KR102372178B1

KR102372178B1 - 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템 및 흡착방법

Info

Publication number: KR102372178B1
Application number: KR1020200113772A
Authority: KR
Inventors: 박영철; 진경태; 이창근; 조성호; 이동호; 남형석; 김재영; 원유섭; 이승용; 황병욱; 김하나; 박현설; 허지은; 김현욱
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-09-07
Publication date: 2022-03-08

Abstract

본 발명은 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템 및 흡착방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법에 있어서, 블로워가 가동되어 실내공기가 실내공기공급부로 흡입되는 단계; 실내공기공급부 일측에 구비된 제1필터에 의해, 흡입된 실내공기 내의 미세먼지가 제거되는 단계; 상기 실내공기공급부로 흡입된 실내공기가 CO2흡착부로 유입되어 CO2 흡착제를 통해 이산화탄소가 제거되는 단계; VOC 필터에 의해 실내공기 내의 VOC가 제거되는 단계; 및 실내공기가 실내로 재공급되는 단계;를 포함하며, 또한 송풍기 가동에 의해, 실내공기가 실내공기배출부를 통해 실외로 배출되는 단계; 상기 송풍기 구동에 의해 실외로 배출되는 실내공기양에 의해 실외공기가 실외공기유입부로 유입되는 단계; 상기 실외공기유입부 일측에 구비된 싸이클론에 의해, 상기 실외공기 내의 고체가 분리되고, 제2필터에 의해 실외공기 내의 미세먼지를 제거되는 단계; 및 상기 실외공기유입부의 실외공기가, 열교환기에 의해 상기 실내공기유입부를 통해 순환되는 실내공기와 열교환되어 실내로 공급되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법에 관한 것이다.

Description

에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템 및 흡착방법{Energy saving type CO2 sorption system and method of thereof}

본 발명은 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템 및 흡착방법에 대한 것이다.

일반적으로 아파트와 같은 주거용 건물이나 사무용 고층건물 등에는 실내의 환기를 위하여 공조시스템이 설치되어 사용되고 있으며, 쾌적한 실내 공기를 유지하기 위하여 주기적으로 실내 공기와 외부 공기의 환기가 이루어지도록 하여 실내의 오염된 공기를 건물 바깥으로 배기하도록 하고 있다.

이와 관련된 종래기술로서 등록특허공보 제10-0738227호(등록일자: 20070705)는 실내 이산화탄소 농도와 실내온도를 측정하여 기준치 이상이면 자동으로 창문을 개방하고 환풍기를 작동시켜 신선한 외기가 실내로 유입되도록 하며 오염된 실내공기를 건물 바깥으로 배출시키고자 하는 실내자동환기장치를 제안하고 있다.

이와 같이 종래의 실내 공기 정화는 오염정도에 따라서 실내 공기와 외부 공기를 환기시킴으로써 실내 공기를 쾌적하게 유지시키는 것을 요지로 하고 있다.

그러나 이러한 건물의 환기시스템에서 발생되는 에너지 소비량은 국가 에너지 소비의 25% 내외를 차지하고 전체 생애주기비용(LCC)을 고려하면 30%를 초과하여 국가 기간 에너지 소비에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요소이다.

특히 건물에서 공조 냉난방 설비의 부분이 차지하는 비중은 공조 열원과 반송, 환기 장치까지 고려할 경우 50% 이상을 차지하여 건물 에너지 소비의 주요 원인이 되고 있다. 또한 사무용 건물의 경우 냉난방기간에 내부의 이산화탄소 농도 증가와 냄새 등을 제거하기 위하여 약 30%의 외부 공기를 공급하고 나머지 70% 정도는 재순환공기로 작동하게 되므로 건물의 환기와 관련하여 많은 에너지 손실이 발생하고 있는 실정이다.

또한 종래의 통상적인 공조장치는 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0092972호에 개시된 팬 필터 유니트를 사용한 장치로 클린룸의 실내공기를 주로 정화 공급하여 왔으나, 이산화탄소 및 산소의 농도를 측정하여 설정치를 기준으로 공기를 공급을 제어하는 기술적 구성을 구비하고 있지 아니하여 에너지 절약을 위한 효율적 제어가 가능하지 아니한 문제점이 있다.

또 다른 종래기슬은 대부분의 공조장치가 외기를 30% 정도, 재순환 공기를 70% 정도로 운영하고 있으므로 외부와 내부의 온도차이가 커서 외기를 가열하거나 냉각하는데 에너지가 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한 실내 공기에는 다양한 기체가 존재한다. 특히, 실내 공기 중 이산화탄소는 실내공기 오염 지표로 사용되고 있으며, 실내 공기 중 이산화탄소 농도가 높으면 인체에 영상을 미칠 가능성이 높아진다. 예로, 실내 공기 중 이산화탄소 농도가 높아질수록 졸림을 느끼는 등 컨디션이 악화되거나, 어깨결림, 두통, 현기증과 같은 증상이 발생할 수도 있다. 또한, 이산화탄소가 농도가 높아질수록 수면 중 움직임이 많아져 수면질이 전반적으로 낮아지는 연구결과가 나타나고 있다.

따라서 이산환탄소양을 일정 수치 이하로 유지하는 등의 실내 공기질 개선과 함께, 에너지 소비를 최적화할 수 있는 시스템의 개발이 요구되었다.

대한민국 등록특허 10-1295796 대한민국 등록특허 10-1136061 대한민국 공개특허 10-2020-0082165 대한민국 등록특허 10-1622556

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 실내 이산화탄소 양을 1000ppm이하로 유지하여 사무, 작업공간의 집중력을 향상시킬 수 있으며, 냉방, 난방 에너지를 최소화할 수 있는, 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템 및 흡착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, VOC 제거와 CO2 농도 최적화를 통해 실내공기질을 개선하면서 동시에 에너지 소비를 최적화랄 수 있고, 포화시 또는 실내 사람이 없는 경우 흡착제를 간헐적으로 재생시킬 수 있는, 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템 및 흡착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 이산화탄소 흡착시스템에 있어서, 실내공기가 흡입되는 실내공기공급부; 실내공기를 유입시키기 위한 동력을 제공하는 블로워; 실내공기공급부 일측에 구비되어 흡입된 실내공기 내의 미세먼지를 제거하는 제1필터; 상기 실내공기공급부로 흡입된 실내공기가 유입되어 CO2 흡착제를 통해 이산화탄소를 제거하는 CO2흡착부; 이산화탄소가 제거된 실내공기가 상기 실내로 재공급되는 실내공기유입부; 및 상기 실내공기유입부 일측에 구비되어 실내공기 내의 VOC를 제거하는 VOC 필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고 실내공기가 실외로 배출되는 실내공기배출부; 및 실내공기배출부 일측에 구비되는 송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 송풍기 구동에 의해 실외로 배출되는 실내공기양에 의해 실외공기가 유입되어 실내로 공급되는 실외공기유입부; 및 상기 실외공기유입부 일측에 구비되어 상기 실외공기 내의 고체를 분리하는 싸이클론과, 실외공기 내의 미세먼지를 제거하는 제2필터;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 실외공기유입부의 실외공기와, 상기 실내공기유입부를 통해 순환되는 실내공기가 열교환되는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 실외공기유입부에 분기되며, 흡착제 재생모드시 실외공기가 유입되는 재생용 공기공급부; 흡착제 재생모드시 유입되는 실외공기를 재생용 공기공급부로 공급되도록 조절하는 밸브; 및 상기 재생용 공기공급부를 통해 실외공기가 상기 CO2흡착부로 공급되어 상기 흡착제가 재생되며, 상기 CO2흡착부를 통과한 공기가 배출되는 재생공기 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 송풍기의 구동을 제어하여 실외공기 유입량을 조절하고, 상기 블로워의 구동을 제어하여 실내공기 순환량을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 실내공기공급부 일측에 구비되어 이산화탄소 농도를 측정하는 입구측 CO2센서와, 실내공기유입부 일측에 구비되어 이산화탄소 농도를 측정하는 출구측 CO2센서를 포함하고, 상기 제어부는 입구측 CO2센서와 출구측 CO2센서의 측정값을 기반으로 상기 송풍기와 상기 블로워를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 제어부는 재생모드시, 상기 밸브를 제어하여 상기 실외공기유입부로 유입된 실외공기를 재생용 공기공급부로 유입시키도록 하고, 상기 블로워 또는 상기 송풍기를 제어하여 재생용 공기공급부로 유입되는 공기량을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법에 있어서, 블로워가 가동되어 실내공기가 실내공기공급부로 흡입되는 단계; 실내공기공급부 일측에 구비된 제1필터에 의해, 흡입된 실내공기 내의 미세먼지가 제거되는 단계; 상기 실내공기공급부로 흡입된 실내공기가 CO2흡착부로 유입되어 CO2 흡착제를 통해 이산화탄소가 제거되는 단계; VOC 필터에 의해 실내공기 내의 VOC가 제거되는 단계; 및 실내공기가 실내로 재공급되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법으로서 달성될 수 있다.

그리고 송풍기 가동에 의해, 실내공기가 실내공기배출부를 통해 실외로 배출되는 단계; 상기 송풍기 구동에 의해 실외로 배출되는 실내공기양에 의해 실외공기가 실외공기유입부로 유입되는 단계; 상기 실외공기유입부 일측에 구비된 싸이클론에 의해, 상기 실외공기 내의 고체가 분리되고, 제2필터에 의해 실외공기 내의 미세먼지를 제거되는 단계; 및 상기 실외공기유입부의 실외공기가, 열교환기에 의해 상기 실내공기유입부를 통해 순환되는 실내공기와 열교환되어 실내로 공급되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 제어부가 상기 송풍기의 구동을 제어하여 실외공기 유입량과 실내공기배출량을 조절하고, 상기 블로워의 구동을 제어하여 실내공기 순환량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 CO2흡착제 재생모드는, 제어부가 밸브를 제어하여 상기 실외공기유입부에 분기된 재생용 공기공급부로 실외공기가 유입되는 단계; 상기 재생용 공기공급부를 통해 실외공기가 상기 CO2흡착부로 공급되어 상기 흡착제가 재생되는 단계; 및 상기 CO2흡착부를 통과한 공기가 재생공기 배출부를 통해 실외로 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 실내공기공급부 일측에 구비된 입구측 CO2센서가 유입되는 실내공기의 이산화탄소 농도를 측정하는 단계; 및 실내공기유입부 일측에 구비된 출구측 CO2센서가 실내로 공급되는 공기의 이산화탄소 농도를 측정하는 단계; 및 상기 제어부가 입구측 CO2센서와 출구측 CO2센서의 측정값을 기반으로 상기 송풍기와 상기 블로워를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고 상기 제어부가 상기 밸브와, 상기 블로워, 상기 송풍기를 제어하여 재생용 공기공급부로 유입되는 공기량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템 및 흡착방법에 따르면, 실내 이산화탄소 양을 1000ppm이하로 유지하여 사무, 작업공간의 집중력을 향상시킬 수 있으며, 냉방, 난방 에너지를 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따르면, VOC 제거와 CO2 농도 최적화를 통해 실내공기질을 개선하면서 동시에 에너지 소비를 최적화랄 수 있고, 포화시 또는 실내 사람이 없는 경우 흡착제를 간헐적으로 재생시킬 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실내공기 순환모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 작동방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실내공기 순환모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 순환 및 환기 혼합모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 작동방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 순환 및 환기 혼합모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 재생모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 작동방법의 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 재생모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도,
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 제1CO2흡착부는 재생모드, 제2CO2흡착부는 흡착모드로 작동되는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도,
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 제1CO2흡착부는 흡착모드, 제2CO2흡착부는 재생모드로 작동되는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성, 기능 및 작동방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(70)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)은 실내공기공급부(20), 블로워(30), 제1필터(21), CO2흡착부(40), 실내공기유입부(23), VOC 필터(22), 실내공기배출부(1), 송풍기(2), 실외공기유입부(53), 제2필터(52), 밸브(60), 재생용 공기공급부(61), 재생공기 배출부(62) 등을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.

실내공기공급부(20)는 실내공기가 흡입되도록 구성되며, 블로워(30)는 실내공기가 실내공기공급부(20) 측으로 유입시키기 위한 동력을 제공하도록 구성된다.

제1필터(21)는 실내공기공급부(20) 일측에 구비되어 흡입된 실내공기 내의 미세먼지를 제거하도록 구성된다.

또한, CO2흡착부(40)로는 실내공기공급부(20)로 흡입된 실내공기가 제1필터(21)를 거친 후 유입되도록 구성되며, 내부에 CO2 흡착제가 구비된 CO2 흡착탑으로 구성될 수 있다. 또한 실내공기유입부(23) 일측에는 VOC 필터(22)가 구비되어 CO2가 제거된 실내공기 내의 VOC를 제거하도록 구성된다.

또한 실내공기유입부(23)는 미세먼지, 이산화탄소, VOC가 제거된 실내공기가 실내로 재공급되도록 구성된다. 또한 UV 살균처리를 최종적으로 거친 후 실내로 공급되도록 구성될 수 있다.

그리고 후에 설명되는 바와 같이, 환기, 순환 혼합모드시 순환되는 실내공기는 열교환기(10)를 통해 실외공기와 열교환된 후, 실내로 재순환되게 된다.

반면, 재순환되는 실내공기 외에, 실내공기는 실내공기배출부(1) 일측에 구비되는 송풍기(2)를 통해 실외로 배출되도록 구성될 수 있다.

그리고 송풍기(2) 구동에 의해 실외로 배출되는 실내공기양에 의해 실외공기가 실외공기유입부(53)로 유입된다.

또한 실외공기유입부(53) 일측에 구비된 싸이클론(51)은 실외공기 내의 고체를 분리하도록 구성되며, 제2필터(52)는 이러한 실외공기 내의 미세먼지를 제거하도록 구성된다.

그리고 실외공기유입부(53)를 통해 유입된 실외공기는 열교환기(10)에서 실내공기유입부(23)를 통해 순환되는 실내공기와 열교환되게 된다.

또한 재생용 공기공급부(61)는 실외공기유입부(53)에 분기되며, 흡착제 재생모드시 실외공기가 전체 또는 일부가 유입되도록 구성된다.

재생용 공기공급부(61)가 실외공기유입부(53)에서 분기되는 분기부에 밸브(60)가 구비되어, 흡착제 재생모드시 유입되는 실외공기를 재생용 공기공급부(61)로 공급되도록 조절하도록 구성된다.

그리고, 재생용 공기공급부(61)를 통해 실외공기는 CO2흡착부(40)로 공급되어 흡착제가 재생되게 된다. 그리고, CO2흡착부(40)를 통과한 공기는 재생공기배출부(62)로 배출되도록 구성된다.

또한, 제어부(70)는 송풍기(2)의 구동을 제어하여 실외공기 유입량을 조절하고, 상기 블로워(30)의 구동을 제어하여 실내공기 순환량을 제어하도록 구성된다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)은, 실내공기공급부(20) 일측에 입구측 CO2센서(71)를 포함하여, 실내공기공급부(20)로 흡입되는 실내공기의 이산화탄소 농도를 측정하도록 구성된다. 또한 실내공기유입부(23) 일측에 출구측 CO2센서(72)를 포함하여 실내로 재순환되는 공기의 이산화탄소 농도를 측정하도록 구성된다. 따라서 제어부(70)는 입구측 CO2센서(71)와 출구측 CO2센서(72)의 측정값을 기반으로 송풍기(2)와 블로워(30)를 제어하게 된다.

또한 제어부(70)는 재생모드시, 밸브(60)를 제어하여 실외공기유입부(53)로 유입된 실외공기를 재생용 공기공급부(61)로 유입시키도록 하고, 블로워(30) 또는 송풍기(2)를 제어하여 재생용 공기공급부(61)로 유입되는 공기량을 조절하도록 구성된다.

이하에서는 앞서 언급한 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 작동방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저 실내공기 순환모드에서의 작동방법을 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실내공기 순환모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 작동방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실내공기 순환모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

먼저, 블로워(30)가 가동되어(S1) 실내공기가 실내공기공급부(20)로 흡입되게 된다(S2).

그리고 실내공기공급부(20) 일측에 구비된 제1필터(21)에 의해, 흡입된 실내공기 내의 미세먼지가 제거되게 된다(S3).

그 후, 실내공기공급부(20)로 흡입된 실내공기가 CO2흡착부(40)로 유입되어 CO2 흡착제를 통해 이산화탄소가 흡착되어 제거되게 된다(S4).

그리고 VOC 필터(22)에 의해 실내공기 내의 VOC가 제거되고(S5), UV살균 처리 후(S6), 실내공기가 실내로 재공급되게 된다(S7). 제어부(70)는 블로워(30)의 구동을 제어하여 실내공기 순환량을 제어할 수 있다.

그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 순환 및 환기 혼합모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 작동방법의 흐름도를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 순환 및 환기 혼합모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4에서 설명한 실내공기가 순환되면서 동시에, 송풍기(2) 가동에 의해, 실내공기가 실내공기배출부(1)를 통해 실외로 배출되게 된다(S11,S12). 그리고 송풍기(2) 구동에 의해 실외로 배출되는 실내공기 양에 의해 실외공기가 실외공기유입부(53)로 유입되게 된다(S13). 따라서 제어부(70)는 송풍기(2)의 구동을 제어하여 실외공기 유입량과 실내공기배출량을 조절할 수 있다.

그리고 실외공기유입부(53) 일측에 구비된 싸이클론(51)에 의해, 실외공기 내의 고체가 분리되고(S13), 제2필터(52)에 의해 실외공기 내의 미세먼지를 제거되게 된다(S14).

그 후, 실외공기유입부(53)의 실외공기가, 열교환기(10)에 의해 실내공기유입부(23)를 통해 순환되는 실내공기와 열교환되어 실내로 공급되게 된다.

또한 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 재생모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 작동방법의 흐름도를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 재생모드에서의 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다.

흡착제가 포화된 경우, 또는 실내에 사람이 없는 경우 흡착제 재생모드가 작동되어 질 수 있다.

이러한 재생모드시 제어부(70)는 밸브(60)를 제어하여 실외공기유입부(53)에 분기된 재생용 공기공급부(61)로 실외공기가 유입되도록 한다(S121).

그리고 재생용 공기공급부(61)를 통해 실외공기가 CO2흡착부(40)로 공급되어 흡착제가 재생되게 된다. 그리고 CO2흡착부(40)를 통과한 공기는 재생공기 배출부(62)를 통해 실외로 배출되게 된다. 또한 제어부(70)는 밸브(60)와 블로워(30), 송풍기(2)를 제어하여 재생용 공기공급부(61)로 유입되는 공기량을 조절할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면 CO2흡착부가 복수로 병렬로 구비되어, 한쪽은 재생모드, 다른 한쪽은 흡착모드로 작동할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, CO2 흡착부를 2개 두어서, 1개는 CO2를 흡수하는 동시에, 다른 한개는 외부공기를 이용하여 재생하여 2개의 듀얼 탑을 이용해 흡수-재생이 연속적으로 일어나 실내 공기질을 지속적으로 제어하도록 구성될 수 있다.

도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 제1CO2흡착부는 재생모드, 제2CO2흡착부는 흡착모드로 작동되는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 제1CO2흡착부는 흡착모드, 제2CO2흡착부는 재생모드로 작동되는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템의 구성도를 도시한 것이다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 재생용 공기공급관(61) 측에도 블로워(30)가 추가되며, 재생용 공기공급부(61) 일측에 제1방향전환밸브(43)가 구비되고, 제1CO2흡착부(41) 배출단과 제2CO2흡착부(42) 배출단에 연결되는 제2방향전환밸브(44)가 구비됨을 알 수 있다.

따라서 제어부(70)는 제1방향전환밸브(43)와, 제2방향전환밸브(44)를 제어하여 흡착과 재생을 동시에 수행하도록 할 수 있다.

즉, 도 9a 에 도시된 바와 같이, 제1CO2흡착부(41)는 재생모드, 제2CO2흡착부(42)는 흡착모드로 작동되는 경우, 제1방향전환밸브(43)는 재생용 공기공급부(61)를 통해 유입되는 외부공기를 제1CO2흡착부(41)측으로 유입되도록 하고, 제1CO2흡착부(41)를 통과한 외부공기는 제2방향전환밸브(44)를 통해 실내공기 배출관(1)을 통해 배출되도록 한다. 또한, 제1방향전환밸브(43)는 실내공기공급부(20)를 통해 유입되는 내부공기를 제2CO2흡착부(42)측으로 유입되도록 하고, 제2CO2흡착부(42)를 통과한 내부공기는 제2방향전환밸브(44)를 통해 열교환기(10) 측으로 배출되도록 한다.

반면, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1CO2흡착부(41)는 흡착모드, 제2CO2흡착부(42)는 재생모드로 작동되는 경우, 제1방향전환밸브(43)는 재생용 공기공급부(61)를 통해 유입되는 외부공기를 제2CO2흡착부(42)측으로 유입되도록 하고, 제2CO2흡착부(42)를 통과한 외부공기는 제2방향전환밸브(44)를 통해 실내공기 배출관(1)을 통해 배출되도록 한다. 또한, 제1방향전환밸브(43)는 실내공기공급부(20)를 통해 유입되는 내부공기를 제1CO2흡착부(41)측으로 유입되도록 하고, 제1CO2흡착부(42)를 통과한 내부공기는 제2방향전환밸브(44)를 통해 열교환기(10) 측으로 배출되도록 한다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:실내공기 배출부
2:송풍기
10:열교환기
20:실내공기공급부
21:제1필터
22:VOC 필터
23:실내공기유입부
30:블로워
40:CO2 흡착부
41:제1CO2흡착부
42:제2CO2흡착부
43:제1방향전환밸브
44:제2방향전환밸브
51:싸이클론
52:제2필터
53:실외공기유입부
60:밸브
61:재생용 공기공급부
62:재생공기배출부
70:제어부
71:입구측 CO2 센서
72:출구측 CO2 센서
100:에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템

Claims

이산화탄소 흡착시스템에 있어서,
실내공기가 흡입되는 실내공기공급부; 실내공기를 유입시키기 위한 동력을 제공하는 블로워; 실내공기공급부 일측에 구비되어 흡입된 실내공기 내의 미세먼지를 제거하는 제1필터; 상기 실내공기공급부로 흡입된 실내공기가 유입되어 CO2 흡착제를 통해 이산화탄소를 제거하는 CO2흡착부; 이산화탄소가 제거된 실내공기가 상기 실내로 재공급되는 실내공기유입부; 상기 실내공기유입부 일측에 구비되어 실내공기 내의 VOC를 제거하는 VOC 필터; 실내공기가 실외로 배출되는 실내공기배출부; 실내공기배출부 일측에 구비되는 송풍기; 상기 송풍기 구동에 의해 실외로 배출되는 실내공기양에 의해 실외공기가 유입되어 실내로 공급되는 실외공기유입부; 및 상기 실외공기유입부 일측에 구비되어 상기 실외공기 내의 고체를 분리하는 싸이클론과, 실외공기 내의 미세먼지를 제거하는 제2필터; 상기 실외공기유입부의 실외공기와, 상기 실내공기유입부를 통해 순환되는 실내공기가 열교환되는 열교환기;상기 실외공기유입부에 분기되며, 흡착제 재생모드시 실외공기가 유입되는 재생용 공기공급부; 흡착제 재생모드시 유입되는 실외공기를 재생용 공기공급부로 공급되도록 조절하는 밸브; 및 상기 재생용 공기공급부를 통해 실외공기가 상기 CO2흡착부로 공급되어 상기 흡착제가 재생되며, 상기 CO2흡착부를 통과한 공기가 배출되는 재생공기 배출부; 및 상기 송풍기의 구동을 제어하여 실외공기 유입량을 조절하고, 상기 블로워의 구동을 제어하여 실내공기 순환량을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 실내공기공급부 일측에 구비되어 이산화탄소 농도를 측정하는 입구측 CO2센서와, 실내공기유입부 일측에 구비되어 이산화탄소 농도를 측정하는 출구측 CO2센서를 포함하고, 상기 제어부는 입구측 CO2센서와 출구측 CO2센서의 측정값을 기반으로 상기 송풍기와 상기 블로워를 제어하며,
상기 CO2흡착부는 제1CO2흡착부와, 상기 제1CO2흡착부와 병렬로 연결된 제2CO2흡착부를 포함하며, 재생용 공기공급관 측에 블로워를 더 포함하며, 재생용 공기공급부 일측에 구비되는 제1방향전환밸브와, 제1CO2흡착부(41) 배출단과 제2CO2흡착부(42) 배출단에 연결되는 제2방향전환밸브(44)를 포함하고,
제1CO2흡착부는 재생모드, 제2CO2흡착부(42)는 흡착모드로 작동되는 경우, 제1방향전환밸브는 재생용 공기공급부를 통해 유입되는 외부공기를 제1CO2흡착부 측으로 유입되도록 하고, 제1CO2흡착부를 통과한 외부공기는 제2방향전환밸브를 통해 실내공기 배출관을 통해 배출되도록 하며, 실내공기공급부를 통해 유입되는 내부공기는 제1방향전환밸브를 통해 제2CO2흡착부 측으로 유입되도록 하고, 제2CO2흡착부를 통과한 내부공기는 제2방향전환밸브를 통해 열교환기 측으로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 제어부는 재생모드시, 상기 밸브를 제어하여 상기 실외공기유입부로 유입된 실외공기를 재생용 공기공급부로 유입시키도록 하고, 상기 블로워 또는 상기 송풍기를 제어하여 재생용 공기공급부로 유입되는 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 제1CO2흡착부는 흡착모드, 상기 제2CO2흡착부는 재생모드로 작동되는 경우, 제1방향전환밸브는 재생용 공기공급부를 통해 유입되는 외부공기를 제2CO2흡착부 측으로 유입되도록 하고, 상기 제2CO2흡착부를 통과한 외부공기는 제2방향전환밸브를 통해 실내공기 배출관을 통해 배출되도록 하고,
실내공기공급부를 통해 유입되는 내부공기는 제1방향전환밸브를 통해 제1CO2흡착부측으로 유입되도록 하고, 제1CO2흡착부를 통과한 내부공기는 제2방향전환밸브를 통해 열교환기 측으로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착시스템.
에너지절약형 이산화탄소 흡착방법에 있어서,
블로워가 가동되어 실내공기가 실내공기공급부로 흡입되는 단계;
실내공기공급부 일측에 구비된 제1필터에 의해, 흡입된 실내공기 내의 미세먼지가 제거되는 단계;
상기 실내공기공급부로 흡입된 실내공기가 CO2흡착부로 유입되어 CO2 흡착제를 통해 이산화탄소가 제거되는 단계;
VOC 필터에 의해 실내공기 내의 VOC가 제거되는 단계; 및
실내공기가 실내로 재공급되는 단계;를 포함하고,
송풍기 가동에 의해, 실내공기가 실내공기배출부를 통해 실외로 배출되고, 상기 송풍기 구동에 의해 실외로 배출되는 실내공기양에 의해 실외공기가 실외공기유입부로 유입되어, 상기 실외공기유입부 일측에 구비된 싸이클론에 의해, 상기 실외공기 내의 고체가 분리되고, 제2필터에 의해 실외공기 내의 미세먼지를 제거되고, 상기 실외공기유입부의 실외공기가, 열교환기에 의해 실내공기유입부를 통해 순환되는 실내공기와 열교환되어 실내로 공급되며,
상기 실내공기공급부 일측에 구비된 입구측 CO2센서가 유입되는 실내공기의 이산화탄소 농도를 측정하고, 실내공기유입부 일측에 구비된 출구측 CO2센서가 실내로 공급되는 공기의 이산화탄소 농도를 측정하며, 제어부가 입구측 CO2센서와 출구측 CO2센서의 측정값을 기반으로 상기 송풍기와 상기 블로워를 제어하고,
상기 CO2흡착부는 제1CO2흡착부와, 상기 제1CO2흡착부와 병렬로 연결된 제2CO2흡착부를 포함하며, 재생용 공기공급관 측에 블로워를 더 포함하며, 재생용 공기공급부 일측에 구비되는 제1방향전환밸브와, 제1CO2흡착부(41) 배출단과 제2CO2흡착부(42) 배출단에 연결되는 제2방향전환밸브(44)를 포함하고,
제1CO2흡착부는 재생모드, 제2CO2흡착부(42)는 흡착모드로 작동되는 경우, 제1방향전환밸브는 재생용 공기공급부를 통해 유입되는 외부공기를 제1CO2흡착부 측으로 유입되도록 하고, 제1CO2흡착부를 통과한 외부공기는 제2방향전환밸브를 통해 실내공기 배출관을 통해 배출되도록 하며, 실내공기공급부를 통해 유입되는 내부공기는 제1방향전환밸브를 통해 제2CO2흡착부 측으로 유입되도록 하고, 제2CO2흡착부를 통과한 내부공기는 제2방향전환밸브를 통해 열교환기 측으로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법.
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제 12항에 있어서,
제어부가 상기 송풍기의 구동을 제어하여 실외공기 유입량과 실내공기배출량을 조절하고, 상기 블로워의 구동을 제어하여 실내공기 순환량을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법.
제 14항에 있어서,
CO2흡착제 재생모드는,
제어부가 밸브를 제어하여 상기 실외공기유입부에 분기된 재생용 공기공급부로 실외공기가 유입되는 단계;
상기 재생용 공기공급부를 통해 실외공기가 상기 CO2흡착부로 공급되어 상기 흡착제가 재생되는 단계; 및
상기 CO2흡착부를 통과한 공기가 재생공기 배출부를 통해 실외로 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법.
제 12항에 있어서,
상기 제1CO2흡착부는 흡착모드, 상기 제2CO2흡착부는 재생모드로 작동되는 경우, 제1방향전환밸브는 재생용 공기공급부를 통해 유입되는 외부공기를 제2CO2흡착부 측으로 유입되도록 하고, 상기 제2CO2흡착부를 통과한 외부공기는 제2방향전환밸브를 통해 실내공기 배출관을 통해 배출되도록 하고,
실내공기공급부를 통해 유입되는 내부공기는 제1방향전환밸브를 통해 제1CO2흡착부측으로 유입되도록 하고, 제1CO2흡착부를 통과한 내부공기는 제2방향전환밸브를 통해 열교환기 측으로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법.
제 16항에 있어서,
상기 제어부가 상기 밸브와, 상기 블로워, 상기 송풍기를 제어하여 재생용 공기공급부로 유입되는 공기량을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지절약형 이산화탄소 흡착방법.