KR102026370B1

KR102026370B1 - 하이브리드형 고효율 환기시스템

Info

Publication number: KR102026370B1
Application number: KR1020170080377A
Authority: KR
Inventors: 남명수
Original assignee: 주식회사 제일테크
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2019-10-01
Also published as: KR20190001956A

Abstract

본 발명은 강제 환기 및 자연 환기를 혼합한 하이브리드형 고효율 환기시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 기계식 급,배기팬을 이용한 강제 환기장치의 가동중 밀폐된 실내에 발생되는 양압(+) 또는 음압(-)에 의하여 창과 문 등의 틈새를 통하여 배출 또는 유입되는 비제어(非制御)된 공기 유출입에 따른 열손실을 방지하고자 강제 환기장치 외에 벽체를 관통 설치되고 축열소자와 역류방지댐퍼를 구비하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 추가적으로 설치하여 자연 환기만 단독 또는 강제 환기와 자연 환기를 상호보완적으로 혼합 사용함으로 환기시 유출입되는 모든 공기의 열손실을 방지할 수 있는 하이브리드형 고효율 환기시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 강제 환기장치 외에 상기 구획된 각 실내공간들 중 어느 하나 이상의 벽을 관통하여 설치된 급배기구에 축열소자와 역류방지댐퍼를 내설하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 추가적으로 구비하여; 상기 강제 환기장치와 자연 환기장치를 혼합하여 사용함으로써 강제 환기장치의 구동에 따라 밀폐된 실내공간에 양압과 음압이 교대로 발생시 자연 환기장치를 통하여 압력차에 의한 공기가 유출입되도록 유도하여 틈새로 새어나가는 공기의 열손실을 감소시킬 수 있는 하이브리드형 고효율 환기시스템에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

하이브리드형 고효율 환기시스템{Hybrid type High Efficient Ventilation}

본 발명은 강제 환기 및 자연 환기를 혼합한 하이브리드형 고효율 환기시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 기계식 급,배기팬을 이용한 강제 환기장치의 가동중 밀폐된 실내에 발생되는 양압(+) 또는 음압(-)에 의하여 창과 문 등의 틈새를 통하여 배출 또는 유입되는 비제어(非制御)된 공기 유출입에 따른 열손실을 방지하고자 강제 환기장치 외에 벽체를 관통 설치되고 축열소자와 역류방지댐퍼를 구비하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 추가적으로 설치하여 자연 환기만 단독 또는 강제 환기와 자연 환기를 상호보완적으로 혼합 사용함으로 환기시 유출입되는 모든 공기의 열손실을 방지할 수 있는 하이브리드형 고효율 환기시스템에 관한 것이다.

일반적으로 종래 설치되는 대부분의 환기시스템(Ventilation System)은 급기팬과 배기팬 등의 기계를 구비하고 직접 또는 덕트를 통하여 실내의 공기를 강제로 배출하고 외기를 강제로 유입시키는 강제 환기 시스템을 이용하고 있다.

또한, 도 1에서 보는 바와 같이 근래에는 위와 같은 강제 환기장치의 구동에 따른 실내의 냉,난방된 공기와 외부공기의 교환시 발생되는 열손실을 최소화(最小化)하고자 열교환기를 이용하여 냉,난방 효율을 높이는 강제 환기시스템이 등장하고 있다.(대한민국 등록특허번호 제10-1195525호 참조)

또한, 도 2에서 보는 바와 같이 온돌바닥에 환기용 배관을 매립하여 유입되는 공기의 온도를 상승시켜 내실자에게 유입공기의 온도차로 인한 이질감을 감소시키는 환기시스템도 등장하고 있다.(대한민국 등록특허번호 제10-1137453호 참조)

그런데, 본 출원인은 이러한 고효율 강제 환기시스템을 개발하여 급기 및 배기를 교번하여 구동하면서 열손실을 최소화하고자 실험을 계속하던 중, 강제 환기 시스템의 구동에 따라 밀폐된 실내에 양압과 음압이 교대로 발생되는 현상과 함께 이에 따라 창과 문의 틈새를 통하여 비제어(非制御)된 공기가 유출입되어 예상치 못한 새어나가는 열손실이 발생되는 것을 확인하고 이를 방지할 목적으로 본 발명을 개발하게 되었다.

또한, 본 출원인은 강제 환기시스템을 구동하지 않을 때에도, 실내외 온도차에 의해 발생되는 대류현상에 의해 실내의 공기가 창과 문의 틈새를 통해 유출입되어 새어나가는 열손실이 있음을 확인하고 이 또한 함께 방지하고자 본 발명을 개발하게 되었다.

또한, 상기 강제 환기장치에 실내공기의 일산화탄소, 이산화탄소, 미세먼지, 휘발성유기화합물 또는 포름알데히드 등의 오염도를 검출하는 센서를 추가하여 센서로부터 입력된 정보에 따라 일정기준 이상에 도달되면 자동으로 강제 환기장치를 구동시키도록 제어할 수 있는 제어부를 구비한 환기시스템을 개발하고자 한다.

대한민국 등록특허번호 제10-1195525호(출원일: 2006년 12월 7일), 발명의 명칭: "환기용 급배기 장치" 대한민국 등록특허번호 제10-1137453호(출원일: 2012년 3월 9일), 발명의 명칭: "공동주택에서 개선된 세대별 환기시스템"

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 기계식 급,배기팬을 이용한 강제 환기장치의 가동중 밀폐된 실내에 발생되는 양압(+) 또는 음압(-)에 의하여 창과 문 등의 틈새를 통하여 배출 또는 유입되는 비제어(非制御)된 공기 유출입에 따른 열손실을 방지하고자 강제 환기장치 외에 벽체를 관통 설치되고 축열소자와 역류방지댐퍼를 구비하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 추가적으로 설치하여 자연 환기만 단독 또는 강제 환기와 자연 환기를 상호보완적으로 혼합 사용함으로 환기시 유출입되는 모든 공기의 열손실을 방지할 수 있는 하이브리드형 고효율 환기시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 환기유니트에 내설된 급기팬의 구동에 의해 외부공기를 구획된 각 실내공간들로 유입하고 배기팬의 구동에 의해 상기 구획된 각 실내공간들의 공기를 외부로 배출하는 강제 환기장치를 구비하는 환기시스템에 있어서, 상기 강제 환기장치 외에 상기 구획된 각 실내공간들 중 어느 하나 이상의 벽을 관통하여 설치된 급배기구에 축열소자와 역류방지댐퍼를 내설하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 추가적으로 구비하여; 상기 강제 환기장치와 자연 환기장치를 혼합하여 사용함으로써 강제 환기장치의 구동에 따라 밀폐된 실내공간에 양압과 음압이 교대로 발생시 자연 환기장치를 통하여 압력차에 의한 공기가 유출입되도록 유도하여 틈새로 새어나가는 공기의 열손실을 감소시킬 수 있는 하이브리드형 고효율 환기시스템을 제공함에 그 목적이 달성된다.

또한, 상기 하이브리드형 고효율 환기시스템에 있어서, 상기 열손실 방지용 자연 환기장치는, 축열소자와 급기용 역류방지댐퍼를 내설하는 급기용 자연 환기장치와, 상기 자연 환기장치의 축열소자를 공유하면서 일측으로 우회되어 외부와 연통되면서 배기용 역류방지댐퍼를 내설하는 배기용 자연 환기장치를 각각 하나 이상씩 구비하거나; 축열소자와 급배기겸용 역류방지댐퍼를 내설하는 급배기용 자연 환기장치를 하나 이상 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하이브리드형 고효율 환기시스템에 있어서, 상기 강제 환기장치는, 급기팬과 배기팬을 일정시간 간격마다 교대로 구동되도록 하여 급기와 배기가 일정시간 간격마다 교번하여 발생되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하이브리드형 고효율 환기시스템에 있어서, 상기 강제 환기장치는, 실내 일측에 오염도검출센서를 구비하여 상기 오염도검출센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 자동으로 강제 환기장치의 구동을 제어하는 제어부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하이브리드형 고효율 환기시스템에 있어서, 상기 강제 환기장치의 오염도검출센서는 휘발성유기화합물검출센서, 일산화탄소검출센서, 이산화탄소검출센서, 미세먼지검출센서, 포름알데히드검출센서 중 어느 하나 이상을 포함하고; 상기 강제 환기장치의 제어부는 오염도검출센서로부터 입력된 신호에 따라 기입력된 데이터와 비교하여 실내공기의 오염도를 판정하고 상기 판정된 오염도에 따른 환기강도 데이터와 비교하여 환기강도를 설정하며 상기 설정된 환기강도에 따라 자동으로 강제 환기장치를 구동하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하이브리드형 고효율 환기시스템에 있어서, 상기 강제 환기장치는, 환기유니트에 내설된 급기팬의 구동에 의해 외벽을 관통하여 설치된 급기구를 통해 유입된 외부공기가 급기용 역류방지댐퍼와 축열소자와 급기팬을 지나고 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 경유하여 구획된 각 실내공간들에 디퓨져를 통해 급기되도록 연결되는 급기용 강제 환기장치와, 환기유니트에 내설된 배기팬의 구동에 의해 구획된 각 실내공간들로부터 디퓨져를 통해 유입된 실내공기가 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 지나고 배기팬과 상기 급기용 강제 환기장치의 축열소자와 배기용 역류방지댐퍼를 경유한 뒤 외벽을 관통하여 설치된 배기구를 통해 배기되도록 연결되는 배기용 강제 환기장치를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하이브리드형 고효율 환기시스템에 있어서, 상기 강제 환기장치는, 환기유니트에 내설된 급기팬의 구동에 의해 외벽을 관통하여 설치된 급배기구를 통해 유입된 외부공기가 급배기겸용 역류방지댐퍼와 축열소자와 급기팬을 지나고 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 경유하여 구획된 각 실내공간들에 디퓨져를 통해 급기되도록 연결되고, 환기유니트에 내설된 배기팬의 구동에 의해 구획된 각 실내공간들로부터 디퓨져를 통해 유입된 실내공기가 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 지나고 배기팬과 축열소자와 급배기겸용 역류방지댐퍼를 경유한 뒤 외벽을 관통하여 설치된 급배기구를 통해 배기되도록 연결되어; 급기시 이용된 동일한 급배기구와 역류방지댐퍼와 배관과 축열소자와 디퓨져를 배기시에도 이용하도록 겸용으로 구성된 것이 바람직하다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 구획된 각 실내공간들 중 어느 하나 이상의 벽을 관통하여 설치된 급배기구에 축열소자와 역류방지댐퍼를 내설하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 구비하여; 상기 밀폐된 실내공간에 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 양압 또는 음압이 발생시 공기의 흐름에 의해 자연 개폐되는 자연 환기장치를 통하여 압력차에 의한 공기가 유출입되도록 유도하여 틈새로 새어나가는 공기의 열손실을 감소시킬 수 있는 하이브리드형 고효율 환기시스템을 제공함에 그 목적이 달성된다.

본 발명의 효과는 다음과 같다.

실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 기계식 급,배기팬을 이용한 강제 환기장치의 가동중 밀폐된 실내에 발생되는 양압(+) 또는 음압(-)에 의하여 창과 문 등의 틈새를 통하여 배출 또는 유입되는 비제어(非制御)된 공기 유출입에 따른 열손실을 방지하고자 강제 환기장치 외에 벽체를 관통 설치되고 축열소자와 역류방지댐퍼를 구비하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 추가적으로 설치하여 자연 환기만 단독 또는 강제 환기와 자연 환기를 상호보완적으로 혼합 사용함으로 환기시 유출입되는 모든 공기의 열손실을 방지할 수 있는 하이브리드형 고효율 환기시스템을 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 종래의 전열교환기 환기시스템의 개략도
도 2 는 종래의 바닥매립형 환기시스템의 개략도
도 3 은 본 발명을 적용한 자연 환기장치의 실시예를 보이는 분해사시도
도 4a,4b 는 본 발명을 적용한 자연 환기장치의 실시예들을 보이는 개략도
도 5 는 본 발명을 적용한 하이브리드형 고효율 환기시스템의 제1 실시예의 개략도
도 6 는 본 발명을 적용한 하이브리드형 고효율 환기시스템의 제2 실시예의 개략도
도 7a,7b 는 본 발명을 적용한 강제 환기장치의 급배기구와 역류방지댐퍼의 변형예들을 보이는 개략도
도 8 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 결로 및 전열교환효율에 관한 시험성적서
도 9 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연 환기장치의 환기량에 관한 시험성적서
도 10 은 본 발명의 제2 실시예에 따른 결로 및 온도상승율에 관한 시험성적서

이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예들은 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록 설명하는 것으로 이해되어야 하며, 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되고, 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 하며, 본 발명을 이에 한정하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.

(실시예1)

먼저, 본 발명의 환기시스템은, 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 압력차에 의한 공기 흐름에 의해 자연 개폐되는 자연 환기장치(20)를 구비하되 자연 환기시 열손실을 최소화할 수 있도록, 벽을 관통하여 설치되는 급배기구에 축열소자와 역류방지댐퍼를 내설하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 설치한 것이다.

또한, 기계식 급,배기팬을 이용한 강제 환기장치 외에 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 압력차에 의해 자연 개폐되는 자연 환기장치를 추가적으로 구비함으로써, 강제 환기시에도 단순 자연 환기시에도 열손실을 최소화할 수 있도록, 열손실 방지용 자연 환기장치를 설치한 것이다.

본 발명의 환기시스템(1)은, 도 3,4에서 보는 바와 같이 열손실 방지용 자연 환기장치(20)를 구비한다.

상기 열손실 방지용 자연 환기장치(20)는, 구획된 각 실내공간들 중 어느 하나 이상의 벽을 관통하여 설치된 급배기구에 열에너지를 축열하는 축열소자(23)와 반대방향으로 역류를 방지하는 역류방지댐퍼(22)를 내설함으로써 구성된다.

상기 열손실 방지용 자연 환기장치(20)는, 도 4a에서 보는 바와 같이 축열소자(23)와 급기용 역류방지댐퍼(22a)를 내설하는 급기용 자연 환기장치(20a)와, 상기 축열소자(23)를 공유하면서 일측으로 우회되어 외벽을 관통하되 배기용 역류방지댐퍼(22b)를 내설하는 배기용 자연 환기장치(20b)로 구성하여, 급기시와 배기시 각각 따로 작동되도록 구비하되 하나 이상의 장소에 구비할 수 있다.

이 때 축열소자(23)는 공통으로 사용되어야 하므로 실내측 통공은 공동으로 사용하게 되지만, 실외측 통공은 급기구(21a)와 배기구(21b)가 각각 나뉘어진 구조로 형성된다.

또한, 도 4b에서 보는 바와 같이, 급배기겸용 역류방지댐퍼(22)를 내설하여 상기 급기용 자연 환기장치(20a)와 배기용 자연 환기장치(20b)를 실내측 통공과 실외측 통공이 모두 공동으로 사용되는 급배기겸용 자연 환기장치(20)로 구비할 수도 있다.

상기 급배기겸용 역류방지댐퍼(22)는, 급배기구(21) 또는 이와 연통된 배관 내에 설치되어 밀폐된 실내공간에서 양압(+) 발생시 압력차에 의해 내설된 제2 블레이드(223)가 실외측으로 개방되면서 실내공기를 축열소자(23)를 지나 급배기구(21) 측으로 배출시키도록 구동되고, 밀폐된 실내공간에서 음압(-)이 발생시 압력차에 의해 내설된 제1 및 제2 블레이드(222,223)가 함께 실내측으로 개방되면서 외기를 축열소자(23)를 지나 실내로 유입시키도록 구동되어 급배기 겸용으로 사용가능하고 환기시스템 정지시에 블레이드가 모두 닫혀 있어 외기의 유입이 원천적 방지된다.

상기 급배기겸용 역류방지댐퍼(22)는, 배관 내에서 유체의 흐름을 가로막는 방향으로 신장되되 중앙에 개구(221a)를 갖는 지지부(221)와; 상기 개구(221a)를 일측으로만 개폐하도록 개구(221a)보다 큰 지름을 가지며 개구(221a)의 일측에 위치되고 그 일단은 상기 지지부(221)의 상부에 회전가능하게 결합되며 개구(221a)와 대응되는 면에 다수의 통공(222a)이 형성되는 제1 블레이드(222)와; 상기 개구(221a)보다 작은 지름을 갖고 상기 제1 블레이드(222)의 개폐가능한 방향의 반대측면에 위치되어 제1 블레이드(222)와 밀착되어 제1 블레이드(222)의 통공(222a)을 밀폐하면서 그 일단은 지지부(221)의 상부 또는 제1 블레이드(222)의 상부에 회전가능하게 결합되는 제2 블레이드(223)를 구비하여; 상기 제1 블레이드(222)와 제2 블레이드(223) 중 어느 하나는 음압시 외기가 유입되도록 실내측으로 개방되고, 상기 제1 블레이드(222)와 제2 블레이드(223) 중 다른 하나는 양압시 실내공기가 배출되도록 실외측으로 개방된다.

상기 제2 블레이드(223)는, 제1 블레이드(222)의 개방시 함께 밀착되어 있도록 자성체를 이용하되 그 자성체의 자력은 제2 블레이드(223)의 개방시 사용되는 압력차에 의해 제1 블레이드(222)로부터 분리가능한 크기로 형성한다.

상기와 같이 열손실 방지를 위한 자연 환기장치(20)를 적용하면, 구획된 각 실내공간에서 실내외 온도차에 의한 대류현상(실내온도가 더 높은 경우) 또는 양압(+) 발생시 압력차에 의해 외부로 나가려는 공기의 흐름이 발생되는데 상기 자연 환기장치(20)를 통과하여 실외로 공기가 배출된다. 이 때 상기 자연 환기장치(20)의 축열소자(23)를 지나면서 실내공기는 열에너지를 축열소자(23)에 축열시키고 배기용 역류방지댐퍼(22b)를 지나 실외로 배출된다.

또한, 반대로 구획된 각 실내공간(S)에서 실내외 온도차에 의한 대류현상(실내온도가 더 낮은 경우) 또는 음압(-) 발생시 압력차에 의해 외부에서 실내로 유입되려는 공기의 흐름이 발생되는데 상기 자연 환기장치(20)를 통과하여 실내로 공기가 유입된다. 이 때 상기 자연 환기장치(20)의 급기용 역류방지댐퍼(22a)를 지나고 축열소자(23)를 지나면서 축열소자(23)에서 축열된 열에너지를 유입되는 공기에 전열하게 되므로, 양압과 음압에 의해 틈새를 통해 전혀 모르고 버려지던 열손실을 감소시켜 에너지 효율을 높일 수 있게 된다.

이러한 과정은 겨울철 난방시에만 적용되는 것이 아니라, 여름철 냉방에 의해 실내온도가 낮을 때에는 실내공기가 갖는 낮은 온도의 열에너지를 축열소자(23)에서 축열하였다가 유입되는 공기에 전열시켜 냉각시켜 주는 과정으로 적용될 수 있다.

상기 자연 환기장치(20)를 강제 환기장치(10)에 부가적으로 적용한 제1 실시예로서, 열손실 방지를 위해 축열소자(13) 및 역류방지댐퍼(12)를 구비한 강제 환기장치(10)외에 구획된 각 실내공간들 중 어느 하나 이상에 벽을 관통하여 급배기구(21)를 설치하되 상기 급배기구에 축열소자(23)와 역류방지댐퍼(22)를 내설하여 열손실을 방지하도록 구성된다.

상기 강제 환기장치(10)는, 환기유니트(14)에 내설된 급기팬(14a)의 구동에 의해 외벽을 관통하여 설치된 급기구(11a)를 통해 유입된 외부공기가 급기용 역류방지댐퍼(12)와 축열소자(13)와 급기팬(14a)을 지나고 천장 또는 바닥에 설치된 급배기겸용 배관(15)을 경유하여 구획된 각 실내공간들에 디퓨져(16)를 통해 급기되도록 연결되는 급기용 강제 환기장치(10a)와, 환기유니트(14)에 내설된 배기팬(14b)의 구동에 의해 구획된 각 실내공간들(S)로부터 디퓨져(16)를 통해 유입된 실내공기가 천장 또는 바닥에 설치된 급배기겸용 배관(15)을 지나고 배기팬(14b)과 상기 급기용 강제 환기장치(10a)의 축열소자(13)와 배기용 역류방지댐퍼(12b)를 경유한 뒤 외벽을 관통하여 설치된 배기구(11b)를 통해 배기되도록 연결되는 배기용 강제 환기장치(10b)를 포함한다.

또한, 상기 강제 환기장치(10)의 급배기구(11)와 환기시스템(14) 사이에 전동으로 구동되는 결로방지댐퍼(17)를 구비할 수 있다.

다음, 도 5,7,8,9 을 참조하여 실시예1을 설명하면 다음과 같다.

(실시예1) : 배관이 천장에 설치된 하이브리드형 고효율 환기시스템

도 5는 환기유니트(14)를 통해 유입된 공기가 디퓨져(16)로 배출되도록 연통되는 급배기겸용 배관(15)과, 디퓨져(16)에서 유입된 공기가 환기유니트(14)를 통해 배출되도록 연통되는 급배기겸용 배관(15)이 천장에 설치된 경우로서, 강제 환기장치(10)의 구동시 배기와 급기가 일정시간 간격으로 교번하여 작동하게 되는데, 배기팬(14b)의 배기압력에 의해 디퓨져(16)로부터 유입된 실내공기가 천장에 설치된 급배기겸용 배관(15a)을 지나 배기팬(14b)과 축열소자(13)와 역류방지댐퍼(12)와 급배기구(11)를 통해 배출시 축열소자(13)는 실내공기의 열에너지를 축열하게 되고, 급기팬(14a)의 급기압력에 의해 급배기구(11)를 통해 실외공기를 유입하여 역류방지댐퍼(12)와 축열소자(13)와 급기팬(14a)과 천장에 설치된 급배기겸용 배관(15a)을 지나 디퓨져(16)를 통해 급기시 축열소자(13)는 갖고 있던 열에너지를 실외공기에 전달하여 주게 되므로 환기시 열손실을 감소할 수 있다.

이 때, 상기 급기시와 배기시 축열소자(13)는 공유하여 사용하고 역류방지댐퍼(12)는 각각 급기용 역류방지댐퍼(12a)와 배기용 역류방지댐퍼(12b)로 2개로 나뉘어 적용될 수 있고, 급기시 및 배기시 역류방지댐퍼를 겸용으로 사용될 수 있는 급배기겸용 역류방지댐퍼(12)를 적용하여 사용될 수도 있다.

상기 급배기겸용 역류방지댐퍼(12)는, 상기에서 설명한 자연 환기장치(20)의 급배기겸용 역류방지댐퍼(22)와 동일한 구조이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 강제 환기장치(10)에 의해 급기시에는 밀폐된 실내에 양압(+)이 발생되고 배기시에는 음압(-)이 발생되어 밀폐된 실내의 창과 문 등의 틈새로 비제어된 공기의 유출입이 발생되어 열손실이 발생된다.

양압(+)과 음압(-) 발생시 틈새로 유출입되는 공기는 열손실 방지용 자연 환기장치(20)를 통해 유출입되도록 함으로써 열손실을 최소화할 수 있다.

본 발명의 강제 환기장치(10)의 급기가 시작되면 급기로 인하여 밀폐된 실내에 양압(+)이 발생되고, 실내외 공기 압력차에 의해 실내공기가 자연 환기장치(20)의 축열소자(23) 및 배기용 역류방지댐퍼(22b)를 통해 실외로 배출되어 양압이 해결된다. 이 때, 실내공기가 자연 환기장치(20)의 축열소자(23)를 지날 때 열에너지를 축열하게 된다.

상기 강제 환기장치는, 급기팬(14a)과 배기팬(14b)을 일정시간 간격마다 교대로 구동되도록 하여 급기와 배기가 일정시간 간격마다 교번하여 발생되도록 하되, 이에 따라, 밀폐된 실내에서는 일정시간 간격으로 양압(+)과 음압(-)이 교대로 발생하게 된다.

다음, 일정시간 경과후 강제 환기장치(10)의 급기가 끝나고 배기가 시작되면 배기로 인한 밀폐된 실내에 음압(-)이 발생되고, 실내외 공기 압력차로 인해 실외공기가 자연 환기장치(20)의 급기용 역류방지댐퍼(22a)와 축열소자(23)를 지나 실내로 유입되어 음압이 해결된다. 이 때, 실외공기가 자연 환기장치(20)의 축열소자(23)를 지날 때 축열하고 있던 열에너지를 전열하게 되어 열손실을 최소화하게 되는 것이다.

또한, 상기 환기유니트(14)의 외측 즉, 환기유니트(14)로부터 급배기구(11)측으로 설치되어 환기시스템(1)의 미작동시 외부공기의 유입을 방지하고자 하나 이상의 블레이드를 구비하되 외부공기와 온도차가 큰 실내공기의 접촉으로 인한 결로 발생을 방지하고자 단열효율이 높은 소재로 블레이드를 제작하고 동시에 회전되는 둘 이상의 블레이드를 설치함으로 블레이드와 블레이드 사이에 다수의 단열공간을 형성할 수 있도록 구성되어 전동으로 구동되는 결로방지댐퍼(17)를 구비하여 차단효율을 높이고 결로를 방지한다.

도 8의 실시예1에 따른 결로 및 전열교환효율에 관한 시험성적서(PC17-01182, 한국건설생활환경시험연구원)를 참조하면, 본 발명의 실시예1을 적용하였을 때 강제 환기장치(10)의 미가동시에도 결로가 발생되지 않으며 냉방시에는 축열효율(전열교환효율)이 74%, 난방시에는 축열효율(전열교환효율)이 77%가 되어 열회수율이 높은 것을 알 수 있다.(시험방법은 KS B 6879:2015로 진행)

또한, 도 9의 실시예1에 따른 자연 환기장치의 환기량에 관한 시험성적서(PC17-01181, 한국건설생활환경시험연구원)를 참조하면, 본 발명의 실시예1을 적용하였을 때 자연 환기장치(20)의 환기성능을 시험하였으며, 축열소자(23)와 역류방지댐퍼(22)를 구비하고도 매우 양호한 환기성능을 갖는 것을 알 수 있다(시험방법은 KS F2921:2008로 진행)

다음, 도 6,10 을 참조하여 실시예2를 설명하면 다음과 같다.

(실시예2) : 배관이 온돌바닥에 매립된 하이브리드형 고효율 환기시스템

도 6는 환기유니트(14)를 통해 유입된 공기가 디퓨져(16)로 배출되도록 연통되는 급배기겸용 배관(15)과, 디퓨져(16)에서 유입된 공기가 환기유니트(14)를 통해 배출되도록 연통되는 급배기겸용 배관(15)이 온돌바닥에 매립된 경우로서, 강제 환기장치(10)의 구동시 배기와 급기가 일정시간 간격으로 교번하여 작동하게 되는데, 배기팬(14b)의 배기압력에 의해 디퓨져(16)로부터 유입된 실내공기가 온돌바닥에 매립된 급배기겸용 배관(15b)을 지나 배기팬(14b)과 축열소자(13)와 역류방지댐퍼(12)와 급배기구(11)를 통해 배출시 축열소자(13)는 실내공기의 열에너지를 빼앗아 축열하게 되고, 급기팬(14a)의 급기압력에 의해 급배기구(11)를 통해 실외공기를 유입하여 역류방지댐퍼(12)와 축열소자(13)와 급기팬(14a)과 온돌바닥에 매립된 급배기겸용 배관(15b)을 지나 디퓨져(16)를 통해 급기시 축열소자(13)는 갖고 있던 열에너지를 실외공기에 전달하여 주게 되므로 환기시 열손실을 감소할 수 있다.

실시예2의 강제 환기장치(10)도 배기로 인한 양압(+) 발생시와 급기로 인한 음압(-) 발생시 자연 환기장치(20)를 통해 이를 해결하고 열손실을 최소화하는 부분은 실시예1과 동일하므로 설명을 생략한다.

도 10의 본 발명의 실시예2에 따른 결로 및 온도상승율에 관한 시험성적서(PC16-03444, 한국건설생활환경시험연구원)를 참조하면, 본 발명의 실시예2를 적용하였을 때 강제 환기장치(10)의 가동중 결로가 발생되지 않았으며, 급기시 축열소자(13)에서 열에너지를 1차로 전달받은 실외공기가 35~40℃의 온돌바닥을 지나며 2차로 가열되어 실내온도보다 102%로 더 높은 온도로 제공되고 있음을 알 수 있다.(시험방법은 KS B 6879로 진행)

이상과 같이 강제 환기장치(10)의 강제 급기 및 강제 배기시 밀폐된 실내공간에서 발생되는 양압(+) 및 음압(-) 발생시 실내외 압력차에 의해 발생되는 공기흐름을 자연 환기장치(20)를 통하여 양압(+)시 실내공기를 배출하고 음압(-)시 실외공기를 유입하되 열손실을 방지하여 에너지 효율을 높일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

또한, 도 5,6을 참조하여 보면, 상기 강제 환기장치는, 실내 일측에 오염도검출센서(181)를 구비하여 상기 오염도검출센서(181)로부터 입력되는 신호를 이용하여 자동으로 강제 환기장치의 구동을 제어하는 제어부(18)를 구비한다.

상기 강제 환기장치의 오염도검출센서(181)는 휘발성유기화합물검출센서, 일산화탄소검출센서, 이산화탄소검출센서, 미세먼지검출센서, 포름알데히드검출센서 중 어느 하나 이상을 포함한다.

또한, 상기 강제 환기장치의 제어부(18)는 오염도검출센서(181)로부터 입력된 신호에 따라 기입력된 데이터와 비교하여 실내공기의 오염도를 판정하고, 상기 판정된 오염도에 따른 기입력된 환기강도 데이터와 비교하여 환기강도를 설정하며, 상기 설정된 환기강도에 따라 자동으로 강제 환기장치를 구동하도록 제어한다.

예를 들면, 상기 오염도검출센서(181) 중 하나가 미세먼지검출센서라 하면, 상기 미세먼지검출센서로부터 입력된 미세먼지농도 수치를 신호로 입력받는데 입력된 신호가 80㎍이라 하면, 기입력된 먼지농도 수치 데이터와 대비를 통해 실내공기의 먼지 오염도를 '중간'으로 판정하게 되고, 상기 판정된 오염도에 따라 기입력된 환기강도 데이터와 비교하여 환기강도를 '중'으로 설정하게 되며, 상기 설정된 환기강도에 따라 자동으로 강제 환기장치(10)를 구동하도록 제어하게 된다.

또한, 상기 급배기겸용 역류방지댐퍼(12,22)는, 2개 이상의 댐퍼블레이드를 일정간격 이격시켜 형성되는 다중 댐퍼블레이드를 구비하여 차단효율을 높이고 결로를 방지하도록 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 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 주요부분에 대한 부호의 설명>
B: 베란다 S: 실내공간
W: 외벽
1: 환기시스템 10: 강제 환기장치
11: 급배기구 12: 급배기겸용 역류방지댐퍼
12a: 급기용 역류방지댐퍼 12b: 배기용 역류방지댐퍼
13: 축열소자 14: 환기유니트
14a: 급기팬 14b: 배기팬
14c: 필터 15: 급배기겸용 배관
15a: 천장 설치형 급배기겸용 배관 15b: 온돌바닥 매립형 급배기겸용 배관
16: 디퓨져 17: 결로방지댐퍼
18: 제어부 181: 오염도검출센서
20: 자연 환기장치
20a: 급기용 자연 환기장치 20b: 배기용 자연 환기장치
21: 급배기구 21a: 급기구
21b: 배기구 22: 급배기겸용 역류방지댐퍼
22a: 급기용 역류방지댐퍼 22b: 배기용 역류방지댐퍼
23: 축열소자

Claims

환기유니트에 내설된 급기팬의 구동에 의해 외부공기를 구획된 각 실내공간들로 유입하고 배기팬의 구동에 의해 상기 구획된 각 실내공간들의 공기를 외부로 배출하는 강제 환기장치를 구비하는 환기시스템에 있어서,
상기 강제 환기장치 외에 상기 구획된 각 실내공간들 중 어느 하나 이상의 벽을 관통하여 설치된 급배기구에 축열소자와 역류방지댐퍼를 내설하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 추가적으로 구비하여;
상기 강제 환기장치와 자연 환기장치를 혼합하여 사용함으로써 강제 환기장치의 구동에 따라 밀폐된 실내공간에 양압과 음압이 교대로 발생시 자연 환기장치를 통하여 압력차에 의한 공기가 유출입되도록 유도하여 틈새로 새어나가는 공기의 열손실을 감소시킬 수 있도록 설치되고,
상기 열손실 방지용 자연 환기장치는,
a). 축열소자가 일측에 구비되면서 외부와 연결되는 급기용 역류방지댐퍼가 내설되는 급기용 자연 환기장치와, 상기 축열소자를 공유하면서 급기용 자연 환기장치의 일측으로 우회되어 외부와 연통되는 배기용 역류방지댐퍼가 내설되는 배기용 자연 환기장치가 일체로 구비되어 급기시와 배기시 따로 동작되도록 하며,
b). 실내측 통공은 축열소자가 장착되어 공통으로 사용되면서 실외측 통공은 급기구와 배기구가 각각 나뉘어져 따로 동작되도록 설치되고,
c). 실내공간에 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 양압 또는 음압이 발생시 공기의 흐름에 의해 급기용 역류방지댐퍼 및 배기용 역류방지댐퍼가 자연 개폐되도록 설치되며,
상기 강제환기장치는, 환기유니트에 내설된 급기팬의 구동에 의해 외벽을 관통하여 설치된 급배기구를 통해 유입된 외부공기가 급배기겸용 역류방지댐퍼와 축열소자와 급기팬을 지나고 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 경유하여 구획된 각 실내공간들에 디퓨져를 통해 급기되도록 연결되고, 환기유니트에 내설된 배기팬의 구동에 의해 구획된 각 실내공간들로부터 디퓨져를 통해 유입된 실내공기가 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 지나고 배기팬과 축열소자와 급배기겸용 역류방지댐퍼를 경유한 뒤 외벽을 관통하여 설치된 급배기구를 통해 배기되도록 연결되어;
급기시 이용된 동일한 급배기구와 역류방지댐퍼와 배관과 축열소자와 디퓨져를 배기시에도 이용하도록 겸용으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드형 고효율 환기시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 강제 환기장치는, 실내 일측에 오염도검출센서를 구비하여 상기 오염도검출센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 자동으로 강제 환기장치의 구동을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 고효율 환기시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 강제 환기장치의 오염도검출센서는 휘발성유기화합물검출센서, 일산화탄소검출센서, 이산화탄소검출센서, 미세먼지검출센서, 포름알데히드검출센서 중 어느 하나 이상을 포함하고;
상기 강제 환기장치의 제어부는 오염도검출센서로부터 입력된 신호에 따라 기입력된 데이터와 비교하여 실내공기의 오염도를 판정하고 상기 판정된 오염도에 따른 환기강도 데이터와 비교하여 환기강도를 설정하며 상기 설정된 환기강도에 따라 자동으로 강제 환기장치를 구동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 고효율 환기시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 강제 환기장치는, 급기팬과 배기팬을 일정시간 간격마다 교대로 구동되도록 하여 급기와 배기가 일정시간 간격마다 교번하여 발생되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 고효율 환기시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 강제 환기장치는, 환기유니트에 내설된 급기팬의 구동에 의해 외벽을 관통하여 설치된 급기구를 통해 유입된 외부공기가 급기용 역류방지댐퍼와 축열소자와 급기팬을 지나고 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 경유하여 구획된 각 실내공간들에 디퓨져를 통해 급기되도록 연결되는 급기용 강제 환기장치와, 환기유니트에 내설된 배기팬의 구동에 의해 구획된 각 실내공간들로부터 디퓨져를 통해 유입된 실내공기가 천장 또는 바닥에 설치된 배관을 지나고 배기팬과 상기 급기용 강제 환기장치의 축열소자와 배기용 역류방지댐퍼를 경유한 뒤 외벽을 관통하여 설치된 배기구를 통해 배기되도록 연결되는 배기용 강제 환기장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 고효율 환기시스템.
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구획된 각 실내공간들 중 어느 하나 이상의 벽을 관통하여 설치된 급배기구에 축열소자와 역류방지댐퍼를 내설하는 열손실 방지용 자연 환기장치를 구비하여;
상기 밀폐된 실내공간에 실내외 온도차에 의한 대류현상 또는 양압 또는 음압이 발생시 공기의 흐름에 의해 자연 개폐되는 자연 환기장치를 통하여 압력차에 의한 공기가 유출입되도록 유도하여 틈새로 새어나가는 공기의 열손실을 감소시킬 수 있도록 설치되고,
상기 열손실 방지용 자연 환기장치는, 축열소자가 일측에 구비되면서 외부와 연결되는 급기용 역류방지댐퍼가 내설되는 급기용 자연 환기장치와, 상기 축열소자를 공유하면서 급기용 자연 환기장치의 일측으로 우회되어 외부와 연통되는 배기용 역류방지댐퍼가 내설되는 배기용 자연 환기장치가 일체로 구비되어 급기시와 배기시 따로 동작되도록 하며,
상기 자연 환기장치의 실내측 통공은 축열소자가 장착되어 공통으로 사용되면서 실외측 통공은 급기구와 배기구가 각각 나뉘어져 따로 동작되도록 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 고효율 환기시스템.
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