KR101770258B1 - 항온항습 공조시스템 - Google Patents

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Abstract

기존 냉방기 보다 유지비용이 낮으며, 기존 냉방기에 가중되는 냉방 부하를 분담할 수 있고, 기존 냉방기의 응축기 역할을 수행하여 계절 및 상황에 따라 기존 냉방기와 병행해서 구동함으로써 에너지 절약을 구현할 수 있는 항온항습기 공조시스템이 개시된다. 상기 항온항습기 공조시스템은 공기 흡입구와 공기 토출구가 형성되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되며 상기 공기 흡입구를 통해 실내공기를 유입시킨 뒤 상기 공기 토출구를 통해 배출하며 실내공기를 순환시키는 송풍기와, 내부에 순환되는 부동액을 통해 상기 송풍기에 의해 유입되는 공기를 냉각시키는 냉수코일과, 팽창밸브에 의해 저온 저압으로 제공되는 냉매를 통해 냉수코일을 통과해 제공되는 공기를 냉각시키는 증발기와, 상기 증발기에서 제공되는 냉매를 압축하여 고온ㅇ고압의 기체로 변환하는 압축기와, 상기 냉수코일에서 제공되는 부동액과 상기 압축기에서 제공되는 고온ㅇ고압의 냉매를 열교환을 통해 응축시켜 액화한 다음 상기 팽창밸브로 제공하는 수냉식 응축기와, 상기 냉수코일과 응축기를 거쳐 제공되는 부동액을 외기 또는 냉각수를 이용해 열교환한 다음 다시 냉수코일 측으로 제공하는 밀폐형 냉각탑과, 상기 밀폐형 냉각탑과 상기 냉수코일 및 응축기에 부동액이 순환하며 이동할 수 있도록 통로를 형성하는 냉각수 순환라인과, 상기 냉각수 순환라인과 연결되어 상기 밀폐형 냉각탑에서 열교환 되어 제공되는 부동액을 냉수코일 또는 응축기 중 적어도 하나에 선택적으로 제공하는 3방제어밸브와, 외부에서 제공되는 보급수를 가열한 다음 상기 증발기를 거쳐 외부로 배출되는 공기에 분사함으로써 공기 중 습도를 높이는 가습부 및, 상기 가습부에 제공되는 보급수를 상기 압축기에서 응축기를 향해 제공되는 고온ㅇ고압의 냉매와 열교환 시켜 상기 가습부에는 상승된 온도의 보급수를 제공하고, 상기 응축기에는 낮아진 온도의 냉매를 제공하는 보급수 열교환기를 포함한다.

Description

항온항습 공조시스템 {AIR CONDITIONING SYSTEM FOR MAINTAINING CONSTANT TEMPERATURE AND HUMIDITY}
본 발명은 실내의 온도 및 습도를 설정조건으로 일정하게 유지시키는 항온항습 공조시스템에 관한 것이다.
항온항습기는 건물 내부의 온도와 습도를 일정하게 유지할 수 있도록 고안된 것으로서, 주로 전산실, 정밀 측정실, 정밀부품 가공실, 박물관, 반도체 제조현장 등 수많은 분야에 사용되고 있다. 이러한 항온항습기는 그 장소와 사용목적에 따라 적합한 온도와 습도를 항상 일정하게 유지할 수 있어야 한다. 이러한 이유로, 항온항습기는 일 년 내내 구동되어 실내의 항온, 항습을 유지하기도 한다.
이러한 항온항습기는 실내온도에 따라 냉방 또는 난방을 통해 실내온도를 제어할 수 있다. 그 중, 냉방기는 실내온도가 설정온도에 비하여 높을 때 실내온도를 낮추기 위해 구동된다. 이와 같은 냉방기는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 이용해 실내온도를 제어한다. 그러나, 냉방기는, 구동 시 많은 에너지가 소모되며, 이로 인해 항온항습기의 유지비용이 높아진다는 문제점이 있다.
한편, 항온항습기는 냉동 사이클을 이용하여 실내온도를 낮춘다. 이와 같이 실내온도를 낮추기 위해 냉방기가 구동되면 실내습도가 낮아진다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 항온항습기는 실내습도를 일정하게 유지하기 위해 가습 또는 제습할 수 있다.
예를 들면, 제습이 필요한 상황에서 항온항습기는 냉방기를 가동해 실내습도를 낮출 수 있다.
반대로, 가습이 필요한 상황에서 항온항습기는 일정한 습도를 유지하기 위하여 외부에서 제공되는 보급수를 실내에 제공하여 실내습도를 일정하게 유지한다.
이 때, 항온항습기는 냉수를 가열해 수증기화하여 실내로 공급하는데 냉수를 수증기화하기 위해 상당한 열 에너지가 소모된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0876057호(2008.12.26 공고)
본 발명의 실시예는, 기존 냉방기에 비하여 유지비용이 낮으며, 기존 냉방기에 가중되는 냉방 부하를 분담할 수 있고, 기존 냉방기의 응축기 역할을 수행하여 계절 및 상황에 따라 기존 냉방기와 병행해서 구동함으로써 에너지 절약을 구현할 수 있는 항온항습 공조시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 실시예의 다른 목적은, 항온항습기가 실내의 습도를 일정하게 유지하기 위해 가습 시 외부에서 제공되는 보급수를 가열해서 수증기화하기(증발시키기) 전에 압축기에서 제공되는 고온ㅇ고압의 냉매와 먼저 열교환하여 보급수 온도를 높인 상태에서 가열함으로써, 외부에서 직접 공급되는 보급수를 가열하여 수증기화하는 것 보다 적은 에너지로 짧은 시간 동안 보급수를 수증기화해서 가습할 수 있는 항온항습 공조시스템을 제공하는 데 있다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공기 흡입구 및 공기 토출구를 갖는 항온항습기 본체와; 상기 항온항습기 본체의 내부에 설치되며 상기 공기 흡입구를 통해 실내의 공기를 흡입한 뒤 상기 공기 토출구를 통해 토출하여 실내의 공기를 순환시키는 송풍기와; 내부에 순환되는 부동액(냉각수)을 통해 상기 송풍기에 의해 흡입되는 공기를 냉각시키는 냉수코일과; 팽창밸브에 의해 저온ㅇ저압으로 제공되는 냉매를 통해 상기 냉수코일을 통과해 제공되는 공기를 냉각시키는 증발기와; 상기 증발기로부터의 냉매를 압축하여 고온ㅇ고압 기체로 변환하는 압축기와; 상기 압축기로부터의 고온ㅇ고압 냉매를 상기 냉수코일에서 제공되는 부동액과의 열교환을 통하여 응축시켜 액화한 후 상기 팽창밸브로 제공하는 수냉식 응축기와; 상기 냉수코일과 상기 응축기를 거쳐 제공되는 부동액을 외기 또는 냉각수를 이용해 열교환한 후 다시 냉수코일 측으로 제공하는 밀폐형 냉각탑과; 상기 밀폐형 냉각탑과 상기 냉수코일 및 응축기에 부동액이 순환하며 이동할 수 있게 통로를 형성하는 냉각수 순환라인과; 상기 냉각수 순환라인과 연결되어 상기 밀폐형 냉각탑에서 열교환되어 제공되는 부동액을 냉수코일 또는 응축기 중 적어도 하나에 선택적으로 제공함과 아울러 상기 냉수코일을 통과하는 부동액의 유량을 제어하는 3방제어밸브와; 외부에서 제공되는 보급수를 가열하며, 상기 송풍기에 의하여 상기 증발기를 거쳐 상기 공기 토출구로 향하는 공기에 가열된 보급수를 분무하여 실내의 습도를 높이는 가습부와; 상기 가습부에 제공되는 보급수를 상기 압축기로부터 상기 응축기로 제공되는 고온ㅇ고압의 냉매와 열교환시켜 상기 가습부에 상승된 온도의 보급수를 제공하고 상기 응축기에 낮아진 온도의 냉매를 제공하는 보급수 열교환기를 포함하는, 에너지 절약형 항온항습 공조시스템이 제공될 수 있다.
상기 가습부는, 상기 보급수 열교환기로부터의 보급수를 가열하는 보조 온수기와; 상기 증발기 측에 배치되며, 상기 보조 온수기를 거친 보급수가 배출되는 다수의 홀(보급수 배출구멍)을 갖는 헤더와; 상기 헤더의 홀들에 결합되어 상기 송풍기에 의하여 상기 증발기를 거쳐 상기 공기 토출구로 향하는 공기에 보급수를 분무하는 가습노즐(분무노즐)과; 상기 보조 온수기를 거쳐 상기 헤더로 제공되는 보급수의 공급량을 제어하는 보급수 공급밸브를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 밀폐형 냉각탑은, 내부에 상기 냉각수 순환라인에서 제공되는 부동액이 통과하는 열교환코일이 배치된 냉각탑 본체와; 상기 냉각탑 본체의 상부에 설치되며 상기 열교환코일에 외기를 제공하는 냉각팬과; 상기 냉각팬과 상기 열교환코일 사이에 배치되며, 상기 냉각팬에서 상기 열교환코일로 제공되는 외기와 더불어 상기 열교환코일의 내부에 순환되는 부동액과 열교환되도록 냉각수를 분사하는 냉각수 분사부와; 상기 냉각탑 본체의 하부에 배치되어 상기 냉각수 분사부에서 분사된 냉각수를 저장하는 수조와; 상기 수조 내부의 냉각수를 다시 상기 냉각수 분사부로 제공하는 냉각수 공급펌프를 포함할 수 있다.
상기 항온항습 공조시스템은, 상기 항온항습기 본체의 내부에 배치되며 상기 송풍기에 의하여 상기 공기 흡입구로 흡입된 후 상기 공기 토출구를 통하여 배출되는 공기를 가열하는 전기히터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 항온항습 공조시스템은, 상기 냉각수 순환라인 상에 설치되어 부동액을 순환시키는 냉각수 순환펌프를 더 포함할 수 있다.
일례로, 본 발명의 실시예에 따른 항온항습 공조시스템에서, 상기 공기 흡입구와 상기 공기 토출구는 상하로 배치될 수 있다. 이 때, 상기 공기 흡입구가 상대적으로 상측으로 위치될 수도 있고, 반대로 상기 공기 토출구가 상대적으로 상측으로 위치될 수도 있다. 물론, 실시조건 등에 따라서는, 상기 공기 흡입구와 상기 공기 토출구 배치방향은 상하가 아닌 좌우방향 등 기타 다른 방향으로 다양하게 변형될 수 있다.
바람직하게는, 상기 항온항습기 본체의 내부에는 상기 공기 흡입구로 흡입되어 상기 공기 토출구 측으로 흐르는 공기 흐름방향을 따라 상기 냉수코일, 상기 증발기, 상기 전기히터, 상기 가습노즐, 상기 송풍기가 순차적으로 배치된다. 이에 따라, 상기 송풍기를 작동시키면, 실내공기는 상기 공기 흡입구를 통하여 상기 항온항습기 본체의 내부로 흡입되고, 이렇게 흡입된 공기는 상기 냉수코일, 상기 증발기, 상기 전기히터, 상기 가습노즐 및 상기 송풍기를 차례로 경유한 다음 상기 공기 토출구를 통하여 실내로 토출된다.
보다 바람직하게로는, 상기 송풍기는 상기 공기 토출구 측에 위치되고, 상기 냉수코일은 상기 공기 흡입구 측에 위치된다.
상기 냉각수 순환라인은 메인라인(도 1의 도면부호 30a, 30b 및 30c 참조)과 바이패스라인(도 1의 도면부호 30d 참조)으로 구성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 메인라인은, 상기 열교환코일과 상기 냉수코일을 연결하는 제1메인라인(도 1의 도면부호 30a 참조), 상기 냉수코일과 상기 수냉식 응축기를 연결하는 제2메인라인(도 1의 도면부호 30b 참조) 및 상기 수냉식 응축기와 상기 열교환코일을 연결하는 제3메인라인(도 1의 도면부호 30c 참조)으로 구성함으로써, 상기 냉각수(부동액)를 상기 냉수코일, 상기 수냉식 응축기, 상기 열교환코일의 순으로 순환시킬 수 있다. 그리고, 상기 바이패스라인은, 상기 제1과 제2메인라인을 연결함으로써, 상기 열교환코일로부터의 냉각수를 상기 수냉식 응축기로 우회시킬 수 있다.
상기 냉각수 순환펌프는 상기 제1 또는 제3메인라인에 설치하고, 상기 3방제어밸브는 상기 제2메인라인과 상기 바이패스라인의 연결지점에 설치하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 냉각수 순환라인은 상기 냉각수가 순환과정에서 대기와 접촉되지 않는 냉각수 밀폐회로를 형성하는바, 상기 밀폐형 냉각탑에서 열교환작용으로 냉각된 냉각수는 항온항습기(상기 항온항습기 본체 및 그 내부에 설치된 구성을 포함한다.)에 공급된다. 이 때, 상기 밀폐형 냉각탑으로부터의 냉각수는, 상기 3방제어밸브의 유량제어작용에 따라, 일부 또는 전체가 상기 냉수코일을 경유한 후 상기 수냉식 응축기를 거쳐서 상기 밀폐형 냉각탑으로 되돌아올 수도 있고, 전체가 상기 수냉식 응축기로 바이패스되어 상기 냉수코일을 경유함이 없이 상기 밀폐형 냉각탑으로 되돌아올 수도 있다. 이를 보다 자세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 밀폐형 냉각탑을 거친 냉각수의 온도가 실내의 습구온도에 비하여 낮아서 상기 냉수코일의 단독운전에 의한 외기냉방이 가능한 경우, 상기 3방제어밸브는 상기 밀폐형 냉각탑으로부터의 냉각수가 상기 냉수코일을 경유한 다음 상기 수냉식 응축기를 거치도록 작동된다. 이 때, 상기 3방제어밸브는 실내의 부하조건에 따라 상기 냉수코일을 통과하는 냉각수의 유량을 증감시킨다. 즉, 상기 냉수코일에 대한 냉각수 공급유량을 상기 냉수코일의 단독운전에 의한 외기냉방에 요구되는 적정 수준으로 조절함으로써, 상기 냉수코일에 냉각수가 필요 이상으로 과도하게 공급되는 현상을 방지하는 것이다. 상기 3방제어밸브의 유량 조절작용에 따라 냉각수의 일부는 상기 냉수코일을 통과시키고 그 나머지는 상기 수냉식 응축기로 우회시키면, 상기 냉수코일의 단독운전에 의한 외기냉방을 수행하면서, 상기 냉각수를 이용한 상기 수냉식 응축기의 냉각효율을 상승시킬 수 있다.
반면, 상기 밀폐형 냉각탑으로부터의 냉각수의 온도가 실내의 습구온도에 비하여 높아서 상기 냉수코일의 단독운전에 의한 외기냉방이 사실상 불가한 경우, 상기 3방제어밸브는 상기 밀폐형 냉각탑으로부터의 냉각수가 바이패스되어 상기 수냉식 응축기를 거친 후 상기 밀폐형 냉각탑으로 되돌아오도록 작동된다.
상기 압축기, 상기 수냉식 응축기, 상기 팽창밸브 및 상기 증발기는 냉동 사이클을 구성한다. 구체적으로, 상기 압축기로부터의 냉매가 상기 보급수 열교환기를 거치면서 보급수와 열교환된 후 상기 수냉식 응축기, 상기 팽창밸브 및 상기 증발기를 차례로 거친 다음 상기 압축기로 되돌아오는 구성으로 냉동 사이클을 형성한다. 이 때, 상기 보급수 열교환기에서 이루어지는 상기 냉매와 보급수 간의 열교환작용에 의하면, 상기 수냉식 응축기가 상대적으로 낮은 온도로 유지되기 때문에, 냉동기의 성적계수를 향상시킬 수 있고, 이로써 상기 항온항습기에 소비되는 전력량을 절감할 수 있다.
한편, 상기 보급수는 상기 보급수 열교환기를 통과하는 과정에서 상기 냉매와의 열교환작용으로 온도가 상승된다. 이에 따르면, 상기 항온항습기는 한층 향상된 가습효과를 제공한다. 즉, 보급수의 온도가 실내의 습구온도 이하로 저온인 경우에 보급수가 원활하게 증발되지 않아서 가습효과가 낮아지는 문제점을 해소할 수 있는 것이다.
냉동 사이클이 형성되지 않는 경우에는 상기 보조 온수기를 작동시켜 보급수를 요구의 온도로 상승시켜서 가습량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는, 냉수코일 또는 수냉식 응축기에 중 적어도 하나에 선택적으로 열교환된 냉각수(부동액)를 제공할 수 있는 3방제어밸브를 통하여 냉수코일 또는 증발기를 중심으로 구동되는 냉방운전을 선택적으로 가동할 수 있고, 외기 온도가 높은 경우에는 증발기를 중심으로 구동되는 냉방운전 및 냉수코일을 중심으로 구동되는 냉방운전을 동시에 작동시킬 수 있다.
외기 온도가 상대적으로 낮은 봄, 가을 및 겨울철에는 상황에 따라 냉수코일 또는 증발기를 중심으로 한 냉방운전을 가동하고, 외기 온도가 상대적으로 높은 여름철에는 냉수코일 및 증발기를 중심으로 한 냉방운전을 동시에 가동함으로써, 실내온도를 신속하게 제어할 수 있다. 또한, 냉방부하가 하나의 냉방운전에 집중되는 것을 방지하여 냉각효율을 높일 수 있고, 냉방부하에 따라 적절한 냉방운전을 가동하여 에너지 소비를 줄일 수 있으므로 항온항습기의 유지비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 보급수 열교환기는, 외부에서 제공되는 보급수를 고온ㅇ고압의 냉매를 통해 가열하여 분사(분무)시키거나 또는 보조 온수기로 제공함으로써, 단순히 외부에서 제공되는 보급수를 통해 가습하는 것보다 가습효율을 높일 뿐만 아니라, 보급수를 가열하기 위해 사용되는 에너지를 절약할 수 있다. 더불어, 압축기를 통해 고온ㅇ고압의 기체화된 냉매와 보급수를 열교환함으로써 수냉식 응축기가 고온ㅇ고압의 기체화된 냉매를 열교환을 통해 응축시키기 위해 소모되는 에너지를 줄일 수 있으므로 수냉식 응축기의 효율을 높여 냉방부하를 감소시킬 수 있다는 특징적인 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 항온항습 공조시스템이 도시된 구성도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 항온항습 공조시스템의 작동이 도시된 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 항온항습 공조시스템(1)은 항온항습기 본체(10), 송풍기(20), 냉각수 순환라인(30 : 30a, 30b, 30c, 30d), 냉수코일(40), 냉매 순환라인(50), 팽창밸브(60), 증발기(70), 압축기(80), 수냉식 응축기(90), 밀폐형 냉각탑(100), 3방제어밸브(110), 가습부(120), 보급수 열교환기(130)를 포함한다. 이 때, 상기 밀폐형 냉각탑(100)을 제외한 나머지 구성의 대부분은 항온항습기를 구성한다.
상기 항온항습기 본체(10)는 실내에 배치된다. 상기 항온항습기 본체(10)의 일측에는 공기 흡입구(11)와 공기 토출구(12)가 형성된다. 예를 들면, 상기 항온항습기 본체(10)의 하부에는 공기 흡입구(11)가 형성되고, 상기 항온항습기 본체(10)의 상부에는 공기 토출구(12)가 형성될 수 있다. 물론, 이와 반대로, 상기 공기 흡입구(11)를 상측에 배치하고, 상기 공기 토출구(12)를 상기 공기 흡입구(11)에 비하여 하측에 배치할 수도 있다. 이러한 항온항습기 본체(10)는 내부에 송풍기(20), 팽창밸브(60), 증발기(70), 압축기(80), 수냉식 응축기(90), 3방제어밸브(110), 가습부(120), 보급수 열교환기(130) 등을 수용하여 항온항습기를 구성한다.
상기 송풍기(20)는, 상기 항온항습기 본체(10) 내부에 설치되며, 상기 공기 흡입구(11)를 통해 실내공기를 유입시킨 뒤 상기 공기 토출구(12)를 통해 배출하여 항온항습기 본체(10) 내부 공기와 실내공기를 순환시킬 수 있다. 상기 송풍기(20)는 팬(도시되지 않음)의 회전을 이용해 공기를 순환시킬 수 있다. 이를 위해 상기 송풍기(20)는 상기 팬(도시되지 않음)에 회전력을 제공하는 모터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 순환라인(30)은, 상기 밀폐형 냉각탑(100)과 상기 냉수코일(40) 및 수냉식 응축기(90)에 부동액(부동액 포함 냉각수)이 순환하며 이동할 수 있도록 통로를 형성할 수 있다. 이를 위해 상기 냉각수 순환라인(30)에는 내부에 부동액을 순환시키는 냉각수 순환펌프(31)를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 순환펌프(31)는 상기 냉각수 순환라인(30)과 연결되며, 상기 냉각수 순환라인(30) 내부에 충진된 부동액이 상기 냉각수 순환라인(30)을 따라 순환 될 수 있도록 유체의 흐름을 유도할 수 있다.
상기 냉수코일(40)은, 상기 항온항습기 본체(10)의 내부에 배치되며, 상기 냉각수 순환라인(30)에 의해 상기 밀폐형 냉각탑(100) 및 상기 수냉식 응축기(90)와 연결될 수 있다. 상기 냉수코일(40)을 따라 순환되는 부동액을 통해 상기 송풍기(20)에 의해 유입되는 공기를 냉각시킬 수 있다. 상기 냉수코일(40)은 열전도율이 높은 금속관으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉수코일(40)은 동, 알루미늄 등으로 형성될 수 있다. 상기 냉수코일(40)은 상기 송풍기(20)에서 유입되는 공기와 접촉되는 면적을 넓히기 위해 소정 간격으로 반복되어 절곡될 수 있다.
상기 냉매 순환라인(50)은 냉매가 이송되는 통로를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 냉매 순환라인(50)은 냉매가 상기 팽창밸브(60), 증발기(70), 압축기(80) 및 수냉식 응축기(90)를 순환하며 이동할 수 있도록 연결될 수 있다.
상기 팽창밸브(60)는, 상기 항온항습기 본체(10)의 내부에 배치되며 상기 냉매 순환라인(50)을 통해 압축기(80) 및 증발기(70)와 연결될 수 있다. 상기 팽창밸브(60)는 상기 수냉식 응축기(90)를 통해 제공되는 액화된 냉매가 기화된 후 상기 증발기(70)로 공급될 수 있도록 한다. 예를 들면 상기 팽창밸브(60)는 상기 액화된 냉매를 교축 작용에 해 증발을 일으킬 수 있는 압력까지 감압할 수 있다. 또한, 상기 팽창밸브(60)는 상기 증발기(70)에 공급되는 냉매의 양을 제어해 상기 증발기(70)가 적절한 열을 흡수할 수 있도록 할 수 있다.
상기 증발기(70)는,상기 냉매 순환라인(50)을 통해 상기 팽창밸브(60) 및 압축기(80)와 연결될 수 있으며, 상기 냉수코일(40)과 소정 간격 이격되어 수평하게 배치될 수 있다. 상기 증발기(70)는 상기 팽창밸브(60)에 의해 저온 저압으로 제공되는 냉매를 통해 냉수코일(40)을 통과해 제공되는 공기를 냉각시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 증발기(70)는 주위에 있는 공기의 열을 흡수함으로써, 공기의 온도를 낮출 수 있다.
한편, 상기 증발기(70)는 상기 냉수코일(40)을 통과해 제공되는 공기를 한 번 더 냉각시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 증발기(70)는 상기 송풍기(20)를 통해 공기 흡입구(11)에서 유입되어 상기 냉수코일(40)에서 1차로 냉각된 공기를 한 번 더 냉각할 수 있다. 이를 통해, 항온항습 공조시스템(1)은 실내의 냉방을 가속할 수 있다.
이와 다르게, 상기 증발기(70)와 상기 냉수코일(40)은 상황에 따라 각각 따로 작동하여 상기 항온항습기 본체(10)로 유입되는 공기를 냉각할 수 있다.
상기 압축기(80)는, 상기 항온항습기 본체(10)의 내부에 설치되며 상기 냉매 순환라인(50)을 통해 상기 증발기(70) 및 상기 수냉식 응축기(90)와 연결될 수 있다. 상기 압축기(80)는 상기 증발기(70)에서 제공되는 냉매를 압축하여 고온ㅇ고압의 기체로 변환해 상기 수냉식 응축기(90)로 제공할 수 있다.
상기 수냉식 응축기(90)는, 상기 냉매 순환라인(50)을 통해 상기 압축기(80) 및 상기 증발기(70)와 연결될 수 있으며, 상기 냉각수 순환라인(30) 통해 상기 냉수코일(40) 및 상기 밀폐형 냉각탑(100)과 연결될 수 있다. 상기 수냉식 응축기(90)는 상기 냉수코일(40)에서 제공되는 부동액을 이용해 상기 압축기(80)에서 제공되는 고온ㅇ고압의 냉매를 열교환을 통해 응축시켜 액화한 다음 상기 팽창밸브(60)로 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 수냉식 응축기(90)는 상기 냉수코일(40)을 순환하며 항온항습기 본체(10) 내부로 유입되는 공기와 열교환한 부동액으로 상기 압축기(80)에서 제공되는 냉매를 냉각시킬 수 있다.
상기 밀폐형 냉각탑(100)은, 건물 옥상 또는 그 밖의 건물 외부에 설치될 수 있으며, 상기 냉각수 순환라인(30)을 통하여 상기 냉수코일(40) 및 상기 수냉식 응축기(90)와 연결될 수 있다. 상기 밀폐형 냉각탑(100)은 상기 냉수코일(40)과 수냉식 응축기(90)를 거쳐 제공되는 부동액을 외기 또는 냉각수를 이용해 열교환한 다음 다시 냉수코일(40) 측으로 제공할 수 있다.
상기 밀폐형 냉각탑(100)은 냉각탑 본체(101), 열교환코일(102), 냉각팬(103), 냉각수 분사부(104), 수조(105) 및 공급펌프(106)를 포함할 수 있다.
상기 냉각탑 본체(101)는 건물의 옥상에 고정되어 설치될 수 있다. 상기 냉각탑 본체(101)는 내부가 외부로 드러나지 않도록 밀폐될 수 있다. 상기 냉각탑 본체(101)는 내부에 열교환코일(102)이 배치될 수 있다. 이외에도, 상기 냉각탑 본체(101)의 내부에는 냉각팬(103), 냉각수 분사부(104), 수조(105) 등이 설치될 수 있다.
상기 열교환코일(102)은, 상기 냉각탑 본체(101)의 내부에 배치되며 상기 밀폐형 냉각탑(100)에서 제공되는 외기 및 냉각수 중 적어도 하나을 이용해 상기 냉각수 순환라인(30)에서 제공되는 부동액과 열교환 시킬 수 있다. 구체적으로 상기 열교환 코일은 상기 냉각수 분사부(104)와 수조(105) 사이에 배치될 수 있다. 상기 열교환코일(102)은 상기 냉각수 순환라인(30)에서 제공되는 부동액이 순환되어 다시 냉각수 순환라인(30)에 공급될 수 있도록 연결된다. 즉, 상기 열교환코일(102)은 상기 수냉식 응축기(90)를 거쳐 밀폐형 냉각탑(100) 측으로 제공되는 부동액이 밀폐형 냉각탑(100) 내부에서 열교환되어 상기 냉수코일(40)이나 상기 3방제어밸브(110) 측으로 이동할 수 있도록 한다.
상기 냉각팬(103)은, 상기 냉각탑 본체(101)의 내부에 설치되며, 상기 열교환코일(102)에 외기를 제공할 수 있다. 즉 상기 냉각팬(103)을 상기 열교환코일(102)의 내부에 순환되는 부동액을 외기을 이용해 열교환 시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각팬(103)은 상기 냉각탑 본체(101)의 상부에 설치될 수 있으며 전기를 이용해 회전하는 모터(103a)와 상기 모터(103a)의 회전축에 설치되는 날개(103b)를 통해 외기를 열교환코일(102)에 제공할 수 있다.
상기 냉각수 분사부(104)는, 상기 냉각탑 본체(101) 내부에 배치된다. 구체적으로 상기 냉각수 분사부(104)는 상기 냉각팬(103)과 상기 열교환코일(102) 사이에 배치될 수 있다. 상기 냉각수 분사부(104)는 상기 열교환코일(102)에 냉각수를 분사할 수 있다. 구체적으로, 상기 냉각수 분사부(104)는 상기 냉각팬(103)에서 상기 열교환코일(102)로 제공되는 외기와 더불어 상기 열교환코일(102) 내부에 순환되는 부동액과 열교환되도록 냉각수를 분사 할 수 있다.
상기 수조(105)는, 상기 냉각탑 본체(101)의 하부에 배치되어 상기 냉각수 분사부(104)에서 분사된 냉각수를 저장한다. 구체적으로 상기 수조(105)는 상기 냉각수 분사부(104)에서 분사되어 상기 열교환코일(102)과 열교환된 다음 상기 밀폐형 냉각탑(100)의 바닥으로 낙하하는 냉각수를 저장할 수 있다. 이를 위해 상기 수조(105)는 물이 외부로 새지 않도록 형성되는 것이 바람직하며 상기 냉각수 분사부(104)를 사용하지 않을 때에는 수조(105) 내부에 저장된 냉각수를 외부로 배출할 수 있는 배출구(도시되지 않음)이 더 포함될 수 있다.
상기 공급펌프(106)는, 상기 냉각탑 본체(101)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각수 공급펌프(106)는 상기 냉각탑 본체(101)의 일측에 고정될 수 있다. 상기 냉각수 공급펌프(106)는 상기 냉각수 분사부(104)에서 상기 열교환코일(102)을 향해 분사되어 상기 수조(105)에 저장된 냉각수를 다시 상기 냉각수 분사부(104)로 제공할 수 있다. 이를 위해, 상기 냉각수 공급펌프(106)는 상기 수조(105) 및 상기 냉각수 분사부(104)와 관을 통해 연결될 수 있다.
이와 같이, 상기 밀폐형 냉각탑(100)은 상기 냉각팬(103)과 상기 냉각수 분사부(104)를 통해 상기 열교환코일(102) 내부를 순환하는 부동액을 열교환을 통해 냉각할 수 있어, 냉각 효율을 상승시킬 수 있다. 또한, 상기 밀폐형 냉각탑(100)은 계절에 따라 냉방부하가 달라지면 상기 냉각팬(103)과 냉각수 분사부(104)를 선택적으로 구동할 수 있어 효율적으로 운용이 가능하다는 장점이 있다.
상기 3방제어밸브(110), 상기 냉각수 순환라인(30)과 연결되어 상기 밀폐형 냉각탑(100)에서 열교환되어 제공되는 부동액을 냉수코일(40) 또는 수냉식 응축기(90) 중 적어도 하나에 선택적으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 3방제어밸브(110)는 상기 냉수코일(40)과 상기 수냉식 응축기(90) 사이에 연결된 냉각수 순환라인(30)의 교차지점에 설치될 수 있다. 이 때, 상기 3방제어밸브(110)가 설치된 냉각수 순환라인(30)에는 상기 밀폐형 냉각탑(100)에서 냉각된 부동액이 공급될 수 있다.
구체적으로, 상기 3방제어밸브(110)는 상기 냉각수 순환라인(30)에 순환되는 부동액을 냉수코일(40)을 거쳐 상기 수냉식 응축기(90)에 공급되도록 할 수 있다.
또는, 상기 3방제어밸브(110)는 상기 냉각수 순환라인(30)에 순환되는 부동액을 냉수코일(40)을 거치지 않고 바로 수냉식 응축기(90)로 공급될 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 상기 3방제어밸브(110)를 통해 항온항습 공조시스템(1)의 냉방운전을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 3방제어밸브(110)는 상기 냉수코일(40)에 부동액을 공급하지 않음으로써 상기 증발기(70)를 중심으로 구동되는 냉방운전만 작동될 수 있도록 한다. 이 때, 상기 3방제어밸브(110)는 상기 부동액을 상기 수냉식 응축기(90)에 제공함으로써 상기 압축기(80)로부터 제공되는 고압ㅇ고온의 냉매를 응축시켜 액화할 수 있다.
또는, 상기 3방제어밸브(110)는 부동액을 상기 냉수코일(40)을 거쳐 상기 수냉식 응축기(90)에 제공함으로써, 증발기(70)를 중심으로 구동되는 냉방운전과 냉수코일(40)을 중심으로 구동되는 냉방운전을 동시에 가동시킬 수 있다. 이는 냉방부하가 높은 여름철에 실내의 온도를 신속하게 제어할 수 있으며 냉방부하가 하나의 냉방운전에 집중되는 것을 방지해 냉각 효율을 높일 수 있고, 안정적으로 항온항습 공조시스템(1)을 운용할 수 있다.
이와 다르게, 항온항습 공조시스템(1)은 냉방부하가 적을 경우 상기 증발기(70)를 이용한 냉방운전보다 상대적으로 에너지 소비가 적은 상기 냉수코일(40)을 중심으로 구동되는 냉방운전을 통해 에너지를 절약할 수 있다. 예를 들면, 항온항습 공조시스템(1)은 봄, 가을, 겨울과 같이 냉방부하가 상대적으로 적게 요구되는 계절에 냉수코일(40)을 중심으로 구동되는 냉방운전만 작동시켜 실내의 온도를 제어할 수 있다.
상기 가습부(120)는, 외부로부터 제공되는 보급수를 가열한 다음, 이 가열된 보급수를 상기 증발기(70)를 거쳐서 실내로 토출되는 공기에 분사함으로써 공기 중 습도를 제어할 수 있다.
상기 가습부(120)는, 보급수 공급라인(121), 보조 온수기(122), 헤더(124), 가습노즐(분무노즐, 125) 및 보급수 공급밸브(123)를 포함할 수 있다.
상기 보급수 공급라인(121)은, 외부로부터 제공되는 보급수를 상기 가습부(120)에 공급할 수 있다. 상기 보급수 공급라인(121)은 상기 보급수 열교환기(130), 보조 온수기(122), 보급수 공급밸브(123) 및 헤더(124)와 연결되어 보급수를 이송할 수 있다.
상기 보조 온수기(122)는, 상기 보급수 공급라인(121)을 통하여 상기 보급수 열교환기(130) 및 보급수 공급밸브(123)와 연결될 수 있다. 상기 보조 온수기(122)는 상기 보급수 열교환기(130)에서 제공되는 보급수를 가열할 수 있다. 예를 들면, 상기 보조 온수기(122)는 상기 보급수를 실내의 습구온도 이상으로 가열한 다음 상기 헤더(124)로 공급할 수 있다. 이를 위해, 상기 보조 온수기(122)는 보급수를 가열할 수 있는 가열히터(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 상기 가열히터(도시되지 않음)는 전기를 인가하면 저항에 의하여 열에너지를 발산하여 보급수를 가열할 수 있다.
상기 보급수 공급밸브(123)는, 상기 보급수 공급라인(121)을 통해 상기 보조 온수기(122)와 상기 헤더(124)와 연결될 수 있다. 상기 보급수 공급밸브(123)는 상기 보조 온수기(122)에서 상기 헤더(124)로 제공되는 보급수의 공급 및 공급량을 제어할 수 있다. 이와 같이 헤더(124)에 제공되는 보급수의 양을 조절할 수 있는 보급수 공급밸브(123)는 실내의 습도에 따라 헤더(124)에 제공되는 보급수의 양을 제어함으로써, 실내의 습도를 제어할 수 있다. 상기 보급수 공급밸브(123)는 솔레노이드 밸브일 수 있다.
상기 헤더(124)는, 상기 증발기(70)와 인접하게 배치되며, 상기 보급수 공급라인(121)을 통해 상기 보급수 공급밸브(123)와 연결될 수 있다. 상기 헤더(124)는 상기 보조 온수기(122)에서 제공되는 가열된 보급수를 외부로 배출할 수 있도록 다수의 홀(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 헤더(124)는 링 형상 또는 원통형으로 형성될 수 있다. 상기 홀(도시되지 않음)은 소정 간격으로 형성될 수 있다.
상기 가습노즐(125)은, 상기 헤더(124)에 형성된 홀에 결합되며 외부로 배출되는 보급수를 미스트화하여 분사할 수 있다. 이를 위해, 상기 가습노즐(125)은 헤더(124)와 결합된 측에서 반대측 끝단으로 갈수록 좁아지는 분사구(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
상기 보급수 열교환기(130)는 상기 압축기(80)와 수냉식 응축기(90)를 연결하는 냉매 순환라인(50)에 결합될 수 있다. 상기 보급수 열교환기(130)는, 상기 가습부(120)에 제공되는 보급수를 상기 압축기(80)에서 수냉식 응축기(90) 측으로 이송되는 고온ㅇ고압 냉매와 열교환시킴으로써, 상기 가습부(120)에는 상대적으로 상승된 온도의 보급수를 제공할 수 있고, 상기 수냉식 응축기(90)에는 상대적으로 낮아진 온도의 냉매를 제공할 수 있다.
이와 같은 상기 보급수 열교환기(130)는 상기 가습부(120)의 보조 온수기(122)에 외부에서 제공되는 보급수의 온도보다 높은 온도의 보급수를 제공할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 보급수 열교환기(130)는 상기 수냉식 응축기(90)에 상기 압축기(80)에서 제공되는 고온ㅇ고압의 냉매보다 낮은 온도의 냉매를 제공할 수 있다.
이로 인해, 보조 온수기(122)는 적은 열에너지만으로도 보급수를 가열해 증기화할 수 있으며, 상기 수냉식 응축기(90)는 적은 에너지로 고온ㅇ고압의 냉매를 응축할 수 있으므로 에너지를 절약할 수 있고 냉방부하를 줄일 수 있다는 특징적인 효과가 발생한다.
한편, 항온항습 공조시스템(1)은, 상기 항온항습기 본체(10) 내부에 배치되며 상기 송풍기(20)에 의해 상기 공기 흡입구(11)를 통해 유입되어 상기 공기 토출구(12)로 배출되는 공기를 가열하는 전기히터(140)를 포함할 수 있다.
상기 전기히터(140)는 전기에 의해 발열하며, 이 때에 주위의 공기나 물체를 가열할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 항온항습 공조시스템(1)의 작동과정을 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 항온항습 공조시스템(1)을 이용하여 실내공기의 온도와 습도를 제어하는 과정을 설명한다.
항온항습 공조시스템(1)은 밀폐형 냉각탑(100)을 제외한 나머지 대부분의 구성이 항온항습기 본체(10)에 설치되어 실내에 배치된다.
먼저, 상기 송풍기(20)를 가동해 실내공기를 상기 송풍기(20)를 통해 순환시킨다. 먼저 상기 송풍기(20)가 가동되면, 상기 공기 흡입구(11)를 통하여 실내공기가 상기 항온항습기 본체(10) 내부로 흡입된다. 유입된 공기는 먼저 냉수코일(40)을 통과하고 증발기(70)를 거쳐 전기히터(140)로 제공된다. 상기 전기히터(140)를 통과한 공기는 상기 가습노즐(125)을 거쳐 송풍기(20)로 제공되고, 상기 송풍기(20)에 제공된 공기는 공기 토출구(12)를 통해 다시 실내로 공급된다.
항온항습 공조시스템(1)은 상기와 같은 공기의 흐름을 기본으로, 상황에 따라 선택적으로 가동되는 상기 송풍기(20), 냉수코일(40),팽창밸브(60) 증발기(70), 압축기(80), 수냉식 응축기(90), 밀폐형 냉각탑(100), 3방제어밸브(110) 가습부(120), 보급수 열교환기(130) 및 전기히터(140)를 통해 실내의 온도와 습도를 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 실내의 온도가 설정온도보다 높고, 습도는 설정조건에 충족될 때는 냉방운전을 한다. 이 때, 실내의 발열부하가 낮은 경우에는 냉수코일(40)을 중심으로 구동되는 냉방운전이 가동되며, 반대로 실내의 발열부하가 높은 경우에는 냉수코일(40)을 중심으로 가동되는 냉방운전과 증발기(70)를 중심으로 가동되는 냉방운전이 동시에 가동된다.
이와 같은 냉방운전이 지속됨에 따라 실내의 습도는 점점 낮아지게 된다. 이 때, 실내의 습도가 설정조건에 미치지 못한다면 냉방운전에 더해 가습부(120)를 이용한 가습운전이 가동된다. 이와 반대로, 실내의 습도가 높은 경우 제습운전이 가동된다. 제습운전은 냉방운전을 통해 실내의 공기를 제습한다. 만약, 제습을 목적으로 냉방운전 시 실내의 온도가 설정조건에 미치지 못한다면 냉방운전과 더불어 전기히터(140)를 이용한 난방운전이 함께 가동되며 낮아진 실내온도를 보상할 수 있다.
한편, 실내의 온도가 설정조건 보다 낮다면, 항온항습 공조시스템(1)은 전기히터(140)를 이용한 난방운전을 통해 낮아진 실내온도를 높일 수 있다.
또한, 실내의 온도 및 습도가 설정조건에 비하여 낮은 경우에는 상기 전기히터(140)를 이용한 난방운전과 더불어 상기 가습부(120)을 이용한 가습운전이 동시에 가동될 수 있다.
서술한 항온항습 공조시스템(1)의 송풍기(20), 냉수코일(40),팽창밸브(60) 증발기(70), 압축기(80), 수냉식 응축기(90), 밀폐형 냉각탑(100), 3방제어밸브(110), 가습부(120), 보급수 열교환기(130) 및 전기히터(140)를 이용한 냉방운전, 제습운전, 가습운전, 난방운전을 보다 자세하게 설명한다.
먼저 냉방운전을 살펴보면, 냉방운전은 상기 냉수코일(40)을 중심으로 가동되는 냉방운전과, 상기 증발기(70)를 중심으로 가동되는 냉방운전 또는 상기 두 가지 냉방운전으로 동시에 가동시키는 냉방운전으로 분류할 수 있다.
냉수코일(40)을 중심으로 가동되는 냉방운전을 설명한다. 우선, 상기 밀폐형 냉각탑(100)이 가동되고, 상기 냉각수 순환펌프(31)가 가동되면, 상기 열교환코일(102)의 내부에는 부동액이 순환된다.
이 때, 상기 밀폐형 냉각탑(100)은 상기 냉각팬(103)과 상기 냉각수 분사부(104) 중 적어도 하나를 가동시켜 상기 열교환코일(102)의 내부를 통과하는 부동액을 열교환을 통해 냉각시킨다. 그리고, 상기 열교환코일(102)에서 열교환된 부동액은 상기 냉각수 순환라인(30)을 따라 상기 냉수코일(40)에 제공된다.
상기 냉수코일(40)에 제공된 부동액은 상기 냉수코일(40)을 따라 이송되며 상기 냉수코일(40) 주변 공기와 열교환한다. 이 때, 상기 송풍기(20)는 실내공기를 유입시켜 배출하는 과정을 반복하고 있으며, 상기 송풍기(20)에 의해 상기 공기 흡입구(11)에서 유입된 공기는 상기 냉수코일(40)을 통과하며 열교환 된다.
구체적으로, 상기 송풍기(20)에 의해 공기 흡입구(11)에서 유입되어 상기 냉수코일(40)을 통과하는 공기는 상기 냉수코일(40)과 접촉하게 된다. 이 때, 상기 냉수코일(40)과 접촉된 공기는 냉수코일(40) 내부에 순환되는 부동액과 열교환되어 온도가 낮아진 다음 송풍기(20)에 의해 실내로 토출된다.
이러한 과정이 반복되며 실내공기는 상기 냉수코일(40)에 의해 냉방된다.
한편, 냉수코일(40)을 통과한 부동액은 냉각수 순환라인(30)을 따라 상기 수냉식 응축기(90)를 거쳐 다시 밀폐형 냉각탑(100)에 제공되어 열교환된 다음 다시 상기 냉수코일(40)에 제공되는 것을 반복한다.
다음으로, 상기 증발기(70)을 중심으로 가동되는 냉방운전을 설명한다.
밀폐형 냉각탑(100)이 구동되는 과정은 앞서 설명하였으므로 생략하고 설명한다. 상기 밀폐형 냉각탑(100)에서 열교환된 부동액일 냉각수 순환라인(30)을 따라 냉수코일(40) 측으로 제공되면 상기 3방제어밸브(110)가 구동되며 냉수코일(40) 측으로 제공되는 부동액을 차단하고 수냉식 응축기(90)를 향해 이동하게 한다.
이로써, 상기 부동액은 상기 밀폐형 냉각탑(100)과 상기 수냉식 응축기(90)를 순환하게 된다.
이 때, 상기 압축기(80)는 냉매 순환라인(50)을 통하여 공급되는 냉매를 고온ㅇ고압으로 압축해 수냉식 응축기(90)로 제공한다. 수냉식 응축기(90)로 제공된 고온ㅇ고압의 냉매는 상기 수냉식 응축기(90)를 순환하는 부동액과 열교환하며 응축된다.
상기 수냉식 응축기(90)를 통과한 냉매는 냉매 순환라인(50)을 따라 상기 팽창밸브(60)로 향하게 되고 상기 팽창밸브(60)에 의해 기화되어 증발기(70)로 제공된다. 증발기(70)로 제공된 냉매는 주위의 열을 흡수하게 된다. 이 때, 송풍기(20)를 통해 순환되는 공기는 상기 증발기(70)를 통과하며 온도가 낮아진 다음 실내로 공급된다.
마지막으로, 상기 냉수코일(40) 및 증발기(70)를 중심으로 가동되는 냉방운전을 설명한다. 앞서 설명된 냉방운전들과 중복되는 설명은 생략한다.
먼저, 상기 밀폐형 냉각탑(100)이 가동되면, 부동액이 냉각수 순환라인(30)을 따라 상기 냉수코일(40), 수냉식 응축기(90) 및 밀폐형 냉각탑(100)을 순환한다. 상기 밀폐형 냉각탑(100)에서 열교환된 부동액은 먼저 냉수코일(40)로 공급되어 상기 송풍기(20)를 통해 유입되는 공기와 1차로 열교환된다. 한편, 상기 밀폐형 냉각탑(100)의 가동과 동시에 압축기(80)도 가동되며 냉매를 압축하여 상기 수냉식 응축기(90)로 제공한다. 상기 수냉식 응축기(90)는, 상기 냉수코일(40)에서 제공되는 부동액을 이용하여 상기 압축기(80)에서 제공되는 냉매를 열교환시킨 다음, 상기 팽창밸브(60)로 제공한다. 이 때, 상기 냉매와 열교환된 부동액은 냉각수 순환라인(30)을 따라 밀폐형 냉각탑(100)에 공급되어 열교환된 후 다시 냉수코일(40) 측으로 공급된다. 다시 돌아와, 상기 팽창밸브(60)로 제공된 냉매는 상기 팽창밸브(60)에 의해 기화되어 증발기(70)로 제공된다. 이 때, 상기 냉수코일(40)을 통해 1차로 열교환된 공기가 상기 증발기(70)로 제공되고 상기 증발기(70)를 통과하며 2차로 열교환된 다음 상기 전기히터(140), 헤더(124), 송풍기(20)를 거쳐 다시 실내로 공급(토출)된다.
다음으로, 제습운전을 살펴보면, 제습운전은 냉방운전과 같이 냉수코일(40) 또는 증발기(70)와 밀폐형 냉각탑(100)을 이용해 구동될 수 있다. 여기서, 상기 제습운전은 상기 냉수코일(40)에 제공되는 부동액의 온도가 실내의 노점온도보다 높은 경우 증발기(70)를 이용하여 제습운전을 수행할 수 있다. 제습운전의 자세한 구동과정은 냉방운전과 동일하므로 설명을 생략한다.
다음으로, 가습운전을 살펴보면, 가습운전은 실내의 습도가 설정조건보다 낮을 때 가동된다. 예를 들면, 지속적인 냉방운전을 통해 실내의 습도가 낮아지는 경우 가동될 수 있다. 또는, 겨울철과 같이 대기 중 습도가 낮고 난방운전이 지속되는 경우 가동될 수 있다.
이와 같이 가습운전은 실내의 습도가 설정조건보다 낮은 경우 냉방운전 또는 난방운전과 병행해서 가동될 수 있다.
가습운전이 구동되는 과정을 살펴보면, 가습운전이 구동되기 전에 먼저 냉방운전 또는 난방운전이 구동되고 있을 수 있으며 또는 송풍기(20)만 가동되는 상태일 수 있다.
구체적으로, 냉방운전이중 가습운전이 구동되는 경우, 냉방운전을 상술한 바와 같이 냉수코일(40)과, 증발기(70)기 중 적어도 하나를 이용해 냉방운전이 된다. 이 때, 상기 보급수 공급밸브(123)가 작동되며 상기 보급수 공급라인(121)을 통해 공급되는 보급수를 헤더(124) 측으로 제공한다. 헤더(124)로 공급된 보급수는 상기 헤더(124)에 체결된 가습노즐(125)을 통하여 상기 송풍기(20) 측으로 미스트화되어 분사된다. 가습노즐(125)을 통하여 분사된 보급수는 송풍기(20)의 작용에 의하여 공기 토출구(12)로 토출되는 공기와 함께 실내에 공급되어 실내습도를 상승시킨다.
여기서, 상기 가습운전은 외부로부터 공급되는 보급수를 가열한 다음 가습노즐(125)을 통해 미스트화하여 분사함으로써 실내습도를 원활히 상승시킬 수 있다.
구체적으로 설명하면, 외부로부터 공급되는 보급수는 상기 보조 온수기(122)를 통해 가열된 다음 보급수 공급밸브(123)를 거쳐 헤드에 공급되고 헤드에 결합된 가습노즐(125)을 통해 외부로 미스트화되어 분사된다. 이 때, 상기 가습노즐(125)에 의해 분사되는 가열된 보급수는 증기화 되어 실내로 공급되므로 실내공기의 가습효율을 향상시킬 수 있다.
이에 더하여 상기 가습운전은 상기 압축기(80)에서 제공되는 고압고온의 냉매와 보급수를 열교환하는 상기 보급수 열교환기(130)를 통해 외부에서 제공되는 보급수의 온도를 높인 상태로 실내로 배출되는 공기에 분사될 수 있다. 구체적으로, 상기 보급수 열교환기(130)에 의해 가열된 보급수는 상기 보급수 공급라인(121)을 따라 상기 보급수 공급밸브(123) 거쳐 상기 헤더(124)에 제공되고 상기 헤더(124)에 결합된 상기 가습노즐(125)을 통해 미스트화 된 상태로 실내로 배출되는 공기에 분사될 수 있다.
이와 같이, 상기 보급수 열교환기(130)는 외부에서 제공되는 보급수를 고온ㅇ고압 냉매와의 열교환작용으로 가열하거나 가열된 보급수를 상기 보조 온수기(122)로 제공함으로써, 본 발명의 실시예는 단순히 외부에서 제공되는 보급수를 통해 가습하는 것보다 가습효율을 높일 뿐만 아니라 보급수를 가열하기 위해 사용되는 에너지를 절약할 수 있다. 더불어, 상기 압축기(80)에서 고온ㅇ고압의 기체화된 냉매를 보급수와 열교환함으로써, 상기 수냉식 응축기(90)의 온도를 상대적으로 낮게 유지할 수 있으며, 이에 따라 냉동기의 성적계수를 향상시킬 수 있고, 항온항습기에 소비되는 전력량을 크게 줄일 수 있다.
다음으로, 난방운전을 살펴보면, 난방운전은 실내온도가 설정온도보다 낮을 때 가동된다. 구체적으로, 상기 송풍기(20)에 의해 실내공기가 순환되는 상황에서 상기 전기히터(140)가 가동된다. 상기 전기히터(140)가 구동되면 상기 전기히터(140) 주변의 공기가 가열되기 시작한다. 이 때, 상기 송풍기(20)에 의해 상기 항온항습기 본체(10)의 내부로 유입되어 배출되는 공기와 상기 전기히터(140)가 접촉하며 공기가 가열된 상태로 실내로 공급되며 실내를 난방한다. 이에 더하여 난방운전이 지속됨에 따라 공기 중 습도가 낮아질 수 있다. 이 때, 상기 난방운전과 가습운전이 동시에 구동되어 설정온도와 설정습도를 충족시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등 범위에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(1) : 항온항습 공조시스템 (10) : 항온항습기 본체
(11) : 공기 흡입구 (12) : 공기 토출구
(20) : 송풍기 (30) : 냉각수 순환라인
(31) : 냉각수 순환펌프 (40) : 냉수코일
(50) : 냉매 순환라인 (60) : 팽창밸브
(70) : 증발기 (80) : 압축기
(90) : 수냉식 응축기 (100) : 밀폐형 냉각탑
(101) : 냉각탑 본체 (102) : 열교환코일
(103) : 냉각팬 (104) : 냉각수 분사부
(105) : 수조 (106) : 공급펌프
(110) : 3방제어밸브 (120) : 가습부
(121) : 보급수 공급라인 (122) : 보조 온수기
(123) : 보급수 공급밸브 (124) : 헤더
(125) : 노즐 (130) : 보급수 열교환기
(140) : 전기히터

Claims (2)

  1. 공기 흡입구 및 공기 토출구를 갖는 항온항습기의 본체와;
    상기 공기 토출구 측에 위치하도록 상기 본체에 수용되고, 상기 공기 흡입구를 통하여 실내공기를 흡입해서 상기 공기 토출구를 통하여 토출하는 송풍기와;
    상기 공기 흡입구 측에 위치하도록 상기 본체에 수용되며, 부동액 포함 냉각수를 사용하여 상기 송풍기에 의하여 흡입되는 공기를 냉각하는 냉수코일과;
    상기 송풍기와 상기 냉수코일 사이에서 상기 냉수코일을 거친 공기를 냉각하는 증발기와;
    상기 증발기와 함께 냉동 사이클을 구성하는 것으로서, 상기 증발기로부터의 기체 상태 냉매를 고온 고압으로 압축하는 압축기, 상기 압축기로부터의 냉매를 상기 냉각수와의 열교환을 통하여 액체 상태로 응축하는 수냉식 응축기 및 상기 수냉식 응축기로부터의 냉매를 팽창시켜 저온 저압으로 변환하는 팽창밸브와;
    내부에 배치된 열교환코일을 가지며, 내부가 외부로 드러나지 않도록 밀폐된 밀폐형 냉각탑과;
    상기 열교환코일과 상기 냉수코일을 연결하는 제1메인라인, 상기 냉수코일과 상기 수냉식 응축기를 연결하는 제2메인라인 및 상기 수냉식 응축기와 상기 열교환코일을 연결하는 제3메인라인으로 구성되어 상기 냉각수를 상기 냉수코일, 상기 수냉식 응축기, 상기 열교환코일 순으로 순환시키는 메인라인을 갖고, 상기 제1과 제2메인라인을 연결하여 상기 열교환코일로부터의 냉각수를 상기 수냉식 응축기로 우회시키는 바이패스라인을 가지며, 상기 메인라인과 상기 바이패스라인에 의하여 상기 냉각수가 순환과정에서 대기와 접촉되지 않는 냉각수 밀폐회로를 형성하는 냉각수 순환라인과;
    상기 제1 또는 제3메인라인에 설치된 냉각수 순환펌프와;
    상기 제2메인라인과 상기 바이패스라인의 연결지점에 설치되어 상기 냉수코일에 대한 상기 열교환코일로부터의 냉각수 통과유량을 제어하는 3방제어밸브와;
    상기 송풍기와 상기 증발기 사이에서 상기 송풍기에 의하여 흡입되는 실내공기를 가열하는 전기히터와;
    상기 송풍기와 상기 전기히터 사이에 배치된 헤더 및 상기 헤더에 형성된 복수의 보급수 배출구멍에 결합된 분무노즐로 구성되어 상기 송풍기에 의하여 흡입되는 공기에 보급수를 분무하는 분무기구를 갖고, 상기 헤더에 연결된 보급수 공급라인 및 상기 보급수 공급라인에 설치되어 상기 헤더에 제공되는 보급수의 양을 조절하는 보급수 공급밸브를 갖는 가습부와;
    상기 압축기로부터 상기 수냉식 응축기에 제공되는 냉매와 상기 보급수 공급라인을 따라 상기 가습부의 헤더에 제공되는 보급수를 열교환시켜서 상기 가습부의 헤더에 제공되는 보급수의 온도를 상승시키고 상기 응축기에 제공되는 냉매의 온도를 하강시키는 보급수 열교환기를 포함하는,
    항온항습 공조시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가습부는,
    상기 보급수 공급라인에서 상기 헤더와 상기 보급수 열교환기 사이의 위치에 설치되어 상기 보급수 열교환기를 거쳐서 상기 헤더에 제공되는 보급수를 가열하는 보조 온수기를 더 포함하는,
    항온항습 공조시스템.
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