KR101884184B1 - 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 그 목적은 외기팬과 배기팬의 연동 제어를 통해 배기되는 공기량을 조절하면서 실내 압력을 설정된 수준으로 유지시킬 수 있는 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 외기를 실내 공간으로 유입시키는 외기팬; 상기 실내 공간과 배기룸을 연결하도록 설치된 배기덕트; 상기 배기덕트에 설치된 댐퍼; 상기 배기덕트에 설치되어 배기덕트로 유입되는 공기의 압력을 검출함으로써, 실내 공간의 압력을 감지하는 압력센서; 상기 배기룸으로 유입된 공기를 외부로 배출하는 배기팬; 및 상기 외기팬과 배기팬 및 댐퍼를 제어하되, 미리 입력된 공기 손실률을 이용하여 기준압을 설정하고, 설정된 기준압과 상기 압력센서에서 감지되는 비교압을 비교하며, 그 결과에 따라 배기팬의 속도를 제어하여 배기량을 증감시킴으로써 실내 공간의 압력을 유지시키는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법{Exhaust control system for maintaining indoor pressure and control method thereof}
본 발명은 배기 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내의 온도와 습도를 설정된 수준으로 유지시키기 위한 공기조화기나 항온항습기가 설치된 건축물에서 실내 압력을 일정한 수준으로 유지시킬 수 있도록 외기의 유입량과 실내 공기 손실량을 고려하여 공기 배출량을 제어하도록 이루어진 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기나 항온항습기는 실내 온도 또는 실내의 온도와 습도를 설정된 수준으로 유지시키는 장치로, 실내 오염된 공기를 외부로 배출하고, 외부의 신선한 공기를 실내 공간으로 유입시키는 기능을 포함한다.
한편, 반도체나 제약회사의 크린룸 또는 바이오 크린룸과 같은 특수시설에서는 실내 압력이 생산설비나 작업에 미치는 영향이 매우 크므로, 이러한 특수시설에 공기조화기와 항온항습기를 구성함에 있어서, 실내 압력을 설정된 수준으로 유지시키기 위한 설비나 기능을 포함하게 된다.
한편, 특허문헌1에는 실내 압력 변화에 따른 배기량의 증감에 대응하여 배기되는 공기량을 조절하여 실내 압력을 일정하게 유지시킬 수 있도록 한 배기 압력 조절용 정풍량 환기구가 개시되어 있다.
특허문헌1에 개시된 정풍량 환기구는 환기구프레임의 내부에 설치된 컨트롤밸브의 판형 베인이 환기구를 통해 배기되는 공기량의 변화에 따라 이동하면서 배기되는 공기량을 조절하도록 구성되어 있다.
즉, 실내 압력이 실외 압력보다 높은 경우, 환기구를 통해 배기되는 공기량이 급격히 증가하게 되며, 이때 판형 베인이 후방으로 밀려 이동하면서 배기유로를 감소시켜 배기되는 공기량을 감소시키는 방식으로 실내 압력을 일정한 수준으로 유지시키면서 급격한 압력 변화를 방지하게 된다.
반면, 실내 압력이 실외 압력보다 낮아지는 경우, 판형 베인은 스프링의 복원력에 의해 전방으로 이동하면서 배기유로를 증가시켜 배기되는 공기량을 증가시키게 된다.
이러한 정풍량 환기구의 경우, 외기 도입시 압력 상승으로 인한 실내 압력 변화에 빠르게 대응하기 어려운 문제점이 있다.
즉, 상기 컨트롤밸브에 설치된 판형 베인은 댐퍼처럼 열림량이 크지 않기 때문에 외기 도입으로 인한 실내 압력 상승에 빠르게 대응할 수 없다.
특히, 상기 판형 베인의 경우, 판형 베인 또는 스토퍼가 이탈할 경우, 열림량 제어가 불가능해 더 큰 손실이 발생할 수 있고, 실내 압력이 상승된 후 판형 베인이 제어되는 방식으로 실내 압력이 상승하는 근본적인 원인을 제어하는 못하는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2010-0082177호(2010.07.16.공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 외기팬과 배기팬의 연동 제어를 통해 배기되는 공기량을 조절하면서 실내 압력을 설정된 수준으로 유지시킬 수 있는 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템 및 그 제어방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 외기를 실내 공간으로 유입시키는 외기팬; 상기 실내 공간과 배기룸을 연결하도록 설치된 배기덕트; 상기 배기덕트에 설치된 댐퍼; 상기 배기덕트에 설치되어 배기덕트로 유입되는 공기의 압력을 검출함으로써, 실내 공간의 압력을 감지하는 압력센서; 상기 배기룸으로 유입된 공기를 외부로 배출하는 배기팬; 및 상기 외기팬과 배기팬 및 댐퍼를 제어하는 컨트롤러를 포함하되, 상기 컨트롤러는, 실내 공간에서 발생되는 공기 손실률에 대한 값을 입력받아 저장하는 제1기능; 상기 외기팬을 구동시키는 제2기능; 상기 외기팬의 구동 시 배기팬을 미리 설정된 시간동안 구동하되, 외기팬의 구동에 의해 실내 공간으로 유입되는 공기 중 상기 공기 손실률에 대응하는 양의 공기를 제외한 나머지 공기가 배출되도록 배기팬을 구동시킨 후, 상기 압력센서에서 감지되는 압력을 기준압으로 설정하는 제3기능; 상기 배기팬을 미리 설정된 시간동안 더 구동시킨 후, 상기 압력센서에 감지되는 압력을 비교압으로 설정하는 제4기능; 및 상기 기준압과 비교압을 비교한 결과, 기준압과 비교압이 같은 경우 배기팬의 속도를 그대로 유지시키고, 비교압이 기준압 보다 작은 경우 배기팬의 속도를 감소시키며, 비교압이 기준압 보다 큰 경우 배기팬의 속도를 증가시켜 실내 공간의 압력을 설정된 수준으로 유지시키는 제5기능;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템을 제공한다.
삭제
또한, 본 발명은 상기 배기 제어시스템을 제어함에 있어서, 상기 컨트롤러가 공기 손실률에 대한 값을 입력받아 저장하는 단계(S10); 상기 외기팬의 구동 시, 배기팬을 미리 설정된 시간동안 구동시키되, 외기팬의 구동에 의해 실내 공간으로 유입되는 공기 중 상기 공기 손실률에 대응하는 양의 공기를 제외한 나머지 공기가 배출되도록 배기팬을 구동시킨 후, 상기 압력센서에서 감지되는 압력을 기준압으로 설정하는 단계(S20); 상기 배기팬의 속도 변경없이 미리 설정된 시간동안 더 구동시킨 후, 상기 압력센서에서 감지되는 압력을 비교압으로 설정하는 단계(S30); 및 상기 기준압과 비교압을 비교한 결과, 기준압과 비교압이 같은 경우 배기팬의 속도를 그대로 유지시키고, 기준압이 비교압 보다 큰 경우 배기팬의 속도를 감소시키며, 기준압이 비교압 보다 작은 경우 배기팬의 속도를 증가시킨 후, 상기 S30 단계로부터 반복하는 단계(S40);로 이루어진 것을 특징으로 하는 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템의 제어방법을 제공한다.
삭제
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 외기팬과 배기팬의 연동 제어를 통해 배기되는 공기량을 조절하여 실내의 압력을 일정수준으로 유지시키는 방식으로 댐퍼나 베인을 사용하지 않아 구조가 단순하고, 조작 및 유지가 용이한 효과가 있다.
또한, 배기 제어시스템이 적용된 실내 공간에서 발생되는 공기 손실률을 고려하여 해당 실내 공간에 대한 기준압을 검출하고, 그 기준압에 따라 제어를 실시함으로써 해당 실내 공간에 최적화된 제어가 가능한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 배기 제어시스템의 구조도.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배기 제어시스템 제어방법의 순서도.
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 1은 본 발명에 따른 배기 제어시스템의 구조도를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 배기 제어시스템은 외기팬(10)의 구동 시 외기팬(10)과 배기팬(50)의 연동 제어를 통해 배기되는 공기량을 조절하여 실내 압력을 일정 수준으로 유지시키도록 한 것으로, 외기팬(10), 배기덕트(20), 댐퍼(30), 압력센서(40), 배기팬(50), 컨트롤러(60)로 구성된다.
상기 외기팬(10)은 외부 공기를 실내 공간(S1)으로 유입시키는 것으로, 하나 이상으로 구성될 수 있다.
한편, 외기팬(10)을 통해 유입되는 외부 공기는 공기조화기(70)나 항온항습기를 거쳐 온도와 습도가 조절된 상태로 실내로 유입되도록 구성될 수 있다.
또한, 실내의 공기 중 일부는 공기조화기(70)나 항온항습기로 순환되어 온도 및 습도가 조절된 상태로 실내 공간으로 다시 유입되도록 구성될 수 있다.
상기 배기덕트(20)는 실내 공간(S1)과 배기룸(S2)을 연결하도록 설치되어 실내 공간(S1)의 공기가 배기룸(S2)으로 배출되는 유로를 형성하도록 구성된다.
상기 댐퍼(30)는 배기덕트(20)에 설치되어 배기덕트(20)의 유로를 개폐하도록 구성된다.
상기 압력센서(40)는 배기덕트(20)의 유입측에 설치되어 배기덕트(20)로 유입되는 공기의 압력을 검출함으로써 실내 공기의 압력을 검출하도록 구성된다.
상기 배기팬(50)은 배기룸(S2)에 설치되어 공기를 외부로 배출시키는 것으로, 하나 이상으로 구성될 수 있다.
상기 컨트롤러(60)는 외기팬(10)과 댐퍼(30) 및 배기팬(50)의 제어 그리고 실내로 유입되는 공기의 온도 및 습도를 조절하도록 마련되는 공기조화기나 항온항습기를 제어하는 기능을 가지며, 미리 입력된 공기 손실률을 이용하여 기준압을 설정하고, 설정된 기준압과 상기 압력센서(40)에서 감지되는 비교압을 비교하며, 그 결과에 따라 배기팬(50)의 속도를 제어하여 배기량을 증감시킴으로써 실내 공간의 압력을 유지시키는 기능을 포함한다.
즉, 상기 컨트롤러(60)는 실내 공간에서 발생되는 공기 손실률에 대한 값을 사용자로부터 입력받아 저장하는 제1기능과, 상기 외기팬(10)을 구동시키는 제2기능과, 상기 외기팬(10)의 구동 시 배기팬(50)을 미리 설정된 시간동안 구동하되, 외기팬(10)의 구동에 의해 실내 공간(S1)으로 유입되는 공기 중 상기 공기 손실률에 대응하는 양의 공기를 제외한 나머지 공기가 배출되도록 배기팬(50)을 구동시킨 후 상기 압력센서(40)에서 감지되는 압력을 기준압으로 설정하는 제3기능과, 상기 배기팬(50)을 미리 설정된 시간동안 더 구동시킨 후 상기 압력센서(40)에 감지되는 압력을 비교압으로 설정하는 제4기능과, 상기 기준압과 비교압을 비교하고 그 결과에 따라 배기팬(50)의 속도를 다시 설정하는 제5기능을 포함한다.
한편, 상기 공기 손실률은 실내에서 발생되는 공기 손실량에 대한 값으로, 사전 실험이나 시뮬레이션을 통해 결정될 수 있으며, 실내로 유입되는 공기의 20%가 실내에서 손실되는 것으로 결정된 경우, 공기 손실률에 대한 값으로 20이 입력될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배기 제어시스템 제어방법의 순서도를 도시하고 있다.
상기와 같이 구성된 배기 제어시스템에 의해 구현되는 본 발명에 따른 배기 제어시스템 제어방법은 컨트롤러(60)가 공기 손실률에 대한 값을 입력받아 저장하는 단계(S10); 상기 외기팬(10)의 구동 시, 배기팬(50)을 미리 설정된 시간동안 구동시키되, 외기팬(10)의 구동에 의해 실내 공간으로 유입되는 공기 중 상기 공기 손실률에 대응하는 양의 공기를 제외한 나머지 공기가 배출되도록 배기팬(50)을 구동시킨 후, 상기 압력센서(40)에서 감지되는 압력을 기준압으로 설정하는 단계(S20); 상기 배기팬(50)의 속도 변경없이 미리 설정된 시간동안 더 구동시킨 후, 상기 압력센서(40)에서 감지되는 압력을 비교압으로 설정하는 단계(S30); 및 상기 기준압과 비교압을 비교하고, 그 결과에 따라 배기팬(50)의 속도를 다시 설정한 후, 상기 S30 단계를 반복하는 단계(S40);로 구성된다.
상기 S10 단계는 컨트롤러(60)의 제1기능에 의해 구현되는 공정으로, 사전 실험이나 시뮬레이션을 통해 결정된 공기 손실률에 대한 값을 컨트롤러(60)가 사용자로부터 입력받아 저장하는 것으로 이루어진다.
상기 S20 단계는 컨트롤러(60)의 제3기능에 의해 구현되는 공정으로, 외기팬(10)의 구동 시 배기팬(50)을 미리 설정된 시간 그리고 공기 손실률에 따라 결정된 속도로 구동시키는 것으로 이루어지게 된다.
이때, 상기 배기덕트(20)에 설치된 댐퍼(30)는 열린 상태로 고정된다.
한편, 상기 미리 설정된 시간은 30분인 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 제어방법은 30분 단위로 기준압과 비교압을 비교하고, 그 결과에 따라 배기팬(50)의 속도를 제어하게 된다.
또한, 상기 공기 손실률에 따라 결정되는 배기팬(50)에 속도는 풍량을 기준으로 한다.
즉, 외기팬(10)의 일반적인 구동으로 인해 유입되는 공기량(풍량)이 1000㎥/h이고, 실내 공기 손실률이 20%인 경우, 배기팬(50)은 시간당 800㎥의 공기를 외부로 배출하도록 제어된다.
한편, 이하에서는 배기팬(50)의 속도 제어 개념을 보다 명확하게 나타내기 위하여 '배기팬 XX% 구동'이란 기재를 사용하도록 한다. 여기서 XX% 구동은 배기팬(50)의 구동에 의해 배출되는 공기량(풍량)을 외기팬(10)의 풍량을 기준으로 하여 나타낸 것으로, 예컨대 '배기팬 80% 구동'은 외기팬(10)에 의해 유입되는 공기의 80%를 외부로 배출시키도록 배기팬(50)이 구동하는 것을 의미하고, '배기팬(50) 70% 구동'은 외기팬(10)에 의해 유입되는 공기의 70%를 외부로 배출시키도록 배기팬(50)이 구동하는 것을 의미한다.
결국, 앞서 가정된 바와 같이, 미리 설정된 시간은 30분이고, 공기 손실률은 20%인 경우, 컨트롤러(60)는 외기팬(10) 구동 시, 배기팬(50)을 30분 동안 80% 구동으로 작동시킨 후, 압력센서(40)에서 감지되는 압력을 기준압으로 설정하게 된다.
상기 S30 단계는 컨트롤러(60)의 제4기능에 의해 구현되는 공정으로, 이전 단계에서 설정된 배기팬(50)의 속도 변경 없이 배기팬(50)을 30분 동안 더 구동시킨 후, 압력센서(40)에서 감지되는 압력을 비교압으로 설정하는 것으로 이루어진다.
한편, 상기 비교압의 경우, 실내에서 이루어지는 활동의 변화 즉, 도어가 개방되거나 생산설비의 작동변화로 인하여 공기 손실률이 바뀐 경우, 비교압은 기준압 보다 높아지거나 낮아지게 된다.
상기 S40 단계는 컨트롤러(60)의 제5기능에 의해 구현되는 공정으로, S20 단계에서 결정된 기준압과 S30 단계에서 결정된 비교압을 비교하고, 그 결과에 따라 배기팬(50)의 속도를 다시 설정하게 된다.
한편, 상기 컨트롤러(60)는 기준압과 비교압이 같은 경우 배기팬(50)의 속도를 그대로 유지시키고, 비교압이 기준압 보다 작은 경우 배기팬(50)의 속도를 감소시키며, 비교압이 기준압 보다 큰 경우 배기팬(50)의 속도를 증가시키게 된다.
참고로, 도 2에는 기준압이 비교압 보다 큰 경우 배기팬(50)을 70% 구동으로 작동시키고, 기준압이 비교압 보다 작은 경우 배기팬(50)을 90% 구동으로 작동시키는 개념이 도시되어 있다.
한편, 기준압과 비교압의 비교 결과에 따라 배기팬(50)의 속도가 결정되면, S30 단계를 반복하여 미리 설정된 시간(30분) 동안 배기팬(50)을 구동시킨 후, 비교압을 다시 설정하고, 기준압과 비교압의 비교를 통해 배기팬(50)의 속도를 조절하는 과정을 무한 반복하게 된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 배기 제어시스템은 외기팬(10)과 배기팬(50)의 연동 제어를 통해 배기되는 공기량을 조절하는 방식으로 실내 압력을 일정한 수준으로 유지시키도록 구성되므로, 그 구조가 간단하고 유지가 용이한 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>
10: 외기팬 20: 배기덕트
30: 댐퍼 40: 압력센서
50: 배기팬 60: 컨트롤러

Claims (4)

  1. 외기를 실내 공간으로 유입시키는 외기팬;
    상기 실내 공간과 배기룸을 연결하도록 설치된 배기덕트;
    상기 배기덕트에 설치된 댐퍼;
    상기 배기덕트에 설치되어 배기덕트로 유입되는 공기의 압력을 검출함으로써, 실내 공간의 압력을 감지하는 압력센서;
    상기 배기룸으로 유입된 공기를 외부로 배출하는 배기팬; 및
    상기 외기팬과 배기팬 및 댐퍼를 제어하는 컨트롤러를 포함하되,
    상기 컨트롤러는,
    실내 공간에서 발생되는 공기 손실률에 대한 값을 입력받아 저장하는 제1기능;
    상기 외기팬을 구동시키는 제2기능;
    상기 외기팬의 구동 시 배기팬을 미리 설정된 시간동안 구동하되, 외기팬의 구동에 의해 실내 공간으로 유입되는 공기 중 상기 공기 손실률에 대응하는 양의 공기를 제외한 나머지 공기가 배출되도록 배기팬을 구동시킨 후, 상기 압력센서에서 감지되는 압력을 기준압으로 설정하는 제3기능;
    상기 배기팬을 미리 설정된 시간동안 더 구동시킨 후, 상기 압력센서에 감지되는 압력을 비교압으로 설정하는 제4기능; 및
    상기 기준압과 비교압을 비교한 결과, 기준압과 비교압이 같은 경우 배기팬의 속도를 그대로 유지시키고, 비교압이 기준압 보다 작은 경우 배기팬의 속도를 감소시키며, 비교압이 기준압 보다 큰 경우 배기팬의 속도를 증가시켜 실내 공간의 압력을 설정된 수준으로 유지시키는 제5기능;을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 따른 배기 제어시스템을 제어함에 있어서,
    상기 컨트롤러가 공기 손실률에 대한 값을 입력받아 저장하는 단계(S10);
    상기 외기팬의 구동 시, 배기팬을 미리 설정된 시간동안 구동시키되, 외기팬의 구동에 의해 실내 공간으로 유입되는 공기 중 상기 공기 손실률에 대응하는 양의 공기를 제외한 나머지 공기가 배출되도록 배기팬을 구동시킨 후, 상기 압력센서에서 감지되는 압력을 기준압으로 설정하는 단계(S20);
    상기 배기팬의 속도 변경없이 미리 설정된 시간동안 더 구동시킨 후, 상기 압력센서에서 감지되는 압력을 비교압으로 설정하는 단계(S30); 및
    상기 기준압과 비교압을 비교한 결과, 기준압과 비교압이 같은 경우 배기팬의 속도를 그대로 유지시키고, 기준압이 비교압 보다 큰 경우 배기팬의 속도를 감소시키며, 기준압이 비교압 보다 작은 경우 배기팬의 속도를 증가시킨 후, 상기 S30 단계로부터 반복하는 단계(S40);로 이루어진 것을 특징으로 하는 실내 압력유지를 위한 배기 제어시스템의 제어방법.
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