 송풍량을 고정시킨 상태에서 배풍기(130)의 배풍량을 송풍량 이하의 범위에서 가변제어하여 실제 급기온도가 상기 설정된 급기온도 이내로 되게 한다.

예컨대, 송풍량이 강(High)인 경우에는 배풍량의 가변제어 범위는 강(High)~최소이고, 송풍량이 중(Middle)인 경우에는 배풍량의 가변제어 범위는 중(Middle)~최소이며, 송풍량이 약(Low)인 경우에는 배풍량의 가변제어 범위는 약(Low)~최소가 되게 한다.

송풍량은 냉방장치(140)에서 실내로 공급되는 공기의 온도(이하, 공급온도)나 실내에서 흡입그릴을 통해 냉방장치(140)로 유입되는 실내온도(이하, 실제온도)에 따라 결정되며, 목표로 하는 온도와의 차이에 따라 송풍량을 늘이거나 줄인다.

예컨대, 외기공급 송풍기(120) 작동의 기준온도를 15℃로 설정하고, 가변온도차를 2℃로 설정하며, 비교 대상을 상기 공급온도로 설정한 경우, 공급온도가 13℃ 이하인 경우에는 송풍량을 '약'으로 설정하고, 공급온도가 13℃ 초과 17℃ 미만인 경우에는 송풍량을 '중'으로 설정하며, 공급온도가 17℃ 이상인 경우에는 송풍량을 '강'으로 설정한다.

이와 같이, 외기공급 송풍기(120)의 송풍량은 실내에 급기되는 공기의 양을 결정하는 것으로, 실내 급기에 필요한 양을 기준으로 강, 중, 약(High/Middle/Low) 중 어느 하나로 결정되고, 특히 결정된 송풍량은 고정된다.

반면, 배풍기(130)의 배풍량은 열교환율을 조절하기 위한 것으로, 일 예로 VSP(Voltage to control speed) 방식을 사용하여 배풍기(130)를 가변제어한다. 즉, 외기 온도와 설정된 급기온도의 차이에 따라 배풍기(130)의 배풍량을 비례제어한다. 이때, 외기의 온도(Toa)가 낮을수록 배풍량을 증가시키고, 외기의 온도(Toa)가 높을수록 배풍량을 감소시킨다.

배풍기(130)의 배풍량을 증가시키면 약 25℃인 실내 환수 공기의 공급량이 증가하기 때문에 더욱 많은 양의 실내 환수 공기가 낮은 온도의 외기와 열교환을 하므로 외기 온도를 크게 높인다. 반대로, 배풍량을 감소시키면 외기 온도를 상대적으로 작게 높인다.

이와 같이 본 발명은 겨울철 등에 외기의 온도(Toa)가 과도하게 낮은 경우라도 그 차가운 외기를 실내(전산실)에 결로를 발생시키지 않을 정도로 높인 후 적정 온도로 급기한다. 따라서, 겨울철에도 외기를 냉방에 사용할 수 있게 한다.

또한, 본 발명은 열교환기(112)를 통해 열교환을 하는 과정에서 외기에 포함된 습기를 흡습하기 때문에 실내에 습기가 차는 것을 방지하며, 이 역시 배풍량에 따라 조절된다.

또한, 본 발명은 배풍량이 송풍량 이하의 범위 이내에서 가변제어를 하므로, 실내에 음압이 발생하는 것을 방지한다. 따라서, 외부 먼지가 실내로 빨려 들어오는 것을 방지한다.

특히, 배풍량을 송풍량보다 작게 하면 실내가 양압이 되므로, 압력조절팬(150)인 EFU에서 적정 양압을 유지시킨다. 압력조절팬(150)은 실내의 압력이 적정상태가 되도록 자연 배풍을 하며, 제1 차압센서(151) 및 제2 차압센서(152)의 검출값에 의해 제어된다.

다만, 본 발명에서는 열회수형 환기장치(110)의 외기 유입측(즉, 외기 포트(OA))에 설치되어 외기의 온도(Toa)를 높이는 보조 히팅장치(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 보조 히팅장치는 전기히터 및 각종 열교환기가 사용될 수 있다.

외기의 온도(Toa)가 극저온인 경우에는 외기가 실내 회수 공기의 열량을 최대한 회수하더라도 설정된 최저 온도(예: 실내 결로 발생 온도)보다 낮으므로 이러한 경우에는 보조 히팅장치를 가동시켜 외기 온도를 추가로 높이는 것이다.

또한, 위에서 설명한 도 6에서 외기냉방 모드 중 일반모드(즉, 외기냉방 일반모드)로 동작하는 경우는 외기의 온도(Toa)가 설정된 급기온도(Tsa) 초과 외기 상한온도(Tth) 이하인 때이다.

외기냉방 일반모드에서는 냉방장치(140)의 냉방 싸이클은 운전정지시키고, 열회수형 환기장치(110)는 일반모드가 되도록 제어한다.

외기 온도가 실내에 결로를 발생시킬 정도로 낮지 않은 경우에는 전열모드를 통해 외기의 온도(Toa)를 적정 수준으로 높일 필요가 없으므로, 일반모드를 통해 실내 회수 공기와의 열교환 없이 바로 냉방에 사용한다.

도 3의 (b)와 같이 일반모드로 운전시 열회수형 환기장치(110) 내부에 구비된 복수개의 유로를 제어하여 실내 환수 공기가 열교환기(112)를 통과하지 않고 바로 배기된다.

즉, 제어부(C)의 제어신호에 의해 유로선택 댐퍼(114)가 제2 유로측을 개방하도록 조절되면, 실내 환수 공기가 바이패스 통로(113)를 통과하여 외기와의 열교환 없이 바로 배출된다.

이와 같이 열교환을 하지 않은 외기는 외기공급 송풍기(120)에 의해 냉방장치(140) 측으로 급기되고, 냉방장치(140)는 냉방공급 송풍기(142)만을 이용하여 급기된 공기를 사계절 냉방부하(L)가 구비된 실내로 공급한다.

이때, 외기공급 송풍기(120)의 송풍량을 고정시킨 상태에서 배풍기(130)의 배풍량을 송풍량과 같아지도록 제어한다. 외기 온도를 그대로 사용하여도 실내 급기에 적합한 경우에는 외기의 온도(Toa) 조절이 불필요하므로 배풍량을 송풍량과 동일하게 조절하는 것이다.

다음, 도 7과 같이 복합냉방 모드의 경우에는 열회수형 환기장치(110)를 오직 일반모드로 작동시킨다.

복합냉방 모드에서는 냉방장치(140)의 냉방 싸이클을 가동하고, 열회수형 환기장치(110)는 상기 일반모드가 되도록 제어한다.

복합냉방 모드는 외기의 온도(Toa)가 외기 상한온도(Tth) 초과 실내 설정온도(Troom) 이하인 경우인 때이다.

냉방장치(140)는 실외기의 압축기, 응축기 팬 및 실내기의 증발기에 의해 냉방 싸이클을 형성하고, 이들이 냉매순환관에 의해 서로 연결되므로 냉방 싸이클을 가동시켜 공기를 냉각시킨다.

냉각된 공기는 냉방공급 송풍기(142)를 통해 사계절 냉방부하(L)가 설치된 실내로 공급된다.

다음, 도 8과 같이 냉방기 모드의 경우에는 열회수형 환기장치(110)를 오직 운전정지 모드로 작동시킨다.

즉, 외기의 온도(Toa)가 실내 설정온도(Troom) 초과인 경우, 냉방장치(140)의 냉방 싸이클을 가동하고, 열회수형 환기장치(110)는 운전정지시킨다.

운전정지 모드에서는 외기공급 송풍기(120)와 배풍기(130) 및 열회수형 환기장치(110) 중 적어도 외기공급 송풍기(120)의 작동을 정지시킴으로써 고온의 외기가 냉방부하(L)인 실내로 공급되지 않게 한다.

외기공급 송풍기(120)를 정지시키면 고온의 외기가 공급되지 않으므로 실내 냉방이라는 최소한의 목적이 달성된다. 배풍기(130) 및 열회수형 환기장치(110) 역시 정지시킬 수 있지만, 배기라는 일정 목적 이내에서는 작동시킬 수도 있다.

이처럼 여름철 등 외기의 온도(Toa)가 실내 설정온도(Troom)보다 높은 경우에는 실내 환수 공기와 열교환을 하여도 여전히 온도가 높기 때문에 운전을 정지시키며, 운전이 정지된 경우에는 냉방장치(140)에 전적으로 의존하여 냉방을 수행한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110: 열회수형 환기장치 111: 환기장치 케이싱
112: 열교환기(전열교환기) 113: 바이패스 통로
114: 유로선택 댐퍼 115: 응축수 드레인
120: 외기공급 송풍기 130: 배풍기
140: 냉방장치(CTU) 141: CTU 열교환기(증발기)
150: 압력조절팬(EFU) 151: 제1 차압센서(실내)
152: 제2 차압센서(실외) 160: 배기챔버
161: 전동댐퍼 170: 히트펌프
180: 축열조 C: 제어부
S: 온습도 센서 B: 설정조작부

Claims (11)

1. 외기는 실내로 급기하고, 실내 환수 공기는 실외로 배출하며, 실내 환수 공기가 외기와 열교환을 한 후 배출되는 전열모드 또는 실내 환수공기가 외기와의 열교환 없이 바이패스 경로를 통해 배출되는 일반모드 중 어느 하나로 운전되는 열회수형 환기장치(110)와;
   상기 열회수형 환기장치(110)의 급기측에 연결되어, 상기 외기를 사계절 냉방부하(L)가 설치된 실내를 향해 급기시키는 외기공급 송풍기(120)와;
   상기 외기공급 송풍기(120)에서 급기된 공기를 제공받으며, 상기 급기된 공기를 냉각시키는 냉방 싸이클 및 상기 냉방 싸이클을 통과한 냉방용 공기를 사계절 냉방부하(L)가 설치된 실내로 공급하는 냉방공급 송풍기(142)를 구비한 냉방장치(140)와;
   상기 열회수형 환기장치(110)의 배기측에 연결되어, 상기 실내 환수 공기를 외부로 배기시키는 배풍기(130); 및
   상기 외기의 온도(Toa)가 설정된 급기온도(Tsa) 이하인 경우, 상기 냉방장치(140)의 냉방 싸이클은 운전정지시키고, 상기 열회수형 환기장치(110)는 상기 전열모드가 되도록 제어하여 외기냉방 전열모드로 운전되게 하는 제어부(C);를 포함하되,
   상기 제어부(C)는,
   상기 외기의 온도(Toa)가 상기 설정된 급기온도(Tsa) 초과 외기 상한온도(Tth) 이하인 경우, 상기 냉방장치(140)의 냉방 싸이클은 운전정지시키고, 상기 열회수형 환기장치(110)는 상기 일반모드가 되도록 제어하여 외기냉방 일반모드로 운전되게 하고,
   상기 외기의 온도(Toa)가 상기 외기 상한온도(Tth) 초과 실내 설정온도(Troom) 이하인 경우, 상기 냉방장치(140)의 냉방 싸이클을 가동하고, 상기 열회수형 환기장치(110)는 상기 일반모드가 되도록 제어하여 복합냉방 모드로 운전되게 하는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(C)는,
   상기 외기의 온도(Toa)가 상기 실내 설정온도(Troom) 초과인 경우, 상기 냉방장치(140)의 냉방 싸이클을 가동하고, 상기 열회수형 환기장치(110)는 운전정지시켜 냉방기 모드로 운전되게 하는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부(C)는 상기 열회수형 환기장치(110)를 전열모드로 제어시,
   상기 열회수형 환기장치(110) 내부에 구비된 복수개의 유로를 제어하여 상기 실내 환수 공기가 열교환기(112)를 통과하면서 외기와 열교환하게 하고,
   상기 외기공급 송풍기(120)의 송풍량을 고정시킨 상태에서 상기 배풍기(130)의 배풍량을 상기 송풍량 이하의 범위에서 가변제어하여,
   실제 급기온도가 상기 설정된 급기온도(Tsa)가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부(C)는 상기 열회수형 환기장치(110)를 전열모드로 제어시,
   상기 외기의 온도(Toa)와 설정된 급기온도(Tsa)의 차이에 따라 상기 배풍기(130)의 배풍량을 비례제어하며, 상기 외기의 온도(Toa)가 낮을수록 상기 배풍량을 증가시키고, 상기 외기의 온도(Toa)가 높을수록 상기 배풍량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
7. 제4항에 있어서,
   상기 제어부(C)는 상기 열회수형 환기장치(110)를 일반모드로 제어시,
   상기 열회수형 환기장치(110) 내부에 구비된 복수개의 유로를 제어하여 상기 실내 환수 공기가 열교환기(112)를 통과하지 않고 바이패스 되도록 하며,
   상기 외기공급 송풍기(120)의 송풍량을 고정시킨 상태에서 상기 배풍기(130)의 배풍량을 상기 송풍량과 같아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
8. 제4항에 있어서,
   상기 열회수형 환기장치(110)의 외기 유입측에 설치되어 상기 외기의 온도(Toa)를 높이는 보조 히팅장치를 더 포함하되,
   상기 제어부(C)는 상기 외기의 온도(Toa)가 설정된 최저 온도보다 낮은 경우 상기 보조 히팅장치를 작동시켜 상기 외기의 온도(Toa)를 높이는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
9. 제1항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 열회수형 환기장치(110)는,
   내부에 공기 유로가 형성된 환기장치 케이싱(111)과;
   상기 환기장치 케이싱(111) 내부의 제1 유로에 설치되며, 상기 외기(OA)와 실내 환수 공기(RA)를 열교환시키는 열교환기(112)와;
   상기 환기장치 케이싱(111) 내부의 제2 유로에 설치되며, 상기 실내 환수 공기(RA)가 상기 열교환기(112)를 통과하지 않고 바이패스되게 하는 바이패스 통로(113); 및
   상기 제1 유로와 제2 유로 사이에 설치되어, 상기 실내 환수 공기의 유동 방향을 변경시키는 유로선택 댐퍼(114);를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
10. 제1항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 실내의 압력을 측정하는 제1 차압센서(151)와;
    상기 실외의 압력을 측정하는 제2 차압센서(152); 및
    상기 제1 차압센서(151)와 제2 차압센서(152)에 의해 상기 실내의 압력이 실외의 압력보다 큰 양압이 발생한 것으로 판단시, 상기 실내의 압력이 음압이 되지않는 범위 내에서 상기 실내의 공기를 실외로 배기시키는 압력조절팬(150)(EFU: Exhaust Fan Unit);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
11. 제1항, 제4항, 제5항, 제6항, 제7항, 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    실외로 배출되는 공기를 수집하는 배기챔버(160)와;
    상기 배기챔버(160)의 출력측에 연결되며, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 포함하여 냉매 싸이클을 형성하는 히트펌프(170)와;
    온수를 저장하는 축열조(180); 및
    상기 축열조(180)에 저장된 온수를 이용하여 온수나 난방수로 공급하는 난방부하;를 더 포함하되,
    상기 히트펌프(170)의 증발기는 상기 배기챔버(160)를 통해 실외로 배출되는 공기에 포함된 폐열을 회수하여 온도가 올라간 물을 상기 축열조(180)에 공급하는 열교환형 물관으로 구성된 것을 특징으로 하는 환기 유니트를 이용한 냉난방 시스템.
    

Images