KR101608210B1 - 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법 - Google Patents

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김학근
최병남
김우중
정덕수
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Abstract

본 발명은 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 비교한 값을 바탕으로 항온항습시스템을 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 별로 구분하여, 상기 항온항습시스템을 제어한다. 또한 간접열교환기를 이용하여 내기 및 외기를 서로 간접으로 열교환 시켜, 교차오염의 우려가 없고, 적은 에너지로 실내를 년 중 항시 항온항습으로 유지할 수 있고, 외기와 내기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조가 적용되어, 간접열교환기에 분사되는 잠열수의 증발 잠열을 이용한 급기 온도 제어에 따른 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 사용에너지를 절감할 수 있으며, 측정된 외기 건구온도 또는 습구온도에 대응하여 효율적인 운전할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있는 경제적 이득이 발생하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법을 제공한다.

Description

간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법{Constant temperature and humidity system control method using an indirect heat exchange}
본 발명은 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법에 관한 것으로, 실내의 내기(RA: Return Air)를 외기(OA: Outdoor Air)와 간접 열교환 시키고, 외기(OA)의 습구온도를 기준으로 환절기, 동절기, 하절기 별로 선택적으로 외기(OA) 및 급기(SA)의 송풍량과, 간접열교환기의 잠열 냉각, 냉각코일유닛으로 급기의 재냉각으로, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 설정 온도를 이루도록 제어해 상기 실내를 항온항습으로 유지하도록 하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 데이터센터는 기업 및 개인에게 전산 설비나 네트워크 설비를 임대하거나, 고객의 설비를 유치하여 유지, 보수 등의 서비스를 제공하며, 이러한 데이터센터는 보통 통신기기를 포함하는 데이터 서버 및 데이터베이스를 탑재한 랙 복수개가 열을 이루어 설치되어 있으며, 작업자가 작업할 수 있는 작업공간을 포함하고 있다.
한편, 상기한 서버랙을 포함하는 기기는 고온에서 작동이 원활하지 않으며, 또한 작동 중에 열이 발생하기 때문에, 상기 데이터센터는 이를 냉각시키기 위한 냉각장치가 필요로 한다.
나아가 상기 데이터센터는 전자부품이나 회로의 경우 습기가 많으면 누전의 위험이 있고, 습기가 너무 적은 경우에는 정전기 발생 및 스파크 등에 의한 화재나 전자부품 파손 등의 문제가 발생할 우려가 높다.
때문에 데이터센터는 냉각 및 항온항습을 위한 공기조화장치가 설치되며, 이러한 기술의 예로 대한민국 등록특허공보 제10-0478755호, 제10-1103394호, 제10-2010-0013312호 등에는 전산실 및 랙에 설치하는 다양한 공기조화장치에 대한 기술이 공개된 바 있다.
그런데, 종래의 기술은 데이터센터를 항온항습을 유지하도록 하기 위해 외기를 인입하여 외기를 지정온도로 냉각 또는 히팅하여 공급하거나, 외기와 내기를 서로 직접 열교환이 이루어지도록 하거나, 냉매를 이용한 열교환기로 내기를 냉각하여 순환되도록 하였다.
하지만 상기한 종래의 기술은 외기 및 내기를 냉각하기 위해 별도의 냉각기 및 열교환수단을 필요로 하였고, 그리고 외기로 직접 냉각하는 경우 높은 습도를 제거하기 위해 별도의 제습수단 역시 필요로 하였으며, 에너지의 소비가 많아지게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 내기 및 외기를 간접열교환기로 서로 간접으로 열교환 시켜, 교차오염의 우려가 없고, 적은 에너지로 실내를 년 중 항시 항온항습으로 유지할 수 있도록, 외기와 내기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있고, 간접열교환기에 분사되는 잠열수의 증발 잠열을 이용하여 급기 온도 제어에 따른 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 사용에너지를 절감할 수 있으며, 측정된 외기 습구온도에 대응하여 효율적인 운전을 할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있어, 경제적 이득이 발생하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법은 실내의 내기(RA: Return Air)를 제공받아 외부에서 인입한 외기(OA: Outdoor Air)와 간접열교환기로 열교환 시킨 후, 열교환에 의해 내기(RA: Return Air)에서 전환된 급기(SA: Supply Air)를 실내로 재공급하는 항온항습시스템과; 상기 급기(SA)가 유동하는 급기통로 말단에 배치되어, 실내로 공급되는 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하는 급기온습도센서와; 상기 간접열교환기에서 외기(OA)와 열교환하여 전환된 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하는 열교환기온습도센서와; 실외에서 상기 간접열교환기로 인입되는 외기의 온도 및 습도를 측정하는 외기온습도센서; 및 상기 급기온습도센서, 열교환기온습도센서, 외기온습도센서에서 제공하는 값을 바탕으로 상기 항온항습시스템을 제어하는 제어유닛을 포함하는데, 상기 제어유닛에 급기(SA) 온도 및 간접열교환기 제어 설정치의 최대값 및 최소값을 설정하는 단계와, 외부에서 인입되는 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도를 상기 외기온습도센서로 측정하여 상기 제어유닛으로 송출하는 단계와, 상기 제어유닛이 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 서로 비교하는 단계 및 상기 제어유닛에 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 비교한 값을 바탕으로 항온항습시스템을 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 별로 구분하여, 상기 항온항습시스템을 제어한다.
이때 본 발명에 따른 상기 항온항습시스템은 간접열교환기로 인입되는 외기(OA)가 통하는 통로를 선택적으로 개폐하는 외기댐퍼와, 인입되는 외기(OA)가 간접열교환기에서 내기(RA)와 열교환한 후, 전환된 배기(EA: Exhaust Air)가 통하는 통로를 선택적으로 개폐하는 배기댐퍼와, 상기 배기통로에서 선택적으로 구동하여 배기(EA)를 외부로 송풍하는 배기송풍팬과, 상기 간접열교환기에 잠열 현상이 일어나도록, 잠열수를 선택적으로 분사하는 잠열수노즐과, 상기 급기통로에서 선택적으로 구동하여 급기(SA)를 실내로 송풍하는 급기송풍팬과, 상기 간접열교환기에서 열교환한 후, 실내로 재공급되는 급기(SA)를 선택적으로 냉각하는 냉각코일유닛을 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 서로 비교하는 단계에서, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도가 설정된 간접열교환기 제어 설정치의 최대값 보다 높으면, 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도와, 설정된 간접열교환기의 제어설정 최소 값을 비교하는 단계를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도와, 설정된 간접열교환기의 최소 값을 비교하는 단계에서, 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도가 간접열교환기의 제어설정 최소 값보다 높으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 환절기모드로 제어하는 단계 및 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도가 간접열교환기의 제어설정 최소 값보다 낮으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 동절기모드로 제어하는 단계를 포함한다.
여기서 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 환절기모드로 제어하는 단계는 상기 제어유닛이 외기통로 및 배기통로가 개방되도록, 외기댐버 및 배기댐퍼를 개방하는 단계와, 상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬의 구동을 제어하여 배기의 송풍량을 조절하는 단계 및 상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 잠열수노즐을 구동하여, 상기 간접열교환기에 잠열수 분사하는 단계;를 포함하여, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 배기의 송풍량 및 간접열교환기의 잠열 현상으로 제어한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 동절기모드로 제어하는 단계는 상기 제어유닛이 외기통로 및 배기통로가 개방되도록, 외기댐버 및 배기댐퍼를 개방하는 단계와, 상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬의 구동을 제어하여 배기의 송풍량을 조절하는 단계 및 상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 급기송풍팬의 구동을 제어하여 급기의 송풍량을 조절하는 단계;를 포함하여, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 상기 배기의 송풍량 및 급기의 송풍량으로 제어한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 서로 비교하는 단계에서, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도가 설정된 간접열교환기 제어 설정치의 최대값 보다 높으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 중 하절기모드로 제어하는 단계를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 하절기모드로 제어하는 단계에서는, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도에 따라 선택적으로 간접열교환기에 잠열수를 분사하여, 상기 간접열교환기에서 잠열 현상이 일어나도록 하고, 배기송풍팬을 최대치로 구동시켜, 배기(EA)의 유속을 최대치로 제어하며, 상기 간접열교환기에서 외기(OA)와 열교환하여 내기(RA)에 전환된 간접열교환기의 급기(SA) 온도를 열교환기온습도센서로 측정하여, 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 상기 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하는 단계에서, 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 낮으면, 상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 냉각코일유닛을 구동하는 단계를 포함하고, 상기 냉각코일유닛에는 복합밸브가 포함되는데, 상기 복합밸브는 측정된 냉수 유량 값과 제어 신호의 데이터를 비교하여 밸브의 개도치를 조절함으로서 토출 온도 제어하고, 또한 측정된 냉수 유량 값은 아날로그 신호 또는 통신 데이터 값으로 시스템에서 인버터 제어하도록 해, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 배기의 송풍량 및 간접열교환기의 잠열 현상, 냉각코일유닛의 구동으로 제어한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하는 단계에서, 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 높으면, 상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬의 구동 제어하는 단계를 포함하여, 실내로 재공급되는 급기(SA)는 간접열교환기의 잠열 효과를 이용한 냉각 후, 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기의 송풍량을 조절하여 제어한다.
본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 내기 및 외기를 간접열교환기로 서로 간접으로 열교환 시켜, 교차오염의 우려가 없고, 적은 에너지로 실내를 년 중 항시 항온항습으로 유지할 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 외기와 내기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있어, 간접열교환기에 분사되는 잠열수의 증발 잠열을 이용하여 급기 온도제어에 따른 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 사용에너지를 절감할 수 있는 효과를 가진다.
셋째, 측정된 외기 건구온도 또는 습구온도에 대응하여 효율적인 운전할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있어, 경제적 이득이 발생하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 간접열교환기에 잠열수가 분사되는 과정을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어유닛이 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도를 기준으로 제어하는 구성요소들을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법의 실시 단계를 보인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템의 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 간접열교환기에 잠열수가 분사되는 과정을 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 제어유닛이 외기(OA)의 습구온도를 기준으로 제어하는 구성요소들을 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법의 실시 단계를 보인 블록도이다.
본 발명은 실내의 내기(RA: Return Air)를 외기(OA: Outdoor Air)와 간접 열교환 시키고, 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도를 기준으로 환절기, 동절기, 하절기 별로 선택적으로 외기(OA) 및 급기(SA)의 송풍량과, 열교환기의 잠열 냉각, 냉각코일유닛으로 급기(SA)의 재 냉각을 실시하여, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 설정 온도를 이루도록 제어해 상기 실내를 항온항습으로 유지하도록 하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템을 살펴보면, 상기 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템은 크게 외기블록(100), 내기블록(200), 열교환기블록(300), 배기블록(400), 급기블록(500)으로 구분되는데, 먼저 상기 외기블록(100)은 개구된 일측을 통해 외부 공기를 내부로 인입하여 외기(OA)를 타측으로 유동시키는 통로를 제공한다.
이때 상기 외기블록(100)에는 개구된 일측인 외측면에 구비되어, 외기(OA)의 인입량을 조절하는 외기댐퍼(110)를 구비한다.
그리고 상기 외기블록(100)의 상측 내부에는 가이드판(101)이 경사지게 구비되는데, 상기 가이드판(101)은 상기 열교환기블록(300) 내에서 하부에 위치하는 제1간접열교환기(310)를 통과한 내기를 상부에 위치하는 제2간접열교환기(310)로 안내하는 기능을 발한다.
또한 상기 외기블록(100) 내부에는 외기(OA: Outdoor Air)의 온도 및 습도를 측정하는 외기온습도센서(601)를 구비하여, 상기 외기온습도센서(601)에 의해 측정된 외기(OA)의 온도 및 습도 측정값을 제어유닛(600)으로 송출한다.
그리고 상기 내기블록(200)은 개구된 일측은 실내의 에어덕트와 연결되고, 일측을 통해 실내 공기를 내부로 인입하여 내기(RA: Return Air)를 타측으로 유동시키는 통로를 제공한다.
이때 상기 내기블록(200)의 타측은 상기 열교환기블록(300)의 상부와 연결되는데, 상기 내기블록(200)의 타측 내부에는 필터(210)를 구비하여, 실내로부터 송부된 내기(RA)에서 분진을 제거한다.
상기 외기블록(100)의 타측은 상기 열교환기블록(300)의 하부와 연결되고, 상기 내기블록(200)의 타측은 상기 열교환기블록(300)의 상부와 연결되는데, 상기 열교환기블록(300)는 그 내부에 구비된 간접열교환기(310)로 상기 외기블록(100) 및 내기블록(200)를 따라 인입된 외기(OA) 및 내기(RA)를 직교로 통과시키면서, 상기 외기(OA) 및 내기(RA)가 서로 열교환 되도록 하여, 상기 내기(RA)에서 냉각되어, 전환된 급기(SA)의 온도를 제어한다.
이때 상기 열교환기블록(300)의 내부에는 제1, 제2로 구분된 간접열교환기(310)를 서로 간격을 두고 상,하 수직으로 배치하며, 내기(RA) 및 외기(OA)는 십자흐름(Cross flow)으로 유동하면서 서로 열교환되도록 하는 것이 바람직하다.
상기한 제1, 제2로 구분되어, 상,하 수직으로 배치된 간접열교환기(310)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 간접열교환기(310)는 외기(OA) 및 내기(RA)가 서로 근접하여 간접으로 열교환이 이루어지도록 하는 전열격판과, 외기의 유동통로를 제공하는 제1전열부재, 내기의 유동통로를 제공하는 제2전열부재로 구성하는데, 먼저 상기 전열격판은 판 상으로 적어도 둘 이상의 복수개로 이루어지고, 복수 개로 이루진 전열격판들은 서로 일정 간격을 두고 적층되는 구조를 이룬다.
이때 서로 적층된 상기 전열격판들 사이에는 제1전열부재 및 제2전열부재가 교번으로 배치되어, 외기(OA) 및 내기(RA)의 유동통로 제공한다.
여기서 상기 제1전열부재, 제2전열부재 및 전열격판들의 표면에는 수분담체면을 구비하는 것이 바람직한데, 상기 수분담체면은 수분의 증발 잠열로 외기(OA) 및 내기(RA)의 열교환 효율을 증대하기 위함이다.
그리고 간접열교환기(310)로 수분을 공급하기 위해 도 2에 도시한 바와 같이 상기 열교환기블록(300)의 내부에 상,하 수직으로 배치된 간접열교환기(310) 사이 간격에는 잠열수노즐(320)을 구비하여, 상기 간접열교환기(310)의 수분담체면에 수분이 담체된 후 잠열이 일어나도록 잠열수를 분사하여 공급한다.
상기 잠열수노즐(320)은 외기(OA)의 온도 및 습도에 따라 선택적으로 상,하 수직으로 배치된 한 쌍의 간접열교환기(310)에 각각 잠열수를 분사하나, 여기에 한정하지 않고 외기(OA)의 온도 및 습도에 따라 선택적으로 잠열수를 분사할 수도 있다.
또한 상기 열교환기블록(300) 내부에는 외기(OA)와 열교환하여 냉각되어, 전환된 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하는 열교환기온습도센서(602)를 구비하여, 상기 열교환기온도습도센서(602)에 의해 측정된 급기(SA)의 온도 및 습도 측정값을 제어유닛(600)으로 송출한다.
그리고 상기 열교환기블록(300)의 상부에는 상기 배기블록(400)의 일측이 연결되고, 상기 열교환기블록(300)의 간접열교환기(310)에서 내기(RA)와 열교환하여 전환된 배기(EA)를 타측으로 유동시켜 외부로 배출하는 통로를 제공한다.
이때 상기 배기블록(400)의 타측인 개구된 외측면에는 배기댐퍼(410)가 구비되어, 배기(EA)의 배출량을 조절하고, 상기 배기댐퍼(410)의 전단에는 배기송풍팬(420)을 구비하여, 상기 열교환블록(300)통해 내기(RA)와 열교환하여 전환된 배기(EA)를 외부로 강제 송풍한다.
더불어 상기 열교환기블록(300)의 하부에는 급기블록(500)의 일측이 연결되는데, 상기 급기블록(500)의 타측은 상기 외기블록(100)의 타측과 대향지고, 상기 열교환기블록(300)의 간접열교환기(310)에서 외기(OA)와 열교환하여 전환된 급기(SA)를 타측으로 유동시켜 실내로 재공급하는 통로를 제공한다.
따라서 상기 급기블록(500)의 타측은 실내로 공기를 공급하는 덕트와 연결되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 급기블록(500)의 내부에는 냉각코일유닛(510)을 구비하는데, 상기 냉각코일유닛(510)은 간접열교환기(310)에서 외기와 열교환되어 전환된 급기(SA)를 선택적으로 냉각한다.
이때 상기 냉각코일유닛(510)에는 복합밸브(도시하지 않음)가 구비되어, 상기 복합밸브는 냉매 토출 온도제어를 위한 것으로, 측정된 유량 값 신호와 제어 신호의 데이터를 비교하여, 상기 복합밸브의 개도치를 조절하도록 해, 정확한 유량 제어를 통한 토출 온도제어를 수행한다.
또한 측정된 유량 값은 아날로그 신호 또는 통신 데이터 값으로 중앙제어 시스템에서 모니터링이 가능하여 부수적인 유량 측정 장치 없이도 중앙제어 시스템에서 펌프의 인버터 제어가 가능하도록 한다.
그리고 상기 냉각코일유닛(510)의 후방에는 가습수단(520)을 구비하는데, 상기 가습수단(520)은 급기(SA)에 선택적으로 가습한다.
더불어 상기 급기블록(500)의 내부에는 상기 간접열교환기(310)에서 외기(OA)와 열교환되어 전환된 급기(SA)를 실내로 강제 송풍하는 급기송풍팬(530)을 포함한다.
또한 상기 급기블록(500)의 내부에는 외기(OA)와 열교환하여 전환되어, 실내로 공급되는 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하는 급기온습도센서(603)를 구비하여, 상기 급기온도습도센서(603)에 의해 측정된 급기(SA)의 온도 및 습도 측정값을 제어유닛(600)으로 송출한다.
상기한 본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법은 상기 외기온습도센서(601), 열교환기온습도센서(602), 급기온습도센서(603)에서 제공하는 값을 바탕으로 항온항습 시스템을 제어하는 제어유닛(600)을 포함하여, 상기 제어유닛(600)이 상기 외기온습도센서(601), 열교환기온습도센서(602) 및 급기온습도센서(603)에서 인가하는 측정값을 바탕으로 상기 제어유닛(600)이 외기(OA) 및 내기(RA)를 간접열교환기(310)로 서로 열교환 시키고, 외기댐퍼(110) 및 배기댐퍼(410), 잠열수노즐(320), 배기송풍팬(420), 냉각코일유닛(510), 급기송풍팬(530)을 제어한다.
본 발명에 따른 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법의 실시를 단계별로 살펴보면 다음과 같다.
도 4를 참조하면 먼저 a)단계로, 상기 제어유닛(600)에 실내로 공급할 급기(SA)의 온도 및 간접열교환기(310) 제어 설정치의 최대값 및 최소값을 설정한다.(S100)
상기 설정단계에서 설정되는 급기(SA)의 온도 및 간접열교환기(310) 제어 설정치의 최대값 및 최소값은 상기 제어유닛(600)이 항온항습 시스템을 제어하기 위한 기준으로, 사용자의 설정에 의해 얼마든지 조절이 가능하다.
다음은 b)단계로, 상기 외기온습도센서(601)로 외부에서 간접열교환기(310)로 제공되는 외기(OA)의 온도 및 습도를 측정하여 제어유닛(600)으로 제공한다.(S200)
이때 상기 외기온습도센서(601)에서 측정된 측정값은 실시간으로 제어유닛(600)에 제공되는 것이 바람직하고, 상기 제어유닛(600)에 포함된 메모리부에 저장되며, 상기 제어유닛(600)은 상기 외기온습도센서(601)로 측정된 외기(OA)의 온도 및 습도를 연산하여 외기(OA) 습구온도를 산출할 수 있다.
또한 상기 외기온습도센서(601)와는 별도로, 상기 열교환기온습도센서(602)가 간접열교환기(310)를 통한 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하여 제어유닛(600)으로 제공하고, 상기 급기온습도센서(603)로 급기블록(500)을 통해 실내로 공급되는 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하여 제어유닛(600)으로 실시간 제공한다.
다음은 c)단계로, 상기 제어유닛(600)이 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 비교하고, 비교한 값을 바탕으로 항온항습시스템을 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 별로 구분하여, 상기 항온항습시스템을 제어한다.(S300)
c)단계(S300)에서는 상기 제어유닛(10)이 측정된 외기 건구온도 또는 습구온도를 기준으로 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 별로 급기(SA)의 온도를 조절하기 위한 실시를 단계별로 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저 상기 제어유닛(600)이 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도와 설정된 간접열교환기(300)의 설정치를 비교하여, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도가 설정된 간접열교환기 제어 설정치의 최대값 보다 높으면, c-1)단계로 외기(OA)의 온도와, 설정된 간접열교환기의 최소 온도를 비교한다.(S310)
이때 상기 c-1)단계(S310)에서 상기 제어유닛(600)이 외기(OA)의 온도와, 설정된 간접열교환기(310)의 제어 설정치 최소 값을 비교하여, 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도가 간접열교환기(310)의 제어 설정치 최소 값보다 높으면, c-2)단계인 상기 제어유닛(600)이 상기 항온항습시스템을 환절기모드로 제어한다.(S320)
그리고 상기 제어유닛(600)이 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도와, 설정된 간접열교환기(310)의 제어 설정치 최소 값을 비교하여, 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도가 간접열교환기의 제어 설정치 최소 값보다 낮으면, c-3)단계인 상기 제어유닛(600)이 상기 항온항습시스템을 동절기모드로 제어한다.(S330)
상기 c-2)단계(S320)인 제어유닛(600)이 상기 항온항습시스템을 환절기모드로 제어하는 단계는 상기 제어유닛(600)이 외기통로 및 배기통로가 개방되도록, 외기댐버(110) 및 배기댐퍼(410)의 개방하는 단계와, 상기 제어유닛(600)이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬(420)의 구동을 제어하여 배기(EA)의 송풍량을 조절하는 단계 및 상기 제어유닛(600)이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 잠열수노즐(320)을 구동하여, 상기 간접열교환기(310)에 잠열수 분사하는 단계를 포함한다.
따라서 상기 제어유닛(600)은 환절기모드 제어로, 상기 외기온습도센서(601)에 의해 측정된 외기(OA)의 온도 및 습도에 따른 건구온도 또는 습구온도를 바탕으로, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 배기(EA)의 송풍량 및 간접열교환기(310)의 잠열 현상으로 제어한다.
상기 c-3)단계(S330)인 제어유닛(600)이 상기 항온항습시스템을 동절기모드로 제어하는 단계는 상기 제어유닛(600)이 외기통로 및 배기통로가 개방되도록, 외기댐버(110) 및 배기댐퍼(410)의 개방하는 단계와, 상기 제어유닛(600)이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬(420)의 구동을 제어하여 배기(EA)의 송풍량을 조절하는 단계 및 상기 제어유닛(600)이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 급기송풍팬(530)의 구동을 제어하여 급기(SA)의 송풍량을 조절하는 단계를 포함한다.
따라서 상기 제어유닛(10)은 동절기모드 제어로, 상기 외기온습도센서(601)에 의해 측정된 외기(OA)의 온도 및 습도에 따른 건구온도 또는 습구온도를 바탕으로, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 상기 배기(EA)의 송풍량 및 급기(SA)의 송풍량으로 제어한다.
즉 다시 말해 상기 간접열교환기(310)를 통한 외기(OA) 및 내기(RA)의 송풍량으로 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 제어한다.
더불어 상기 제어유닛(600)이 설정된 간접열교환기(310) 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 서로 비교하는 단계에서, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도가 설정된 간접열교환기(310) 제어 설정치의 최대값 보다 높으면, 상기 제어유닛(600)이 상기 항온항습시스템을 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 중 하절기모드로 제어한다.
d)단계로 상기 제어유닛(600)이 상기 항온항습시스템을 하절기모드로 제어하는 단계(S400)에서는, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도에 따라 선택적으로 간접열교환기(310)에 잠열수를 분사하여, 상기 간접열교환기(310)에서 잠열 현상이 일어나도록 하고, 배기송풍팬(420)을 최대치로 구동시켜, 배기(EA)의 유속을 최대치로 제어한다.
그리고 d-1)단계인 상기 간접열교환기(310)에서 외기(OA)와 열교환하여 내기(RA)에 전환된 간접열교환기(310)의 급기(SA) 온도를 열교환기온습도센서(602)로 측정하여, 측정된 간접열교환기(310)의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛(600)에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교한다.(S410)
상기 d-1)단계(S410)인 측정된 간접열교환기(310)의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛(600)에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하여, 측정된 간접열교환기(310)의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 낮으면, d-2)단계인 상기 제어유닛(600)이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 냉각코일유닛(510)을 구동한다.(S420)
따라서 상기 제어유닛(600)은 하절기모드 제어로, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 배기(EA)의 송풍량 및 간접열교환기(310)의 잠열 현상으로 제어를 하는데, 측정된 간접열교환기(310)의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 낮으면,
상기 급기블록(500)에 구비된 냉각코일유닛(510)을 구동시켜, 간접열교환기(310)에 의해 냉각된 급기(SA)를 한번 더 냉각하여 설정 급기(SA) 온도에 준하도록 제어한다.
상기 d-1)단계(S410)인 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하여, 측정된 간접열교환기(310)의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 높으면, d-3)단계인 상기 제어유닛(600)이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬(420)의 구동한다.(S430)
따라서 상기 제어유닛(600)은 하절기모드 제어로, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 배기(EA)의 송풍량 및 간접열교환기(310)의 잠열 현상으로 제어를 하는데, 측정된 간접열교환기(310)의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 낮으면, 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기(EA)의 송풍량 조절하여, 설정 급기(SA) 온도에 준하도록 제어한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 외기블록 101: 가이드판
110: 외기댐퍼 200: 내기블록
210: 필터 300: 열교환기블록
310: 간접열교환기 320: 잠열수노즐
400: 배기블록 410: 배기댐퍼
420: 배기송풍팬 500: 급기블록
510: 냉각코일유닛 520: 가습수단
530: 급기송풍팬

Claims (10)

  1. 실내의 내기(RA: Return Air)를 제공받아 외부에서 인입한 외기(OA: Outdoor Air)와 간접열교환기로 열교환 시킨 후, 열교환에 의해 내기(RA: Return Air)에서 전환된 급기(SA: Supply Air)를 실내로 재공급하는 항온항습시스템과; 상기 급기(SA)가 유동하는 급기통로 말단에 배치되어, 실내로 공급되는 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하는 급기온습도센서와; 상기 간접열교환기에서 외기(OA)와 열교환하여 전환된 급기(SA)의 온도 및 습도를 측정하는 열교환기온습도센서와; 실외에서 상기 간접열교환기로 인입되는 외기의 온도 및 습도를 측정하는 외기온습도센서; 및 상기 급기온습도센서, 열교환기온습도센서, 외기온습도센서에서 제공하는 값을 바탕으로 상기 항온항습시스템을 제어하는 제어유닛을 포함하는데,
    상기 제어유닛에 급기(SA) 온도 및 간접열교환기 제어 설정치의 최대 값 및 최소 값을 설정하는 단계;
    외부에서 인입되는 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도를 상기 외기온습도센서로 측정하여 상기 제어유닛으로 송출하는 단계;
    상기 제어유닛이 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 서로 비교하는 단계; 및
    상기 제어유닛에 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 비교한 값을 바탕으로 항온항습시스템을 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 별로 구분하여, 상기 항온항습시스템을 제어하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 항온항습시스템은
    간접열교환기로 인입되는 외기(OA)가 통하는 통로를 선택적으로 개폐하는 외기댐퍼와;
    인입되는 외기(OA)가 간접열교환기에서 내기(RA)와 열교환한 후, 전환된 배기(EA: Exhaust Air)가 통하는 통로를 선택적으로 개폐하는 배기댐퍼와;
    상기 배기통로에서 선택적으로 구동하여 배기(EA)를 외부로 송풍하는 배기송풍팬과;
    상기 간접열교환기에 잠열 현상이 일어나도록, 잠열수를 선택적으로 분사하는 잠열수노즐과;
    상기 급기통로에서 선택적으로 구동하여 급기(SA)를 실내로 송풍하는 급기송풍팬과;
    상기 간접열교환기에서 열교환한 후, 실내로 재공급되는 급기(SA)를 선택적으로 냉각하는 냉각코일유닛을 포함하는 간접열교환기를 이용한 항온항습시스템 제어방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛이 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 서로 비교하는 단계에서,
    측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도가 설정된 간접열교환기 제어 설정치의 최대값 보다 높으면,
    외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도와, 설정된 간접열교환기의 제어설정 최소 값을 비교하는 단계를 포함하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도와, 설정된 간접열교환기의 최소 값을 비교하는 단계에서,
    외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도가 간접열교환기의 제어설정 최소 값보다 높으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 환절기모드로 제어하는 단계; 및
    외기(OA)의 건구온도 또는 습구온도가 간접열교환기의 제어설정 최소 값보다 낮으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 동절기모드로 제어하는 단계를 포함하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 환절기모드로 제어하는 단계는
    상기 제어유닛이 외기통로 및 배기통로가 개방되도록, 외기댐퍼 및 배기댐퍼를 개방하는 단계;
    상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬의 구동을 제어하여 배기의 송풍량을 조절하는 단계; 및
    상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 잠열수노즐을 구동하여, 상기 간접열교환기에 잠열수 분사하는 단계;를 포함하여, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 배기의 송풍량 및 간접열교환기의 잠열 현상으로 제어하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 동절기모드로 제어하는 단계는
    상기 제어유닛이 외기통로 및 배기통로가 개방되도록, 외기댐퍼 및 배기댐퍼를 개방하는 단계;
    상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬의 구동을 제어하여 배기의 송풍량을 조절하는 단계; 및
    상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 급기송풍팬의 구동을 제어하여 급기의 송풍량을 조절하는 단계;를 포함하여, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 상기 배기의 송풍량 및 급기의 송풍량으로 제어하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어유닛이 설정된 간접열교환기 제어 설정치와, 측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도를 서로 비교하는 단계에서,
    측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도가 설정된 간접열교환기 제어 설정치의 최대값 보다 높으면,
    상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 동절기모드, 환절기모드, 하절기모드 중 하절기모드로 제어하는 단계를 포함하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 하절기모드로 제어하는 단계에서는,
    측정된 외기(OA) 건구온도 또는 습구온도에 따라 선택적으로 간접열교환기에 잠열수를 분사하여, 상기 간접열교환기에서 잠열 현상이 일어나도록 하고, 배기송풍팬을 최대치로 구동시켜, 배기(EA)의 유속을 최대치로 제어하며,
    상기 간접열교환기에서 외기(OA)와 열교환하여 내기(RA)에 전환된 간접열교환기의 급기(SA) 온도를 열교환기온습도센서로 측정하여, 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하는 단계를 포함하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하는 단계에서,
    측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 낮으면,
    상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 냉각코일유닛을 구동하는 단계를 포함하고,
    상기 냉각코일유닛에는 복합밸브가 포함되는데, 상기 복합밸브는 측정된 냉수 유량 값과 제어 신호의 데이터를 비교하여 밸브의 개도치를 조절함으로서 토출 온도 제어하고, 또한 측정된 냉수 유량 값은 아날로그 신호 또는 통신 데이터 값으로 시스템에서 인버터 제어하도록 해, 실내로 재공급되는 급기(SA)의 온도를 배기의 송풍량 및 간접열교환기의 잠열 현상, 냉각코일유닛의 구동으로 제어하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도와, 상기 제어유닛에 설정된 급기(SA) 온도를 서로 비교하는 단계에서,
    측정된 간접열교환기의 급기(SA) 온도보다 설정된 급기(SA) 온도가 높으면,
    상기 제어유닛이 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기송풍팬의 구동 제어하는 단계를 포함하여, 실내로 재공급되는 급기(SA)는 간접열교환기의 잠열 효과를 이용한 냉각 후, 측정된 급기(SA) 온도에 따라 선택적으로 배기의 송풍량을 조절하여 제어하는 간접열교환기를 이용한 항온항습 시스템 제어방법.
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