KR101888618B1 - 공기 가열 및 냉각 장치, 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템 - Google Patents

공기 가열 및 냉각 장치, 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템 Download PDF

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최규만
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Abstract

공기 가열 및 냉각 장치, 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템이 개시된다. 개시된 공기 가열 및 냉각 장치는 제1 급기를 가열하여 상기 제1 급기보다 온도가 높은 제2 급기를 생성하는 제1 열교환부를 포함하는 가열 유닛, 제1 환기를 냉각하여 상기 제1 환기보다 온도가 낮은 제2 환기를 생성하는 제2 열교환부를 포함하는 냉각 유닛, 및 상기 가열 유닛과 상기 냉각 유닛 사이에 배치되어, 인가된 전기에너지 중의 일부는 열에너지로 전환시키고, 나머지는 열의 이동을 강제하는(Heat Pumping) 펠티어 효과로 전환시킴으로써 상기 가열 유닛에는 열을 공급하고 상기 냉각 유닛으로부터는 열을 흡수하는 열전모듈을 포함한다.

Description

공기 가열 및 냉각 장치, 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템{Apparatus for heating and cooling air, and heating ventilation and air conditioning system including the same}
공기 가열 및 냉각 장치, 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 열전모듈을 이용한 공기 가열 및 냉각 장치, 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템이 개시된다.
종래의 공기 조화 시스템은 공기를 가열하기 위하여 스팀 코일, 온수 코일 또는 전기 열선 코일 등을 사용하였다. 이들 중 열선 코일은 화재 위험성이 있어서 플랜트에서 공기 가열 용도로는 많이 사용되지 않는다. 따라서, 스팀 또는 온수가 주로 사용된다.
도 1은 종래의 공기 조화 시스템(10)을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 공기 조화 시스템(10)은 제1 룸(11), 제2 룸(12), 급기 챔버(13), 환기 챔버(14), 재열기(15) 및 공조기(16)를 포함한다.
공조기(16)에서 생성된 급기(SA1)는 급기 챔버(13)를 거쳐 급기(SA1-1) 및 급기(SA1-2)로 나뉘어 각각 제1 룸(11) 및 재열기(15)로 공급될 수 있다. 급기(SA1)는, 예를 들어, 온도가 14.5℃일 수 있다.
재열기(15)에서는 급기(SA1-2)가 온수(HW)와의 열교환에 의해 가열되어, 급기(SA2)로 전환된다. 급기(SA2)는, 예를 들어, 온도가 18.5℃일 수 있다.
급기(SA2)는 제2 룸(12)으로 공급될 수 있다.
제1 룸(11)에서는 환기(RA1) 및 배기(EA1)가 생성되어, 환기(RA1)는 환기 챔버(14)를 거쳐 공조기(16)로 공급되고, 배기(EA1)는 외부로 배출될 수 있다.
제2 룸(12)에서는 환기(RA2) 및 배기(EA2)가 생성되어, 환기(RA2)는 환기 챔버(14)를 거쳐 공조기(16)로 공급되고, 배기(EA2)는 외부로 배출될 수 있다.
구체적으로, 제1 룸(11)에서 생성된 환기(RA1) 및 제2 룸(12)에서 생성된 환기(RA2)는 환기 챔버(14)에서 합쳐져서 환기(RA3)를 형성한 후 공조기(16)로 공급될 수 있다. 구체적으로, 환기(RA3)는 하우징(16-1)의 내부에 설치된 환기 팬(16-2)의 작용에 의해 공조기(16)로 공급될 수 있다. 환기(RA3)는, 예를 들어, 온도가 20℃일 수 있다.
또한 구체적으로, 제1 룸(11)에서 생성된 배기(EA1) 및 제2 룸(12)에서 생성된 배기(EA1)는 서로 합쳐져서 배기(EA3)를 형성한 후 외부로 배출될 수 있다.
공조기(16)로 공급된 환기(RA3)는 하우징(16-1)의 내부에 설치된 댐퍼(16-3)에서 유량이 조절된 후, 필터(16-4)에서 정화되어 급기 팬(16-5)의 작용에 의해 급기 챔버(13)로 공급될 수 있다.
또한, 공조기(16)에서는 배기(EA4)가 배출될 수 있다. 배기(EA4)는, 예를 들어, 온도가 20℃일 수 있다.
또한, 공조기(16)로는 보급 공기(MA)가 공급될 수 있다. 보급 공기(MA)는, 예를 들어, 온도가 11℃일 수 있다.
도 2는 종래의 공기 조화 시스템(10)의 설치예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 종래의 공기 조화 시스템(10)은 재열기(15)와 연결되어 온수를 공급하거나 빼내는 온수 배관(17), 온수 배관(17)에 설치된 컨트롤 밸브(18) 및 온수 배관(17)을 지지하는 배관 랙(pipe rack)(19)을 필요로 한다.
따라서, 종래의 공기 조화 시스템(10)은 온수 배관(17), 컨트롤 밸브(18) 및 배관 랙(19) 등을 설치하기 위한 초기 투자비가 높으며, 설치에 소요되는 공기(工期)가 길고, 작업자의 동선에 간섭을 일으켜 유지 관리가 어려우며, 온수의 생산단가가 높아 운전비용이 높다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 열전모듈을 이용한 공기 가열 및 냉각 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 공기 가열 및 냉각 장치를 포함하는 공기 조화 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
제1 급기를 가열하여 상기 제1 급기보다 온도가 높은 제2 급기를 생성하는 제1 열교환부를 포함하는 가열 유닛;
제1 환기를 냉각하여 상기 제1 환기보다 온도가 낮은 제2 환기를 생성하는 제2 열교환부를 포함하는 냉각 유닛; 및
상기 가열 유닛과 상기 냉각 유닛 사이에 배치되어, 인가된 전기에너지 중의 일부는 열에너지로 전환시키고, 나머지는 열의 이동을 강제하는(heat pumping) 펠티어 효과로 전환시킴으로써 상기 가열 유닛에는 열을 공급하고 상기 냉각 유닛으로부터는 열을 흡수하는 열전모듈을 포함하는 공기 가열 및 냉각 장치를 제공한다.
상기 열전모듈은 P형 반도체, N형 반도체, 상기 각 반도체의 일단부 및 타단부에 하나씩 배치된 한쌍의 도전체, 상기 각 도전체를 하나씩 덮도록 배치된 한쌍의 절연체 및 상기 각 반도체와 상기 각 도전체를 전기적으로 연결하도록 구성된 전기회로를 포함할 수 있다.
상기 열전모듈에 인가된 전기에너지(W), 상기 열전모듈이 상기 가열 유닛에 공급하는 열(QH) 및 상기 열전모듈이 상기 냉각 유닛으로부터 흡수하는 열(QL)은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다:
[수학식 1]
QH = W + QL.
본 발명의 다른 측면은,
상기 공기 가열 및 냉각 장치를 포함하는 공기 조화 시스템을 제공한다.
상기 공기 조화 시스템은 제1 온도로 유지되도록 구성된 제1 룸, 상기 제1 온도와 같거나 높은 제2 온도로 유지되도록 구성된 제 2 룸, 상기 각 룸과 연통되어 상기 각 룸에서 배출된 환기를 정화하여 급기를 생성한 후, 상기 생성된 급기를 상기 각 룸에 공급하도록 구성된 공조기, 및 상기 제2 룸 및 상기 공조기 사이에 배치되어 상기 공조기에서 배출된 급기 중 일부를 가열하여 상기 제2 룸에 공급하고, 상기 제2 룸에서 배출된 환기를 냉각하여 상기 공조기로 공급하도록 구성된 공기 가열 및 냉각 장치를 포함할 수 있다.
상기 공기 조화 시스템은 상기 공조기에서 배출된 급기 중 일부는 상기 공기 가열 및 냉각 장치의 상기 제1 열교환부를 통과함으로써 가열되고, 상기 제2 룸에서 배출된 환기는 상기 공기 가열 및 냉각 장치의 상기 제2 열교환부를 통과함으로써 냉각되도록 구성될 수 있다.
상기 공기 조화 시스템은 상기 공조기 및 상기 각 룸 사이에 배치되어 상기 공조기에서 배출된 급기를 저장함과 아울러 상기 각 룸으로 나누어 공급하도록 구성된 급기 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 조화 시스템은 상기 공조기 및 상기 각 룸 사이에 배치되어 상기 각 룸에서 배출된 환기를 저장함과 아울러 상기 공조기로 합쳐서 공급하도록 구성된 환기 챔버를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 조화 시스템 온수 또는 스팀을 사용하지 않도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 공기 가열 및 냉각 장치, 이를 포함하는 공기 조화 시스템은 운전비용 절감, 초기투자비 절감 및 공기 단축 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 종래의 공기 조화 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래의 공기 조화 시스템의 설치예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 가열 및 냉각 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 공기 가열 및 냉각 장치에 포함된 열전모듈의 구성 및 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템의 설치예를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 가열 및 냉각 장치, 및 이를 포함하는 공기 조화 시스템을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 가열 및 냉각 장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 가열 및 냉각 장치(100)는 가열 유닛(110), 냉각 유닛(120) 및 열전모듈(130)을 포함한다.
가열 유닛(110)은 제1 열교환부(111) 및 케이싱(112)을 포함할 수 있다.
가열 유닛(110)은 열전모듈(130)에 인가되는 전기에너지에 열전모듈(130)에서 발생하는 열전효과가 더해져서 기존 전기 열선 코일에 비해 열발생 효율이 30% 이상 높은 이점을 갖는다.
제1 열교환부(111)는 제1 급기(supply air)(SA1)를 가열하여 상기 제1 급기(SA1)보다 온도가 높은 제2 급기(SA2)를 생성하도록 구성될 수 있다.
케이싱(112)은 공기의 유로로 작용할 수 있다.
냉각 유닛(120)은 제2 열교환부(121) 및 케이싱(122)를 포함할 수 있다.
제2 열교환부(121)는 제1 환기(return air)(RA1)를 냉각하여 상기 제1 환기(RA1)보다 온도가 낮은 제2 환기(RA2)를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 제2 열교환부(121)는 제1 환기(RA1)로부터 열을 흡수하는 장치이다. 제2 열교환부(121)에 의해 제1 환기(RA1)로부터 흡수된 상기 열은 열전모듈(130)을 거쳐 제1 열교환부(111)로 전달될 수 있다.
케이싱(122)은 공기의 유로로 작용할 수 있다.
열전모듈(130)은 가열 유닛(110)과 냉각 유닛(120) 사이에 배치될 수 있다.
열전모듈(130)은 이에 인가된 전기에너지 중의 일부는 열에너지로 전환시키고, 나머지는 열의 이동을 강제하는(heat pumping) 펠티어 효과로 전환시킴으로써 가열 유닛(110)에는 열을 공급하고 냉각 유닛(120)으로부터는 열을 흡수하도록 구성될 수 있다.
공기 가열 및 냉각 장치(100)는 구동부가 없어 소음 및 진동이 없고 구조가 단순한 이점을 갖는다.
도 4는 도 3의 공기 가열 및 냉각 장치(100)에 포함된 열전모듈(130)의 구성 및 작동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 열전모듈(130)은 P형 반도체(131), N형 반도체(132), 한쌍의 도전체(133), 한쌍의 절연체(134) 및 전기회로(표시된 것)를 포함할 수 있다.
P형 반도체(131) 및 N형 반도체(132)는 서로 이격되게 나란히 배치될 수 있다.
한쌍의 도전체(133)는 상기 각 반도체(131, 132)의 일단부 및 타단부에 하나씩 배치될 수 있다.
한쌍의 절연체(134)는 상기 각 도전체(133)를 하나씩 덮도록 배치될 수 있다.
상기 전기회로는 상기 각 반도체(131, 132)와 상기 각 도전체(133)를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
열전모듈(130)에 전기에너지(W)가 인가될 경우, 도 4의 각 화살표 방향으로 펠티어 효과(Peltier Effect), 주울 열(Joulean Heat) 및 열 전도(Heat Conduction)가 일어난다. 도 4에서, "COLD SIDE"는 열이 흡수되는 부분을 지칭하고, "HOT SIDE"는 열이 방출되는 부분을 지칭한다.
열전모듈(130)에 인가된 전기에너지(W), 열전모듈(130)이 가열 유닛(110)에 공급하는 열(QH) 및 열전모듈(130)이 냉각 유닛(120)으로부터 흡수하는 열(QL)은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다:
[수학식 1]
QH = W + QL.
열(QH)은 펠티어 효과에 주울 열을 더하고 전도 열을 차감하여 얻어질 수 있다.
열(QL)은 펠티어 효과에서 주울 열 및 전도 열을 모두 차감하여 얻어질 수 있다.
열전모듈(130)의 냉각 성능계수(COP: coefficient of performance) 및 가열 성능계수(COP)는 각각 하기 수학식 2 및 수학식 3에 의해 표현될 수 있다:
[수학식 2]
냉각 COP = QL/W.
[수학식 3]
가열 COP = QH/W.
상기 냉각 COP는 0.3~0.7일 수 있다.
또한, 상기 가열 COP는 1.3~1.7일 수 있다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 냉각 COP 및 상기 가열 COP는 열전모듈(130)의 재료 및 구조의 변화에 따라 각각 다른 다양한 값을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템(200)을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템(200)은 제1 룸(210), 제2 룸(220), 급기 챔버(230), 환기 챔버(240), 공기 가열 및 냉각 장치(100) 및 공조기(250)를 포함한다.
제1 룸(210)은 제1 온도로 유지되도록 구성될 수 있다.
또한, 제1 룸(210)에서는 환기(RA1) 및 배기(EA1)가 생성되어, 환기(RA1)는 환기 챔버(240)를 거쳐 공조기(250)로 공급되고, 배기(EA1)는 외부로 배출될 수 있다.
제2 룸(220)은 상기 제1 온도와 같거나 상기 제1 온도 보다 높은 제2 온도로 유지되도록 구성될 수 있다.
제2 룸(220)에서는 환기(RA2) 및 배기(EA2)가 생성되어, 환기(RA2)는 공기 가열 및 냉각 장치(100)의 제2 열교환부(120)에서 냉각된 후 환기 챔버(240)를 거쳐 공조기(250)로 공급되고, 배기(EA2)는 외부로 배출될 수 있다. 환기(RA2)는, 예를 들어, 온도가 20℃일 수 있다.
공조기(250)는 상기 각 룸(210, 220)과 연통되어 상기 각 룸(210, 220)에서 배출된 환기(RA4)를 정화하여 급기(SA1)를 생성한 후, 상기 생성된 급기(SA1)를 그대로 또는 재가열한 후 상기 각 룸(210, 220)에 공급하도록 구성될 수 있다. 급기(SA1)는, 예를 들어, 온도가 14.5℃일 수 있다.
공기 가열 및 냉각 장치(100)는 제2 룸(220) 및 공조기(250) 사이에 배치될 수 있다.
공기 가열 및 냉각 장치(100)는 공조기(250)에서 배출된 급기(SA1) 중 일부(SA1-2)를 가열하여 제2 룸(220)에 공급하고, 제2 룸(220)에서 배출된 환기(RA2)를 냉각하여 공조기(250)로 공급하도록 구성될 수 있다.
공조기(250)에서 배출된 급기(SA1) 중 일부(SA1-2)는 공기 가열 및 냉각 장치(100)의 제1 열교환부(110)를 통과함으로써 가열되어, 급기(SA2)로 전환될 수 있다. 급기(SA2)는, 예를 들어, 온도가 18.5℃일 수 있다.
또한, 제2 룸(220)에서 배출된 환기(RA2)는 공기 가열 및 냉각 장치(100)의 제2 열교환부(120)를 통과함으로써 냉각되어, 환기(RA3)로 전환될 수 있다. 전술한 바와 같이, 환기(RA2)는, 예를 들어, 온도가 20일 수 있고, 환기(RA3)는, 예를 들어, 온도가 18℃일 수 있다.
급기 챔버(230)는 공조기(250) 및 상기 각 룸(210, 220) 사이에 배치되어 공조기(250)에서 배출된 급기(SA1)를 저장함과 아울러 상기 각 룸(210, 220)으로 나누어 공급하도록 구성될 수 있다.
환기 챔버(240)는 공조기(250) 및 상기 각 룸(210, 220) 사이에 배치되어 상기 각 룸(210, 220)에서 배출된 그대로의 환기(RA1) 또는 배출 후 냉각된 환기(RA3)를 저장함과 아울러 공조기(250)로 합쳐서 공급하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 룸(210)에서 생성된 환기(RA1), 및 제2 룸(220)에서 생성된 후 공기 가열 및 냉각 장치(100)의 제2 열교환부(120)에서 냉각되어 형성된 환기(RA3)는 환기 챔버(240)에서 합쳐져서 환기(RA4)를 형성한 후 공조기(250)로 공급될 수 있다. 구체적으로, 환기(RA4)는 하우징(251)의 내부에 설치된 환기 팬(252)의 작용에 의해 공조기(250)로 공급될 수 있다. 환기(RA4)는, 예를 들어, 온도가 19℃일 수 있다.
또한 구체적으로, 제1 룸(210)에서 생성된 배기(EA1) 및 제2 룸(220)에서 생성된 배기(EA2)는 서로 합쳐져서 배기(EA3)를 형성한 후 외부로 배출될 수 있다.
공조기(250)로 공급된 환기(RA4)는 하우징(251)의 내부에 설치된 댐퍼(253)에서 유량이 조절된 후, 필터(254)에서 정화되어 급기 팬(255)의 작용에 의해 급기 챔버(230)로 공급될 수 있다.
또한, 공조기(250)에서는 배기(EA4)가 배출될 수 있다. 배기(EA4)는, 예를 들어, 온도가 19℃일 수 있다.
또한, 공조기(250)로는 보급 공기(MA)가 공급될 수 있다. 보급 공기(MA)는, 예를 들어, 온도가 11℃일 수 있다.
또한, 공기 조화 시스템(200)은 온수 또는 스팀을 사용하지 않도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템(200)의 설치예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템(200)은, 도 1에 도시된 종래의 공기 조화 시스템(10)에서와 같은, 온수 배관(17), 온수 배관(17)에 설치된 컨트롤 밸브(18) 및 온수 배관(17)을 지지하는 배관 랙(19)을 포함하지 않는다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템(200)은 초기 투자비가 낮으며, 설치에 소요되는 공기(工期)가 짧고, 작업자의 동선에 간섭을 일으키지 않으며, 운전비용이 낮을 뿐만 아니라 유지관리가 용이한 이점을 갖는다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템(200)이 갖는 운전비용 절감, 투자비 절감 및 공기 단축에 관하여 보다 상세히 설명한다.
<운전비용 절감>
본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템은 종래의 공기 조화 시스템에 비해 에너지 효율이 현저히 높기 때문에 운전비용 절감 효과를 기대할 수 있다. 정량적 비교를 위하여 특정 프로젝트를 예로 들어 종래의 공기 조화 시스템과 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템의 운전비용을 검토하였다. 구체적으로, 사용량 및 생산단가 등을 고려하여 연간 운전비용을 산출한 후, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
재가열 비고
용량 열원 사용량 시간당
운전비용		 연간 운전
비용
프로젝트
예시		 1,326,875
Kcal/h		 스팀 2.85 ton/h 159,692 원/h 약 14억원 - 스팀 단가: 56,000원/ton
- 전체 효율 0.9 가정
(열교환 효율, 순환 펌프 동력 등 고려)
전기 코일 1,543 kW 151,202 원/h 약 13.2억원 - 에너지 효율 100% 가정
- 전기 단가: 98원/kW
열전모듈 1,187 kW 116,309 원/h 약 9.1억원 - 열전소자 가열 COP 1.3 적용
- 전기단가 98원/kW
- 연간 에너지 비용 산출시 냉각에너지 흡수로 인한 절감 비용1.1억원 포함(약 306,202 kcal/h)
- 냉수단가: 127원/USRT(US Refrigeration ton)
상기 표 1을 참조하면, 스팀을 사용하는 종래의 공기 조화 시스템의 경우 급기의 재가열을 위해 연간 8,760h 운전시 약 14억원의 운전비용이 소요되는 것으로 나타났다.
또한, 전기 코일을 사용하는 종래의 공기 조화 시스템의 경우 급기의 재가열을 위해 연간 8,760h 운전시 약 13.2억원의 운전비용이 소요되는 것으로 나타났다.
그러나, 열전모듈을 사용하는 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템의 경우 급기의 재가열을 위해 연간 8,760h 운전시 약 9.1억원의 운전비용이 소요되는 것으로 나타나, 종래의 공기 조화 시스템에 비해 약 4.1억원 이상의 운전비를 절감할 수 있으며, 환기(return air)를 통해 흡수되는 냉각 에너지로 인해 공조기에서 절감되는 냉수량을 감안하면 기존 대비 약 5.2억 이상의 운전비를 절감할 수 있다. 검토 대상 프로젝트의 규모, 재가열 열량, 온도차 등 많은 변수에 의해 차이가 있기는 하지만, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템은 기존 공기 조화 시스템 대비 약 50%의 효율 향상 및 약 33%의 운전비 절감을 기대할 수 있다.
<투자비 절감 및 공기단축>
도 1 및 도 2에 도시된 종래의 공기 조화 시스템에서와 같이, 온수를 사용하는 경우에는 온수 배관 구성을 위하여 배관 랙(pipe rack), 배관, 컨트롤 밸브 등의 설치가 필요하지만, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템에서와 같이 열전모듈을 사용하는 경우에는 이러한 배관 구성이 불필요하여, 배관 구성을 위한 투자비를 절감하고 설치 공기를 단축하는 효과가 있다. 검토 대상인 특정 프로젝트에서 온수를 사용하는 경우에는 재가열 유닛이 145개 설치되어야 하며, 이와 동일한 개수의 컨트롤 밸브 및 이들을 구성하기 위한 배관 및 배관 랙이 설치되어야 하고, 덕트 및 재가열 유닛의 설치가 완료된 이후 배관 랙 및 배관을 구성해야 하기 때문에 설치를 위한 공기(工期)가 길어지는 문제점이 있다. 반면에, 본 발명의 일 구현예에 따른 공기 조화 시스템은 이러한 배관 구성이 필요 없기 때문에 초기 투자비 절감 및 공기 단축 효과가 있다.
본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 공기 가열 및 냉각 장치 110: 가열 유닛
111, 121: 열교환부 112: 케이싱
120: 냉각 유닛 130: 열전모듈
131: P형 반도체 132: N형 반도체
133: 도전체 134: 절연체
200: 공기 조화 시스템 210, 220: 제1 룸
230: 급기 챔버 240: 환기 챔버
250: 공조기 251: 하우징
252: 환기 팬 253: 댐퍼
254: 필터 255: 급기 팬
SA: 급기 RA: 환기
EA: 배기 MA: 보급 공기

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 온도로 유지되도록 구성된 제1 룸;
    상기 제1 온도와 같거나 높은 제2 온도로 유지되도록 구성된 제 2 룸;
    상기 각 룸과 연통되어 상기 각 룸에서 배출된 환기를 정화하여 급기를 생성한 후, 상기 생성된 급기를 상기 각 룸에 공급하도록 구성된 공조기; 및
    상기 제2 룸 및 상기 공조기 사이에 배치되어 상기 공조기에서 배출된 급기 중 일부를 가열하여 상기 제2 룸에 공급하고, 상기 제2 룸에서 배출된 환기를 냉각하여 상기 공조기로 공급하도록 구성된 공기 가열 및 냉각 장치를 포함하고,
    상기 공기 가열 및 냉각 장치는,
    상기 공조기에서 배출된 급기를 가열하여 가열된 급기를 생성하는 제1 열교환부를 포함하는 가열 유닛;
    상기 제2 룸에서 배출된 환기를 냉각하여 냉각된 환기를 생성하는 제2 열교환부를 포함하는 냉각 유닛; 및
    상기 가열 유닛과 상기 냉각 유닛 사이에 배치되어, 인가된 전기에너지 중의 일부는 열에너지로 전환시키고, 나머지는 열의 이동을 강제하는(Heat Pumping) 펠티어 효과로 전환시킴으로써 상기 가열 유닛에는 열을 공급하고 상기 냉각 유닛으로부터는 열을 흡수하는 열전모듈을 포함하고,
    상기 공조기에서 배출된 급기를 가열할 목적으로는 온수 또는 스팀을 사용하지 않도록 구성된 공기 조화 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 공조기에서 배출된 급기 중 일부는 상기 공기 가열 및 냉각 장치의 상기 제1 열교환부를 통과함으로써 가열되고, 상기 제2 룸에서 배출된 환기는 상기 공기 가열 및 냉각 장치의 상기 제2 열교환부를 통과함으로써 냉각되도록 구성된 공기 조화 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 공조기 및 상기 각 룸 사이에 배치되어 상기 공조기에서 배출된 급기를 저장함과 아울러 상기 각 룸으로 나누어 공급하도록 구성된 급기 챔버를 더 포함하는 공기 조화 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 공조기 및 상기 각 룸 사이에 배치되어 상기 각 룸에서 배출된 환기를 저장함과 아울러 상기 공조기로 합쳐서 공급하도록 구성된 환기 챔버를 더 포함하는 공기 조화 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제5항에 있어서,
    상기 열전모듈은 P형 반도체, N형 반도체, 상기 각 반도체의 일단부 및 타단부에 하나씩 배치된 한쌍의 도전체, 상기 각 도전체를 하나씩 덮도록 배치된 한쌍의 절연체 및 상기 각 반도체와 상기 각 도전체를 전기적으로 연결하도록 구성된 전기회로를 포함하는 공기 조화 시스템.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 열전모듈에 인가된 전기에너지(W), 상기 열전모듈이 상기 가열 유닛에 공급하는 열(QH) 및 상기 열전모듈이 상기 냉각 유닛으로부터 흡수하는 열(QL)은 하기 수학식 1을 만족하는 공기 조화 시스템:
    [수학식 1]
    QH = W + QL.
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