KR101542430B1 - 에너지절감형 바닥공조시스템 - Google Patents

에너지절감형 바닥공조시스템 Download PDF

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KR101542430B1
KR101542430B1 KR1020150065956A KR20150065956A KR101542430B1 KR 101542430 B1 KR101542430 B1 KR 101542430B1 KR 1020150065956 A KR1020150065956 A KR 1020150065956A KR 20150065956 A KR20150065956 A KR 20150065956A KR 101542430 B1 KR101542430 B1 KR 101542430B1
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Abstract

본 발명은 에너지절감형 바닥공조시스템에 관한 것으로, 그 목적은 공조기를 외기공조기와 존공조기로 분할 구성하고, 외기공조기는 외기의 냉각 및 가열 그리고 존공조기는 실내 환기의 냉각 및 가열에 사용되도록 함으로써 에너지를 절감할 수 있도록 한 에너지절감형 바닥공조시스템을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 공기를 냉각 또는 가열하여 공조공기를 생산하고, 생산된 공조공기를 실내 바닥에 형상된 액세스 플로어 하부로 공급하는 공조기; 및 상기 액세스 플로어 하부로 공급되는 공조공기를 실내로 분출하도록 액세스 플로어에 설치되는 하나 이상의 바닥취출장치;를 포함하는 바닥공조시스템에 있어서, 상기 공조기는, 외기를 냉각 또는 가열한 후, 액세스 플로어 하부로 공급하는 외기공조기; 및 실내로부터 배출되는 실내 환기의 일부를 냉각 또는 가열한 후, 상기 액세스 플로어 하부로 공급하는 존공조기;로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템을 제공한다.

Description

에너지절감형 바닥공조시스템{Under floor air distribution system}
본 발명은 바닥공조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외기공조기와 존공조기 및 바닥취출장치로 이루어지며, 외기공조기는 신선 외기를 액세스 플로어 하부로 공급하고, 존공조기는 실내 환기를 냉난방하여 액세스 플로어 하부로 공급하며, 바닥취출장치는 실내온도에 따라 송풍팬과 댐퍼를 비례제어하면서 풍량을 자동으로 조절하여 에너지를 절감할 수 있도록 한 에너지절감형 바닥공조시스템에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 실내의 온도가 미리 설정된 온도를 유지할 수 있도록 함으로써 사람이 생활하기에 쾌적한 환경 또는 장비의 보존이나 작동에 원활한 환경을 제공하기 위해 사용되는 장비로, 주택, 사무실, 전산실 및 각종 산업현장 등 다양한 장소에 널리 사용되고 있다.
한편, 종래 대부분의 공기조화기는 천장공조방식으로 구성되고 있으며, 상기 천장공조방식의 공기조화기는 실내 공간의 천장을 통하여 시원한 공기 또는 따뜻한 공기를 공급하는 방식으로 실내의 온도를 일정 수준으로 유지시키게 된다.
상기와 같은 천장공조방식의 경우, 천장에서 나오는 시원한 공기가 사람이 주로 활동하는 1.8m 높이 이하로 내려오기 위해서는 실내 공간의 위쪽 더운 공기를 먼저 식히고 아래로 내려와야만 되므로, 냉방효율이 저하될 수밖에 없는 단점과, 공기취출유닛과 덕트를 천장에 설치해야만 하므로 설치 및 유지보수가 용이하지 못한 것은 물론이고, 천장 상부에 충분한 여유공간이 요구됨에 따라 건축물의 공간 활용도가 저하되는 단점을 갖고 있다.
위와 같은 단점을 고려하여 바닥취출방식의 공기조화기(이하 '바닥공조시스템'이라 함)가 제안되어 사용되고 있다.
도 1은 바닥공조시스템의 구조도를 도시하고 있다.
상기 바닥공조시스템은 전선과 같은 각종 케이블의 설치를 위하여 마련된 액세스 플로어(Access floor)(1)에 설치된 하나 이상의 바닥취출장치(FTU:Floor Terminal Unit)(100)와, 상기 액세스 플로어 하부로 공조공기를 공급하는 공조기(200)로 구성된다.
한편, 종래 바닥취출장치의 일례가 공개특허공보 제10-2010-0089711호에 개시되어 있다.
도 2는 상기 특허문헌에 개시된 바닥취출장치의 구조를 보인 측면도이다.
상기 특허문헌에 개시된 바닥취출장치는 공조공기 유입구(11)와 실내공기 유입구(12) 및 배출구(13)가 형성된 케이스(10)의 내부에 팬(20)이 설치되고, 상기 공조공기 유입구(11)와 실내공기 유입구(12) 중 어느 한 유입구를 선택적으로 개방시키는 댐퍼(30)를 포함하는 것으로 구성된다.
이러한 바닥취출장치는 미도시된 공조기로부터 액세스 플로어 하부로 공급되는 공조공기가 공조공기 유입구로 유입되고, 이처럼 공조공기 유입구로 유입되는 공조공기는 팬의 작동에 의해 배출구를 통해 실내로 공급된다.
한편, 상기 댐퍼는 초기 냉방이나 난방시 실내공기 유입구를 폐쇄하고, 공조공기 유입구를 개방하여 많은 양의 공조공기가 실내로 공급될 수 있도록 함으로써, 실내의 실제온도를 가급적 빨리 설정온도에 도달하도록 유도하게 된다.
반면, 상기 댐퍼는 실내의 실제온도가 설정온도에 도달하게 되면, 공조공기 유입구와 실내공기 유입구를 실내온도 변화에 따라서 열고 닫으면서 실내로 유입되는 공조공기의 양을 조절하여 실내의 온도를 설정된 온도 수준으로 유지시키게 된다.
이처럼 종래의 바닥취출장치는 댐퍼에 의해 공조공기 유입구와 실내공기 유입구가 개방 또는 폐쇄되는 방식 즉, 100% 열림 또는 100% 닫힘이 반복되는 방식으로 풍량의 미세조절이 안되어 에너지 낭비 및 온도 불균형을 초래하는 문제점과, 유입구의 개방과 폐쇄가 이루어지는 과정에서 소음이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 실내온도가 설정온도에 도달하게 되면, 공조공기 유입구가 댐퍼에 의해 폐쇄되고, 이로 인하여 신선한 공조공기의 유입이 차단되며, 이러한 상태가 장시간 유지될 경우, 실내 공기의 오염도가 증가하게 되는 문제점이 있다.
또한, 액세스 플로어의 바닥에 존재하는 먼지와 같은 이물질이 공조공기와 함께 공조공기 유입구로 유입되고, 이처럼 유입되는 이물질을 배출구를 통해 실내로 유입될 경우, 실내 공기의 질을 저하시키게 되며, 팬 등 케이스의 내부에 설치된 부품에 부착되어 바닥취출장치를 오염시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 바닥공조시스템을 구성하는 공조기는 신선한 외기를 냉각 또는 가열하여 공조공기를 생산하는 것과 더불어 실내 환기의 일부는 배출하고, 나머지 일부는 냉각 또는 가열한 뒤, 신선한 외기와 함께 액세스 플로어 하부로 공급하도록 구성된다.
이러한 공조기는 공기와 함께 외부에서 유입되는 이물질을 여과하기 위한 필터, 유입 공기의 가열 및 냉각을 위한 히터와 냉각기, 그리고 외기와 실내 환기를 실내로 순환시킬 수 있도록 충분히 큰 용량을 갖는 송풍팬 등 다양한 설비가 구비됨에 따라 부피가 크고, 이로 인하여 공조기가 설치되는 공조실의 면적이 증대되어야만 하는 문제점이 있다.
또한, 많은 양의 공기 송풍을 위하여 대용량 송풍팬이 이용됨에 따라 송풍팬에서 소모되는 전력량이 크고, 특히 최소 공기 유입 상태인 경우에도 송풍팬에서 비교적 많은 양의 전력이 소모됨에 따라 에너지 효율이 낮은 문제점이 있다.
또한, 대용량의 송풍팬이 작동하는 과정에서 큰 소음이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 급기덕트를 통해 액세스 플로어로 공조공기를 공급하는 방식으로, 공조공기의 원활한 공급을 위하여 일정한 압력을 가해주어야만 함에 따라 에너지 소모가 상대적으로 큰 문제점이 있다.
또한, 공조기의 장애시 냉방 및 난방이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2010-0089711호 (2010.08.12. 공개) 등록특허공보 제1129859호 (2012.03.23. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 공조기를 외기공조기와 존공조기로 분할 구성하고, 외기공조기는 외기의 냉각 및 가열 그리고 존공조기는 실내 환기의 냉각 및 가열에 사용되도록 함으로써 에너지를 절감할 수 있도록 한 에너지절감형 바닥공조시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 실내 환기 중에 포함된 CO2농도를 측정하여 미리 설정된 CO2농도 보다 환기의 CO2농도가 높을 경우 외기공조기에 마련된 송풍팬의 속도를 높여 외기 유입량을 증가시키고, 반대로 환기의 CO2농도가 설정 CO2농도 보다 낮은 경우 팬속도를 감소시켜 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있도록 한 에너지절감형 바닥공조시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 바닥취출장치에 마련된 송풍팬을 제어함에 있어서, 실내온도에 따라 송풍팬과 댐퍼를 비례제어함으로써 에너지를 더욱 절약할 수 있도록 한 에너지절감형 바닥공조시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 바닥취출장치에 마련된 공조공기 유입구가 닫힌 경우에도 소량의 공조공기가 실내로 유입될 수 있도록 함으로써 실내공기의 청정도를 유지할 수 있도록 한 에너지절감형 바닥공조시스템을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 공기를 냉각 또는 가열하여 공조공기를 생산하고, 생산된 공조공기를 실내 바닥에 형상된 액세스 플로어 하부로 공급하는 공조기; 및 상기 액세스 플로어 하부로 공급되는 공조공기를 실내로 분출하도록 액세스 플로어에 설치되는 하나 이상의 바닥취출장치;를 포함하는 바닥공조시스템에 있어서, 상기 공조기는, 외기를 냉각 또는 가열한 후, 액세스 플로어 하부로 공급하는 외기공조기; 및 실내로부터 배출되는 실내 환기의 일부를 냉각 또는 가열한 후, 상기 액세스 플로어 하부로 공급하는 존공조기;로 구성되고, 상기 바닥취출장치는, 공조공기 유입구와 실내공기 유입구 및 토출구가 형성된 케이스; 정방향 회전동작에 의해 상기 공조공기 유입구를 폐쇄하고, 역방향 회전동작에 의해 상기 실내공기 유입구를 폐쇄하도록 케이스에 설치된 제1 댐퍼; 및 상기 공조공기 유입구를 통해 케이스의 내부로 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하도록 상기 케이스에 설치되는 공조공기 필터를 포함하되, 상기 공조공기 유입구는, 상기 케이스의 일측면에 형성된 제1 공조공기 유입구; 및 상기 제1 공조공기 유입구의 이웃한 곳에 위치하도록 상기 일측면에 형성되되, 제1 공조공기 유입구 보다 작은 공기유동면적을 가지며 제1 댐퍼에 상관없이 항상 개방된 상태를 유지하는 제2 공조공기 유입구;로 구성되고, 상기 공조공기 필터는 상기 제1 공조공기 유입구에 대응하도록 형성되어 제1 공조공기 유입구를 통해 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하는 제1 필터영역; 상기 제2 공조공기 유입구에 대응하도록 제1 필터영역의 이웃한 곳에 형성되어 제2 공조공기 유입구를 통해 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하는 제2 필터영역; 및 공조공기 필터의 위아래를 뒤집은 채로 케이스에 설치할 경우 상기 제2 공조공기 유입구를 폐쇄하도록 제1 필터영역의 이웃한 곳에 형성되는 차단영역;을 포함하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템을 제공한다.
한편, 상기 에너지절감형 바닥공조시스템에 있어서, 상기 존공조기는 건축물의 각층에 마련된 공조실에 각각 설치되고, 상기 외기공조기는 공조실의 외부에 설치되되, 하나의 외기 공조기가 각층에 마련된 액세스 플로어와 급기덕트를 통해 연결되어 액세스 플로어 하부로 외기를 공급하도록 구성될 수 있다.
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한편, 상기 에너지절감형 바닥공조시스템에 있어서, 상기 외기공조기로부터 공조실로 연장된 환기덕트에 설치된 배기용 비례댐퍼; 및 상기 외기공조기로부터 액세스 플로어로 연장된 급기덕트에 설치된 급기용 비례댐퍼;가 더 포함되며, 상기 배기용 비례댐퍼와 급기용 비례댐퍼는 실내로부터 배출되는 공기에 포함된 CO2 농도에 비례하여 열림 정도가 증가하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 에너지절감형 바닥공조시스템에 있어서, 상기 액세스 플로어 하부에 설치되어 액세스 플로어 하부의 공기 압력을 감지하는 압력센서; 상기 존공조기에 구비되며, 상기 압력센서에서 검출되는 압력값에 대응하여 속도가 증감하는 급기용 송풍팬;이 더 포함될 수 있다.
한편, 상기 에너지절감형 바닥공조시스템에 있어서, 상기 바닥취출장치는, 공조공기 유입구와 실내공기 유입구 및 토출구가 형성된 케이스; 상기 공조공기 유입구 및 실내공기 유입구로 공기를 유입하여 토출구로 유동시키도록 상기 케이스의 내부에 설치된 송풍팬; 정방향 회전동작에 의해 상기 공조공기 유입구를 폐쇄하고, 역방향 회전동작에 의해 상기 실내공기 유입구를 폐쇄하도록 케이스에 설치된 제1 댐퍼; 및 실내온도와 설정온도의 차이에 따라 상기 제1 댐퍼의 위치를 조절하여 공조공기 유입구가 개방되는 정도와 실내공기 유입구가 개방되는 정도를 조절하면서 공조공기의 유입량을 실내온도에 따라 비례제어하고, 더불어 상기 송풍팬의 속도를 실내온도에 따라 비례제어하는 기능을 포함하는 컨트롤 유닛;을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
한편, 상기 에너지절감형 바닥공조시스템에 있어서, 상기 바닥취출장치는, 상기 실내공기 유입구를 통해 유입되는 공기의 온도를 검출하도록 실내공기 유입구에 설치된 실내공기 온도센서; 상기 공조공기 유입구를 통해 유입되는 공조공기의 온도를 검출하도록 공조공기 유입구에 설치된 공조공기 온도센서; 및 상기 토출구를 통해 실내로 배출되는 공기의 온도를 검출하도록 토출구에 설치된 토출공기 온도센서;가 더 포함될 수 있다.
삭제
한편, 상기 에너지절감형 바닥공조시스템에 있어서, 상기 바닥취출장치는, 상기 공조공기 유입구가 형성된 케이스의 일측면과 마주하는 타측면에 형성된 송풍구; 및 상기 토출구와 송풍구 중 어느 하나를 선택적으로 폐쇄하도록 케이스에 회전 가능하게 설치된 제2 댐퍼;가 더 포함된 것으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 외기공조기와 존공조기에서 각기 냉각 또는 가열된 공기가 같은 액세스 플로어 하부로 공급되어 공조되는 방식으로, 공조효과를 증폭시켜 에너지 절감을 실현할 수 있는 효과가 있다.
더욱이 상대적으로 전력 소모가 적은 존공조기가 실내부하를 담당하도록 하고, 상대적으로 전력 소모가 큰 외기공조기는 최소환기량만 급기될 수 있도록 함으로써 에너지를 더욱 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공조기를 외기공조기와 존공조기로 분할하여 건축물에 마련된 공조실의 여건에 따라 외기공조기와 존공조기를 공조실에 함께 설치하거나, 따로 설치할 수 있으므로, 바닥시스템을 구성함에 있어서 보다 자유로운 설계가 가능하며, 공사비의 절감이 가능한 효과가 있다.
또한, 존공조기의 장애 발생시 외기공조기를 이용하여 실내 냉방이나 난방을 할 수 있으므로, 문제 발생시 냉방이나 난방이 중단됨에 따른 피해의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실내로부터 배출되는 공기의 CO2 농도에 따라 배기의 양과 급기의 양을 제어하는 방식으로, 실내 공기의 쾌적성을 유지하면서 건물 밖으로 배출되는 에너지 소모를 최소화하고, 더불어 불필요한 에너지 소모를 억제하여 에너지 절감을 실현할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 바닥공조시스템의 구조도,
도 2 는 종래 바닥취출장치의 구조를 보인 측면도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥공조시스템의 구조도,
도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바닥공조시스템의 구조도,
도 5 는 본 발명에 따른 외기공조기의 구조도,
도 6 은 본 발명에 따른 존공조기의 구조도,
도 7 은 본 발명에 따른 바닥취출장치의 사시도,
도 8 은 본 발명에 따른 바닥취출장치의 측면도,
도 9 는 제1 댐퍼가 공조공기 유입구와 실내공기 유입구의 가운데 위치하여 공조공기와 실내공기가 균형을 이룬 상태로 유입되게 한 구조도,
도 10 은 본 발명에 따른 공조공기 필터의 설치구조를 보인 사시도,
도 11 은 본 발명에 따른 공조공기 필터의 또 다른 설치구조를 보인 사시도,
도 12 는 송풍모드로 전환된 바닥취출장치의 측면도,
도 13 은 여러 개의 바닥취출장치가 액세스 플로어에 설치된 평면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바닥공조시스템의 구조도를, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바닥공조시스템의 구조도를, 도 5는 본 발명에 따른 외기공조기의 구조도를, 도 6은 본 발명에 따른 존공조기의 구조도를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 바닥공조시스템은 공기를 냉각 또는 가열하여 공조공기를 생산하고 생산된 공조공기를 실내 바닥에 형상된 액세스 플로어(1) 하부로 공급하는 공조기(200)와, 상기 액세스 플로어(1) 하부로 공급되는 공조공기를 실내로 분출하도록 액세스 플로어(1)에 설치되는 하나 이상의 바닥취출장치(100)로 구성되며, 상기 공조기(200)는 외기공조기(210)와 존공조기(230)로 분할 구성된 것으로 이루어진다.
상기 외기공조기(210)는 신선한 외기를 유입하고, 유입되는 외기중의 이물질을 제거하는 것과 더불어 공조에 요구되는 온도로 외기를 냉각 및 가열한 뒤, 액세스 플로어(1) 하부로 공급하는 것으로, 외부로 배출되는 배기의 열을 회수하여 유입 공기를 가열하는 전열 교환기(211), 외기공조기(210)의 배기측에 설치되어 배기되는 공기의 양을 제어하는 배기용 비례댐퍼(212), 외기공조기(210)의 외기 유입측에 설치되어 유입되는 외기의 양을 제어하는 급기용 비례댐퍼(213), 배기 흐름을 발생하는 배기용 송풍팬(214), 급기 흐름을 발생시키는 급기용 송풍팬(215), 유입 공기에 포함된 이물질을 처리하는 필터(216), 공기의 습도를 조절하는 가습기(217), 공기의 온도를 조절하는 냉각코일(218)과 히팅코일(219)을 포함하는 것으로 구성된다.
상기와 같은 외기공조기(210)의 기본적인 구조는 일반적으로 널리 사용되고 있는 공조기와 동일하게 구성될 수 있다.
다만, 상기 배기용 비례댐퍼(212)와 급기용 비례댐퍼(213)는 실내로부터 배출되는 공기중에 포함된 CO2 농도에 비례하여 열림 정도가 증가하도록 비례제어방식으로 구성된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 외기공조기(210)가 공조실의 외부에 설치되고, 환기덕트(241)와 급기덕트(242)를 통해 액세스 플로어 및 공조실에 연결된 경우, 환기덕트(241)에 배기용 비례댐퍼(212)가 설치되고, 급기덕트(242)에 급기용 비례댐퍼(213)가 설치되어 환기의 CO2 농도에 따라 환기와 급기의 양이 제어되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 외기공조기(210)의 말단에는 송풍팬(214)에 의해 외기공조기(210)로부터 배출되는 외기를 액세스 플로어(1) 하부로 안내하기 위한 풍향 유도장치(220)가 설치되며, 상기 풍향 유도장치(220)는 외기공조기(210)의 말단부 저면으로부터 액세스 플로어(1) 방향으로 구부러진 곡선형의 구조를 갖는 안내판으로 구성될 수 있다.
상기 존공조기(230)는 실내로부터 배출되는 실내 환기의 일부를 다시 냉각 및 가열한 뒤 액세스 플로어(1) 하부로 공급하는 것으로, 실내 환기의 냉각 및 가열을 위한 냉각코일(231)과 리히팅 코일(232), 공기의 습도 조절을 위한 가습기(233), 공기를 순환시키는 송풍팬(234)을 포함하는 것으로 구성된다.
상기와 같이 외기공조기(210)와 존공조기(230)로 공조기(200)를 분할하여 구성함에 있어서, 건축물의 각층에 마련된 공조실에 충분한 공간 확보가 가능한 경우, 외기공조기(210)와 존공조기(230)를 각층 공조실에 함께 설치하게 된다(도 3 참조).
반면, 건축물의 각층에 마련된 공조실에 충분한 공간 확보가 불가능한 경우, 공조실의 외부 즉 건축물의 외부에 하나의 외기공조기(210)를 설치하고, 각층 공조실에 존공조기(230)를 설치하되, 상기 외기공조기(210)와 각층 공조실 및 액세스 플로어를 환기덕트(241)와 급기덕트(242)로 연결할 수도 있다(도 4 참조).
참고도, 도 4와 같이 공조기를 구성할 경우, 하나의 외기공조기(210) 만 구성되는 관계로 설비비용을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
상기와 같이 외기공조기(210)와 존공조기(230)로 분할 구성된 본 발명의 공조기(200)는, 외기공조기(210)로부터 최소환기량으로 급기되는 외기가 존공조기(230)를 거친 실내 환기와 함께 액세스 플로어(1) 하부로 공급된다.
한편, 상기 외기공조기(210)에 마련된 배기용 송풍팬(214)과 급기용 송풍팬(215)의 속도는 실내로부터 배출되는 공기에 포함된 CO2 농도에 비례하여 증감하도록 구성되며, 예컨대 CO2 농도가 높은 경우에는 배기량과 급기량이 농도에 따라 비례적으로 증가하도록 송풍팬(214,215)의 속도를 증가시켜 실내 공기의 신속한 환기를 유도하고, 반대로 CO2 농도가 미리 설정된 기준치 이하인 경우 배기량과 급기량이 감소하도록 송풍팬(214,215)의 속도를 낮추어 불필요한 에너지 소모를 방지하게 된다.
상기와 같이 환기의 CO2 농도에 따라 송풍팬(214,215)의 속도가 조절되거나, 비례댐퍼(212,213)의 개도가 조절되도록 하기 위하여 환기의 CO2 농도를 검출하는 CO2 센서(250)가 더 포함되며, 상기 CO2 센서(250)는 외기공조기(210)에 마련된 배기유로(F1)에 설치되거나, 실내로부터 공기가 배출되는 유로 상에 설치될 수 있으며, 도 5에는 배기유로(F1)에 CO2 센서(250)가 설치된 구조가 도시되어 있다.
한편, 액세스 플로어(1) 하부의 공기 압력을 검출하는 압력센서(260)를 액세스 플로어(1) 하부에 설치하고, 상기 압력센서(260)에 검출되는 압력값에 비례하여 존공조기(230)에 마련된 급기용 송풍팬(234)의 속도를 증감하도록 구성될 수 있다.
아울러, 공조기(200)를 외기공조기(210)와 존공조기(230)로 구성함에 있어서, 존공조기(230)의 장애발생시, 외기공조기(210)가 존공조기(230)의 기능을 함께 수행할 수 있도록 하는 혼합댐퍼(221)가 외기공조기(210)에 더 포함될 수 있다.
상기 혼합댐퍼(221)는 외기공조기(210)에 형성된 배기유로(F1)와 급기유로(F2)의 사이에 설치되며, 존공조기(230)의 장애 발생으로 인해 존공조기(230)의 사용이 불가능한 경우, 배기유로(F1)와 급기유로(F2)의 공기 소통이 가능하도록 개방된다.
참고로, 상기 혼합댐퍼(221)가 개방된 경우, 배기유로(F1)를 통해 유동하는 공기의 일부가 급기유로(F2)로 유입되어 외기와 함께 냉각 또는 가열된 후 다시 액세스 플로어로 공급되므로, 존공조기(230)의 장애발생으로 인하여 존공조기(230)의 사용이 불가능한 경우에도 냉난방이 가능하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 바닥취출장치의 사시도를, 도 8은 본 발명에 따른 바닥취출장치의 측면도를 도시하고 있다.
상기 바닥취출장치(100)는 실내온도에 따라 송풍팬(120)의 속도를 비례제어하고, 더불어 실내공기 유입구(112) 및 공조공기 유입구(111)가 개방되는 면적을 비례제어함으로써 에너지 절감을 실현할 수 있도록 한 것으로, 케이스(110)와, 송풍팬(120)과, 제1 댐퍼(130) 및 컨트롤 유닛(140)을 포함하는 것으로 구성된다.
상기 케이스(110)는 액세스 플로어(1)에 설치되며, 공조공기 유입구(111)와 실내공기 유입구(112) 및 토출구(113)가 형성된 것으로 구성된다.
한편, 상기 공조공기 유입구(111)는 공조기(200)에서 처리된 후 액세스 플로어(1) 하부로 공급되는 공조공기(외기+실내 환기)가 유입되는 구멍으로 케이스(110)에 구비된 측면 중 액세스 플로어(1)로 유입되는 공조공기와 마주하는 방향에 위치한 측면(110a)에 위치하도록 형성되고, 상기 실내공기 유입구(112)는 케이스(110)의 상면 방향으로 개방된 구조를 갖도록 형성되되, 공조공기 유입구(111)가 형성된 측면(110a)에 인접한 위치에 형성되며, 상기 토출구(113)는 케이스(110)의 상면 방향으로 개방된 구조를 갖도록 형성되되, 상기 측면(110a)과 마주하는 측면(110b)에 인접한 위치에 형성된다.
상기 송풍팬(120)은 실내공기 유입구(112)와 토출구(113)의 사이에 위치하도록 케이스(110)의 내부에 설치되며, 이처럼 설치된 송풍팬(120)의 작동에 의하여 실내공기 유입구(112) 또는 공조공기 유입구(111)를 통해 공기가 유입되고, 유입된 공기는 토출구(113)를 통해 실내로 배출된다.
한편, 토출구(113)를 통해 배출되는 공기를 가열하기 위한 히터(150)가 케이스(110)에 더 설치될 수 있다.
상기 제1 댐퍼(130)는 공조공기 유입구(111)와 실내공기 유입구(112)를 선택적으로 폐쇄하도록 케이스(110)의 내부에 설치되며, 구체적으로는 케이스(110)에 마련된 회전축(131)을 중심으로 회전하도록 케이스(110)의 내부에 설치되며, 정방향 회전동작에 의해 공조공기 유입구(111)를 폐쇄하고, 역방향 회전동작에 의해 실내공기 유입구(112)를 폐쇄하게 된다.
한편, 상기 회전축(131)은 케이스(110)의 내부에 설치된 제1 댐퍼모터(132)와 결합되어 제1 댐퍼모터(132)의 작동에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전하도록 구성된다.
상기 컨트롤 유닛(140)은 송풍팬(120)의 속도를 제어하는 기능과, 실내온도와 설정온도의 차이에 따라 제1 댐퍼(130)의 위치를 조절하는 기능을 포함하는 것으로 구성된다.
즉, 상기 컨트롤 유닛(140)은 실내온도와 설정온도의 차이값의 크기에 따라 제1 댐퍼(130)의 위치를 조절하여 공조공기 유입구(111)와 실내공기 유입구(112)가 개방되는 정도를 조절하게 된다.
한편, 상기 컨트롤 유닛(140)에 의한 송풍팬(120) 및 제1 댐퍼(130)의 비례제어가 정확하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 케이스(110)로 유입되는 실내공기와 공조공기 및 토출공기의 온도를 검출하는 실내공기 온도센서(161)와 공조공기 온도센서(162) 및 토출공기 온도센서(163)가 더 포함된다.
상기 실내공기 온도센서(161)는 실내공기 유입구(112)를 통해 유입되는 공기의 온도를 검출하도록 실내공기 유입구(112)에 설치된다.
상기 공조공기 온도센서(162)는 공조공기 유입구(111)를 통해 유입되는 공조공기의 온도를 검출하도록 공조공기 유입구(111)에 설치된다.
상기 토출공기 온도센서(163)는 토출구(113)를 통하여 실내로 배출되는 토출공기의 온도를 검출하도록 토출구(113)에 설치된다.
한편, 상기 온도센서(161,162,163)들에서 검출되는 각 지점에 대한 온도값은 컨트롤 유닛(140)으로 전달되며, 컨트롤 유닛(140)은 실내공기 온도와 공조공기 온도 및 토출공기 온도를 비교하여 토출공기 온도가 설정온도를 추종하도록 제1 댐퍼(130)의 위치를 조절하여 실내공기 및 공조공기의 유입량을 제어하게 된다.
예컨대, 실내공기 온도와 설정온도의 차이값이 큰 경우, 많은 양의 공조공기가 실내로 투입될 수 있도록 컨트롤 유닛(140)은 실내공기 유입구(112)를 폐쇄하고, 공조공기 유입구(111)가 완전히 개방되도록 제1 댐퍼(130)를 제어하게 되며, 이와 더불어 송풍팬(120)의 속도를 증가시켜 공기의 유동량을 증기시키게 된다.
한편, 실내공기 온도와 설정온도의 차이값이 미리 설정된 범위 내에 도달한 경우, 컨트롤 유닛(140)은 실내공기 온도와 공조공기 온도의 차이를 바탕으로 설정온도에 근접한 온도의 공기가 토출구(113)로 유동할 수 있도록 제1 댐퍼(130)의 위치를 조절하여 실내공기의 유입량과 공조공기의 유입량을 조절하게 되며, 이와 더불어 송풍팬(120)의 속도를 감소시켜 공기의 유동량을 감소시키게 된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 바닥취출장치(100)는 실내온도와 설정온도의 차이에 비례하여 송풍팬(120)의 속도를 증감시키는 비례제어를 통하여 토출 풍량을 미세조절함으로써 에너지 절감을 실현할 수 있고, 더불어 실내온도에 따라 제1 댐퍼(130)의 궤도를 비례적으로 자동 조절하여 공조공기 유입구(111)와 실내공기 유입구(112)이 개도를 연속적으로 미세조절함으로써 에너지 절감을 실현할 수 있게 된다.
참고로, 도 9에는 제1 댐퍼(130)가 공조공기 유입구(111)와 실내공기 유입구(112)의 가운데 위치하여 공조공기와 실내공기가 균형을 이룬 상태로 유입되게 한 구조가 도시되어 있다.
이러한 바닥취출장치(100)에는 제1 댐퍼(130)에 의하여 공조공기 유입구(111)가 폐쇄된 경우에도 소량의 공조공기가 유입되도록 함으로써, 신선한 외부 공기의 유입 부족에 따른 실내공기의 오염도 증가를 억제하는 바이패스 기능이 더 포함된다.
상기 바이패스 기능을 구현하기 위하여 상기 공조공기 유입구(111)는 제1 공조공기 유입구(1111)와 제2 공조공기 유입구(1112)로 구성되며, 상기 공조공기 유입구(111)에는 공조공기 필터(170)가 설치된다.
보다 구체적으로, 상기 제1 공조공기 유입구(1111)는 실내의 냉방 또는 난방을 위한 공조공기가 유입되는 구멍으로, 케이스(110)의 일측면(110a)에 형성되며, 제1 댐퍼(130)에 의해 개방되거나 폐쇄된다.
상기 제2 공조공기 유입구(1112)는 제1 댐퍼(130)에 상관없이 공조공기가 실내로 공급될 수 있도록 케이스(110)의 일측면(110a)에 형성된 구멍으로, 제1 공조공기 유입구(1111)의 이웃한 위치에 형성되며, 바람직하게는 제1 공조공기 유입구(1111)의 하부에 위치하고 제1 공조공기 유입구(1111) 보다 작은 공기유동면적을 갖도록 형성된다.
상기 공조공기 필터(170)는 기본적으로 공조공기가 공조공기 유입구(111)를 통해 케이스(110)의 내부로 유입되는 과정에서 액세스 플로어(1) 바닥에 있는 먼지와 같은 이물질이 케이스(110)의 내부로 유입되는 것을 차단하도록 여과하는 것으로, 부직포 등 공지의 공기필터로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 공조공기 필터(170)는 제1 공조공기 유입구(1111)를 통해 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하도록 제1 공조공기 유입구(1111)에 대응하는 구조로 형성된 제1 필터영역(171)과, 상기 제2 공조공기 유입구(1112)를 통해 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하도록 제2 공조공기 유입구(1112)에 대응하는 구조 및 위치에 형성된 제2 필터영역(172)과, 공조공기 필터(170)를 뒤집은 채로 케이스(110)에 설치할 경우 제2 공조공기 유입구(1112)를 폐쇄하도록 제1 필터영역(171)의 이웃한 곳에 형성되는 차단영역(173)을 포함하는 것으로 구성된다.
다시 말해, 본 발명에 따른 공조공기 필터(170)는 대략 중앙부에 제1 필터영역(171)이 형성되고, 제1 필터영역(171)의 상부 또는 하부에는 제2 필터영역(172)이 형성되며, 제1 필터영역(171)의 상부 또는 하부 중 나머지 한쪽에는 차단영역(173)이 형성된 것으로 구성된다.
위와 같은 구성에 의하면, 사용자가 공조공기 필터(170)를 정상상태(제2 필터영역이 제1 필터영역의 하부에 위치하도록 한 상태)로 설치할 경우 바닥취출장치(100)는 공조공기의 바이패스 기능을 갖게 되고(도 10참조), 반대로 공조공기 필터(170)의 위아래를 뒤집은 상태(제2 필터영역이 제1 필터영역의 상부에 위치하도록 한 상태)로 설치할 경우 바닥취출장치(100)는 바이패스 기능을 상실하게 된다(도 11참조).
한편, 상기 공조공기 필터(170)와 함께 케이스(110)의 내부로 먼지 등의 이물질이 유입되는 것을 차단하여 보다 깨끗한 환경을 유지할 수 있도록 하는 실내공기 필터(181)가 포함될 수 있으며, 상기 실내공기 필터(181)는 실내공기 유입구(112)를 통해 유입되는 공기 중의 이물질을 여과하도록 실내공기 유입구(112)에 설치된다.
상기와 같은 공조공기 필터(170)와 실내공기 필터(181)로 인하여 케이스(110)의 내부로 이물질이 유입되는 것이 감소됨에 따라 케이스(110) 내부에 설치된 댐퍼와 모터 및 송풍팬과 같은 부품이 먼지 등의 이물질에 의해 오염되는 것을 최소화할 수 있으며, 유지관리의 편의성을 높일 수 있게 된다.
이와 더불어, 상기 토출구(113)를 통한 이물질의 유입을 억제하기 위하여 토출구(113)에도 필터(182)가 더 설치될 수 있으며, 상기 실내공기 필터(181)와 토출구 필터(182)는 공조공기 필터(170)와 마찬가지로 공지의 공기필터로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 바닥취출장치(100)는 액세스 플로어(1)의 내부에서 기둥과 같은 주변 구조물로 인하여 공조공기의 공급이 원활하지 못한 장소로 공조공기를 유동시키는 기능이 더 포함될 수 있다.
이러한 기능을 구현하기 위하여 케이스(110)에는 송풍구(114)가 형성되고, 상기 토출구(113)와 송풍구(114) 중 어느 하나를 선택적으로 폐쇄하는 제2 댐퍼(190)가 설치되며, 컨트롤 유닛(140)은 제2 댐퍼(190)를 이용하여 송풍구(114)를 개방하고 송풍팬(120)을 대풍량 모드로 전환하는 송풍기능이 포함된다.
보다 구체적으로, 상기 송풍구(114)는 공조공기 유입구(111)가 형성된 케이스(110)의 일측면(110a)과 마주하는 타측면(110b)에 형성된 구멍으로 이루어진다.
상기 제2 댐퍼(190)는 토출구(113)와 송풍구(114)의 사이에 위치하도록 케이스(110)에 설치되며, 컨트롤 유닛(140)의 제어신호에 따른 제2 댐퍼모터(192)의 작동에 의해 회전축(191)과 함께 회전하면서 토출구(113)와 송풍구(114) 중 어느 하나를 폐쇄하게 된다.
이러한 구조에 따르면, 사용자가 해당 바닥취출장치(100)를 송풍모드로 설정한 경우, 컨트롤 유닛(140)은 제2 댐퍼(190)를 회전시켜 토출구(113)를 폐쇄하고, 송풍구(114)를 개방하게 되며, 송풍팬(120)의 속도를 최대로 높여 공조공기 유입구(111)를 통해 유입되는 공조공기를 송풍구(114)를 통해 강하게 배출함으로써 종래 공조공기의 공급이 원활하지 못한 장소까지도 공조공기를 원활하게 공급할 수 있게 된다(도 12참조).
참고로 도 13에는 여러 개의 바닥취출장치(100)가 액세스 플로어에 설치된 평면도가 도시되어 있으며, 도 13에서와 같이 실내 구조물(S)로 인하여 A공간으로 공조공기의 공급이 원활하지 못할 경우, 실내 구조물(S) 주변에 위치한 바닥취출장치(100`)를 송풍모드로 전환하여 A공간으로 공조공기를 유동시키게 된다.
상기와 같은 바닥취출장치(100)는 실내공기의 온도에 따른 제1 댐퍼(130)와 송풍팬(120)의 비례제어를 통해 에너지를 절약하고, 바이패스 기능을 통하여 신선한 공기가 지속적으로 공급될 수 있도록 함으로써 실내공기의 오염도가 증가하는 것을 방지할 수 있으며, 송풍기능을 통하여 건축물의 구조상 공조공기의 공급이 원활하지 못한 장소까지도 공조공기를 원활하게 공급할 수 있는 특징으로 인하여 공조효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 액세스 플로어 100: 바닥취출장치
110: 케이스 111: 공조공기 유입구
1111: 제1 공조공기 유입구 1112: 제2 공조공기 유입구
112: 실내공기 유입구 113: 토출구
114: 송풍구 120: 송풍팬
130: 제1 댐퍼 140: 컨트롤 유닛
161: 실내공기 온도센서 162: 공조공기 온도센서
163: 토출공기 온도센서 170: 공조공기 필터
171: 제1 필터영역 172: 제2 필터영역
173: 차단영역 190: 제2 댐퍼
200: 공조기 210: 외기공조기
212: 배기용 비례댐퍼 213: 급기용 비례댐퍼
214: 배기용 송풍팬 215: 급기용 송풍팬
221: 혼합댐퍼 230: 존공조기
241: 환기덕트 242: 급기덕트
250: CO2 센서 260: 압력센서

Claims (8)

  1. 공기를 냉각 또는 가열하여 공조공기를 생산하고, 생산된 공조공기를 실내 바닥에 형상된 액세스 플로어(1) 하부로 공급하는 공조기(200); 및 상기 액세스 플로어(1) 하부로 공급되는 공조공기를 실내로 분출하도록 액세스 플로어(1)에 설치되는 하나 이상의 바닥취출장치(100);를 포함하는 바닥공조시스템에 있어서,
    상기 공조기(200)는, 외기를 냉각 또는 가열한 후, 액세스 플로어(1) 하부로 공급하는 외기공조기(210); 및 실내로부터 배출되는 실내 환기의 일부를 냉각 또는 가열한 후, 상기 액세스 플로어(1) 하부로 공급하는 존공조기(230);로 구성되고,
    상기 바닥취출장치(100)는, 공조공기 유입구(111)와 실내공기 유입구(112) 및 토출구(113)가 형성된 케이스(110); 정방향 회전동작에 의해 상기 공조공기 유입구(111)를 폐쇄하고, 역방향 회전동작에 의해 상기 실내공기 유입구(112)를 폐쇄하도록 케이스(110)에 설치된 제1 댐퍼(130); 및 상기 공조공기 유입구(111)를 통해 케이스(110)의 내부로 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하도록 상기 케이스(110)에 설치되는 공조공기 필터(170)를 포함하되,
    상기 공조공기 유입구(111)는, 상기 케이스(110)의 일측면(110a)에 형성된 제1 공조공기 유입구(1111); 및 상기 제1 공조공기 유입구(1111)의 이웃한 곳에 위치하도록 상기 일측면(110a)에 형성되되, 제1 공조공기 유입구(1111) 보다 작은 공기유동면적을 가지며 제1 댐퍼(130)에 상관없이 항상 개방된 상태를 유지하는 제2 공조공기 유입구(1112);로 구성되고,
    상기 공조공기 필터(170)는 상기 제1 공조공기 유입구(1111)에 대응하도록 형성되어 제1 공조공기 유입구(1111)를 통해 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하는 제1 필터영역(171); 상기 제2 공조공기 유입구(1112)에 대응하도록 제1 필터영역(171)의 이웃한 곳에 형성되어 제2 공조공기 유입구(1112)를 통해 유입되는 공조공기 중의 이물질을 여과하는 제2 필터영역(172); 및 공조공기 필터(170)의 위아래를 뒤집은 채로 케이스(110)에 설치할 경우 상기 제2 공조공기 유입구(1112)를 폐쇄하도록 제1 필터영역(171)의 이웃한 곳에 형성되는 차단영역(173);을 포함하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 존공조기(230)는 건축물의 각층에 마련된 공조실에 각각 설치되고,
    상기 외기공조기(210)는 공조실의 외부에 설치되되, 하나의 외기 공조기(210)가 각층에 마련된 액세스 플로어(1)와 급기덕트(242)를 통해 연결되어 액세스 플로어(1) 하부로 외기를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외기공조기(210)로부터 공조실로 연장된 환기덕트(241)에 설치된 배기용 비례댐퍼(212); 및
    상기 외기공조기(210)로부터 액세스 플로어(1)로 연장된 급기덕트(242)에 설치된 급기용 비례댐퍼(213);가 더 포함되며,
    상기 배기용 비례댐퍼(212)와 급기용 비례댐퍼(213)는 실내로부터 배출되는 공기에 포함된 CO2 농도에 비례하여 열림 정도가 증가하는 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 액세스 플로어(1) 하부에 설치되어 액세스 플로어(1) 하부의 공기 압력을 감지하는 압력센서(260);
    상기 존공조기(230)에 구비되며, 상기 압력센서(260)에서 검출되는 압력값에 대응하여 속도가 증감하는 급기용 송풍팬(234);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 바닥취출장치(100)는,
    공조공기 유입구(111)와 실내공기 유입구(112) 및 토출구(113)가 형성된 케이스(110);
    상기 공조공기 유입구(111) 및 실내공기 유입구(112)로 공기를 유입하여 토출구(113)로 유동시키도록 상기 케이스(110)의 내부에 설치된 송풍팬(120);
    정방향 회전동작에 의해 상기 공조공기 유입구(111)를 폐쇄하고, 역방향 회전동작에 의해 상기 실내공기 유입구(112)를 폐쇄하도록 케이스(110)에 설치된 제1 댐퍼(130); 및
    실내온도와 설정온도의 차이에 따라 상기 제1 댐퍼(130)의 위치를 조절하여 공조공기 유입구(111)가 개방되는 정도와 실내공기 유입구(112)가 개방되는 정도를 조절하면서 공조공기의 유입량을 실내온도에 따라 비례제어하고, 더불어 상기 송풍팬(120)의 속도를 실내온도에 따라 비례제어하는 기능을 포함하는 컨트롤 유닛(140);을 포함하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 바닥취출장치(100)는,
    상기 실내공기 유입구(112)를 통해 유입되는 공기의 온도를 검출하도록 실내공기 유입구(112)에 설치된 실내공기 온도센서(161);
    상기 공조공기 유입구(111)를 통해 유입되는 공조공기의 온도를 검출하도록 공조공기 유입구(111)에 설치된 공조공기 온도센서(162); 및
    상기 토출구(113)를 통해 실내로 배출되는 공기의 온도를 검출하도록 토출구(113)에 설치된 토출공기 온도센서(163);를 더 포함하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템.
  7. 삭제
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 바닥취출장치(100)는,
    상기 공조공기 유입구(111)가 형성된 케이스(110)의 일측면(110a)과 마주하는 타측면(110b)에 형성된 송풍구(114); 및
    상기 토출구(113)와 송풍구(114) 중 어느 하나를 선택적으로 폐쇄하도록 케이스(110)에 회전 가능하게 설치된 제2 댐퍼(190);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절감형 바닥공조시스템.
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