KR102483439B1 - 전열교환식 환기장치 - Google Patents

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Abstract

실내 외 공기질 상태에 알맞게 운전방식이 자동 조정되는 전열교환식 환기장치가 제공된다. 전열교환식 환기장치는, 열교환블록, 실외측유입덕트와 열교환블록의 제1면 사이에 배치된 제1유로, 실내측배출덕트와 열교환블록의 제2면 사이에 배치된 제2유로, 실내측유입덕트와 열교환블록의 제3면 사이에 배치된 제3유로, 및 실외측배출덕트와 열교환블록의 제4면 사이에 배치된 제4유로를 포함하는 연결유로부, 제1유로에 연결된 제1필터 및 제3유로에 연결된 제2필터를 포함하는 기본정화부, 및 제2유로에 연결되고 인가전압에 따라 정화능력이 변동되는 전기집진모듈 및 제1유로의 제1필터와 열교환블록 사이에 선택적으로 연결되는 제3필터가 포함된 가변정화부를 포함한다. 한편, 본 발명은 서울특별시 서울산업진흥원 2020년도 서울시 산학연 협력사업 G밸리 ICT융·복합 기술사업화 지원사업(CG200042) "인공지능 기반의 실내공기청정 및 에너지절감을 위한 ICT 전열교환 공기청정시스템"을 통해 개발된 기술이다.

Description

전열교환식 환기장치{Heat-transfer type air circulation apparatus}
본 발명은 전열교환식 환기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실내 외 공기질 상태에 알맞게 운전방식이 자동 조정되는 전열교환식 환기장치에 관한 것이다.
대기오염이 심화되어 맑은 공기로 호흡하기 힘들어지고 있다. 실외뿐만 아니라 실내에도 다양한 오염인자들이 있어 실내공기의 청정도가 낮아지는 상황도 자주 발생한다. 실외공기의 오염도가 높은 경우에는 창을 통한 환기도 권장되지 않는다. 맑은 공기를 확보하기 위해서는 실내뿐만 아니라 실외상황도 고려할 필요가 있고 유입공기에 대한 필터링도 필요하다.
특히 아파트와 같은 다수 세대가 밀집된 주거공간은 주된 환기가 대부분 덕트 등으로 이루어진 환기구조에 의존하여 이루어질 수 있다. 따라서 환기시설이 보다 중요해진다. 환기시설이 적절히 작동되지 않는 경우 실내 공기질을 개선하기 어려울 수 있고, 그러한 부분이 거주자에게는 상당한 문제가 될 수 있다. 따라서 환기시설에 대한 개선도 다양한 방식으로 진행되고 있다(대한민국특허 10-1137453등).
그러나 환기시설은 덕트, 댐퍼, 필터 등의 다양한 구성요소가 집합되어 있고 이로 인해 또 다른 형태의 문제를 발생시킬 수도 있다. 예를 들어, 유로 상에 필터가 다수 배치되어 있거나 필터가 오염되어 막힌 경우 등에 부하가 커져 상당한 소음이 발생할 수 있다. 또한 부하는 유량에 의해서도 영향을 받을 뿐만 집진성능이 좋은(따라서 상대적으로 투과력이 낮은) 고성능 필터에 의해서도 상승될 수 있기 때문에 공기질 개선과 소음개선을 양립시키는 데 상당한 어려움이 있었다.
한편, 본 발명은 서울특별시 서울산업진흥원 2020년도 서울시 산학연 협력사업 G밸리 ICT융·복합 기술사업화 지원사업(CG200042) "인공지능 기반의 실내공기청정 및 에너지절감을 위한 ICT 전열교환 공기청정시스템"을 통해 개발된 기술이다.
대한민국등록특허공보 제10-1137453호, (2012. 04. 18), 명세서
본 발명의 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실내 외 공기질 상태에 따라 운전방식이 자동 조정되는 전열교환식 환기장치를 제공하는 것이며, 이러한 전열교환식 환기장치를 통해 환기동작에 따른 소음은 저감하면서, 공기질은 더욱 효과적으로 개선시키는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는, 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 전열교환식 환기장치는, 공기유동경로에 배치된 열교환블록으로 열회수가 가능하며 공기질 상태에 따라 공기의 정화방식도 가변되는 전열교환식 환기장치에 있어서, 통기 가능한 복수의 면을 갖는 열교환블록; 실외측유입덕트와 상기 열교환블록의 제1면 사이에 배치된 제1유로, 실내측배출덕트와 상기 열교환블록의 상기 제1면 맞은편 면인 제2면 사이에 배치된 제2유로, 실내측유입덕트와 상기 열교환블록의 제3면 사이에 배치된 제3유로, 및 실외측배출덕트와 상기 열교환블록의 상기 제3면 맞은편 면인 제4면 사이에 배치된 제4유로를 포함하는 연결유로부; 상기 제1유로의 상기 실외측유입덕트 후단에 연결된 제1필터, 및 상기 제3유로의 상기 실내측유입덕트 후단에 연결된 제2필터를 포함하는 기본정화부; 및 상기 제2유로에 연결되고 인가전압에 따라 정화능력이 변동되는 전기집진모듈, 및 상기 제1유로의 상기 제1필터와 상기 열교환블록 사이에 선택적으로 연결되는 제3필터가 포함된 가변정화부를 포함한다.
상기 전열교환식 환기장치는, 상기 제3유로의 상기 제2필터와, 상기 제2유로의 상기 전기집진모듈 사이를 선택적으로 연결시키는 실내공기 정화용 바이패스유로를 더 포함할 수 있다.
상기 제3필터는, 상기 제1필터 및 상기 제2필터보다 더 집진성능이 높은 필터일 수 있다.
상기 전열교환식 환기장치는, 실내 외 공기질을 측정하는 적어도 2개의 측정부와, 상기 측정부로부터 전달된 측정값에 따라 상기 가변정화부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 실내 외 공기오염도 및 실내공기의 오존농도에 따라서 상기 전기집진모듈의 인가전압을 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 실내 외 공기오염도 및 실내공기의 오존농도에 따라서 상기 제3필터를 상기 제1필터와 상기 열교환블록 사이에 선택적으로 연결시킬 수 있다.
상기 전열교환식 환기장치는, 상기 측정값과, 상기 제어부의 제어에 따른 운전데이터가 포함된 공기질제어데이터를 기록하는 데이터베이스, 및 상기 데이터베이스에 기록된 상기 공기질제어데이터를 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 분석하여, 상기 가변정화부의 제어조건을 산출하는 분석부를 더 포함할 수 있다.
상기 분석방식은 머신 러닝방식을 포함하며, 상기 머신 러닝방식은 인공신경망을 활용한 딥 러닝 방식을 포함할 수 있다.
상기 전기집진모듈은, 하전부와 집진부를 포함하되 상기 하전부는, 복수의 필라멘트로 구성된 미세방전극을 다수 포함하여 형성될 수 있다.
상기 하전부는, 복수의 상기 미세방전극으로 이루어진 열이, 상기 집진부 전단에 다단으로 배치되어 형성될 수 있다.
상기 미세방전극은, 탄소섬유 및 금속세사 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 실내 외 공기질 상황에 따른 환기장치의 동작 변경을 통해, 필터에 걸리는 과도한 부하를 없앨 수 있다. 따라서 종래 환기장치 가동 시 발생하는 소음을 최소화할 수 있다. 아울러, 공기의 유동저항을 낮추는 정화방식을 활용하여 공기질도 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한 상황에 대응하는 적절한 운전제어를 통해서 필요한 만큼의 공기정화 능력을 얼마든지 확보할 수도 있으며 운전 시 소모되는 에너지를 절감하고, 실내 공기질에 영향을 미치는 오존농도 등도 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전열교환식 환기장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 전열교환식 환기장치의 전기접진모듈의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 전열교환식 환기장치의 분석부에 의해 산출된 가변정화부의 제어조건을 시각적으로 예시한 도면이다.
도 4는 도 1의 전열교환식 환기장치의 제어부에 의한 제1환기동작을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 전열교환식 환기장치의 제어부에 의한 제2환기동작을 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 전열교환식 환기장치의 제어부에 의한 제3환기동작을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 전열교환식 환기장치에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전열교환식 환기장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 전열교환식 환기장치(1)는 필터와 전기집진모듈(310)로 가변적으로 공기를 정화시킬 수 있다. 특히 상대적으로 집진성능이 높은 필터[제3필터(320)]를 필요한 경우에만 유로에 연결하여, 평상시 유로 내 공기의 유동저항을 낮추고 유로에 배치된 필터에 걸리는 부하는 감소시킬 수 있다. 따라서 종래 필터의 과부하에 의한 소음문제를 효과적으로 해소할 수 있다. 또한, 전기집진모듈(310)을 활용함으로써 공기질도 효과적으로 개선할 수 있다. 특히 전기집진모듈(310)은 저전력으로도 높은 집진성능을 나타내는 구조적 특징이 있고, 공기질에 대응하는 맞춤제어를 통해 낮은 전압으로도 운용이 가능하므로, 고전압에 의한 오존생성 등의 문제도 효과적으로 해소할 수 있다. 따라서 소음을 줄이고, 에너지를 절감하면서, 동시에 공기질은 큰 폭으로 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 동작은 제어부(400)의 제어로 자동 진행되며, 제어부(400)는 분석부(500)가 종전의 다양한 데이터들을 심층적으로 분석(인공지능에 기반한 심층적, 적응적 데이터분석을 포함할 수 있다)하여 제공한 분석 데이터에 기반하여 상황에 매우 적합하게 장치를 제어할 수 있다. 즉 실내 외 공기질 변동상황뿐만 아니라, 소음 생성여부, 에너지 소모량 및 오존발생량 등 다양한 데이터들을 종합적으로 고려한 제어를 통해 장치의 운전상태를 상황에 맞게 바꾸어 줄 수 있으며 이를 통해 역시 소음을 줄이고, 에너지를 절감하면서, 동시에 공기질은 큰 폭으로 향상시키는 것이 가능하다.
이러한 본 발명의 전열교환식 환기장치(1)는 구체적으로 다음과 같이 구성된다. 전열교환식 환기장치(1)는, 공기유동경로에 배치된 열교환블록으로 열회수가 가능하며 공기질 상태에 따라 공기의 정화방식도 가변되는 전열교환식 환기장치에 있어서, 통기 가능한 복수의 면을 갖는 열교환블록(100), 실외측유입덕트(10a)와 열교환블록(100)의 제1면 사이에 배치된 제1유로(10), 실내측배출덕트(20a)와 열교환블록(100)의 제1면 맞은편 면인 제2면 사이에 배치된 제2유로(20), 실내측유입덕트(30a)와 열교환블록(100)의 제3면 사이에 배치된 제3유로(30), 및 실외측배출덕트(40a)와 열교환블록(100)의 제3면 맞은편 면인 제4면 사이에 배치된 제4유로(40)를 포함하는 연결유로부(10, 20, 30, 40), 제1유로(10)의 실외측유입덕트(10a) 후단에 연결된 제1필터(210), 및 제3유로(30)의 실내측유입덕트(30a) 후단에 연결된 제2필터(220)를 포함하는 기본정화부(210, 220), 및 제2유로(20)에 연결되고 인가전압에 따라 정화능력이 변동되는 전기집진모듈(310), 및 제1유로(10)의 제1필터(210)와 열교환블록(100) 사이에 선택적으로 연결되는 제3필터(320)가 포함된 가변정화부(310, 320)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 전열교환식 환기장치(1)는, 제3유로(30)의 제2필터(220)와, 제2유로(20)의 전기집진모듈(310) 사이를 선택적으로 연결시키는 실내공기 정화용 바이패스유로(50)를 더 포함할 수 있으며, 제3필터(320)는, 제1필터(210) 및 제2필터(220)보다 더 집진성능이 높은 필터일 수 있다. 또한, 전열교환식 환기장치(1)는, 실내 외 공기질을 측정하는 적어도 2개의 측정부(510, 520)와, 측정부(510, 520)로부터 전달된 측정값에 따라 가변정화부(310, 320)의 동작을 제어하는 제어부(400), 측정부(510, 520)의 측정값과, 제어부(400)의 제어에 따른 운전데이터가 포함된 공기질제어데이터를 기록하는 데이터베이스(600), 및 데이터베이스(600)에 기록된 공기질제어데이터를 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 분석하여, 가변정화부(310, 320)의 제어조건을 산출하는 분석부(500)를 더 포함할 수 있다. 이하, 이러한 본 발명의 일 실시예에 기초하여 본 발명의 구성 및 작용효과 등을 보다 상세히 설명한다. 상기와 같이 연결유로부(10, 20, 30, 40), 기본정화부(210, 220), 가변정화부(310, 320)는 각각이 포함하는 세부구성의 집합으로 형성되는 것이므로, 이들에 대해서는 각각이 포함하는 세부구성의 참조부호를 함께 기재하는 것으로, 참조부호를 대신하도록 한다.
도 1을 참조하면, 전열교환식 환기장치(1)는 실내공간과 실외공간을 연결하는 유로구조[연결유로부(10, 20, 30, 40)와 동등함], 유로구조의 중심에 배치된 열교환블록(100), 유로구조 상에 형성된 필터 및 전기집진모듈(310)로 이루어진 정화설비를 포함하는 기계적 부분과, 상기 기계적 부분의 동작을 제어하고 동작상태를 표시하는 제어 부분[제어부(400), 분석부(500), 데이터베이스(600), 디스플레이부(700)]으로 구분될 수 있다. 기계적 부분은 건물의 실내 측으로 연결된 덕트[실내측유입덕트(30a)및 실내측배출덕트(20a)]와, 실외 측으로 연결된 또 다른 덕트[실외측유입덕트(10a)및 실외측배출덕트(40a)] 사이의 건물 내 공간(천정 등)에 배치될 수 있으며, 제어 부분은 그와 인접한 건물 내 어느 부분에도 설치가 가능하다. 또한 제어 부분은 반드시 기계적 부분이 배치된 건물 내부에 있을 필요는 없으며 유선 또는 무선으로 연결되어 원격으로(다른 지역이나 다른 건물 이를 테면, 제어센터 등) 다른 공간에 위치할 수도 있다. 제어 부분 중 디스플레이부(700)는 전열교환식 환기장치(1)의 작동상태를 표시하기 위해 기계적 부분이 배치된 건물의 실내 측 등에도 다양하게 배치할 수 있으며 그 외 다른 형태로도 구성이 가능하다(개인 휴대단말 등으로도 표시가 가능). 이하, 먼저 기계적 부분에 대해서 상세히 설명하고, 이후, 제어 부분에 대해 상세히 설명하도록 한다.
열교환블록(100)은, 실내 측과 실외 측 사이에서 입출되는 공기를 열교환시켜 양 측의 온도 차를 줄여주는 역할을 한다. 예를 들어, 실외의 찬 공기는 열교환블록(100) 내부에서 실내의 더운 공기와 열교환되어 온도가 상승된 채 실내로 유입될 수 있다. 열교환블록(100)은 실외 측에서 실내 측으로 유입되는 공기와 실내 측에서 실외 측으로 배출되는 공기를 교차하여 통과시키며 양 측을 열적으로 접촉시킬 수 있는 구조로 형성된다. 예를 들어, 열교환블록(100)은 통기 가능한 복수의 면을 가질 수 있으며 그러한 면이 적어도 4개 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 열교환블록(100)은 그러한 4개의 면을 4개의 변으로 간략히 도시한 것이다.
열교환블록(100)은 각 면을 연결하는 통기구조가 내부까지 형성되어 있을 수 있다. 열교환블록(100)의 재질은 다양하며 예를 들어, 금속(알루미늄 등), 플라스틱(폴리프로필렌 등), 종이 등의 다양한 재질을 활용하여 만들어질 수 있다. 도시되지 않았지만, 열교환블록(100)은 밀폐된 하우징 등에 삽입되어 있을 수 있고 하우징에서 착탈시키는 방식으로 교환도 가능하다. 하우징은 도 1에 도시된 바와 같이 각 유로가 열교환블록(100)의 통기 가능한 각 면과 연결될 때 유로를 고정하는 역할 등을 할 수 있다. 그에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 열교환블록(100)의 각 면과 서로 다른 유로가 연결된 연결구조가 만들어진다. 도 1에는 그러한 연결구조가 개념적으로 도시되었다.
열교환블록(100)은 적어도 4개의 서로 다른 유로와 연결된다. 열교환블록(100)과 연결된 유로들은 실내 측에서 실외 측으로, 또는 실내 측에서 실외 측으로 공기를 유동시키는 공기유동경로를 형성한다. 열교환블록(100)은 공기유동경로 상에 위치하며 따라서 전술한 바와 같이 유동하는 공기를 서로 열 접촉시켜 버려지는 열(예를 들어, 실내 측에서 배출되는 더운 공기가 갖는 열)을 회수할 수 있다. 유로는 실외측유입덕트(10a)와 열교환블록(100)의 제1면 사이에 배치된 제1유로(10), 실내측배출덕트(20a)와 열교환블록(100)의 제1면 맞은편 면인 제2면 사이에 배치된 제2유로(20), 실내측유입덕트(30a)와 열교환블록(100)의 제3면 사이에 배치된 제3유로(30), 및 실외측배출덕트(40a)와 열교환블록(100)의 제3면 맞은편 면인 제4면 사이에 배치된 제4유로(40)를 포함한다. 제1유로(10), 제2유로(20), 제3유로(30), 및 제4유로(40)는 연결유로부(10, 20, 30, 40)를 형성한다.
실내 측에는 적어도 2개의 덕트가 설치되고, 실외 측에도 적어도 2개의 덕트가 설치될 수 있다. 실내측유입덕트(30a)는 실내 공기를 유로로 유입하는 역할을 하며, 실내측배출덕트(20a)는 반대로 유로에서 실내 측으로 빠져나가는 공기를 배출한다. 그와 대칭적으로, 실외측유입덕트(10a)는 실외 공기를 유로로 유입하는 역할을 하며, 실외측배출덕트(40a)는 반대로 유로에서 실외 측으로 빠져나가는 공기를 배출한다. 유로는 이러한 각 덕트들과 열교환블록(100)의 4면을 연결한다. 제1유로(10)는 실외측유입덕트(10a)와 열교환블록(100)의 제1면 사이에 배치되고, 제2유로(20)는 실내측배출덕트(20a)와 열교환블록(100)의 제1면 맞은편 면인 제2면 사이에 배치되므로, 예를 들어, 실외 측 공기는 실외측유입덕트(10a), 제1유로(10), 열교환블록(100), 제2유로(20), 및 실내측배출덕트(20a)를 차례로 통과하여 실내 측으로 유입될 수 있다.
또한, 제3유로(30)는 실내측유입덕트(30a)와 열교환블록(100)의 제3면 사이에 배치되고, 제4유로(40)는 실외측배출덕트(40a)와 열교환블록(100)의 제3면 맞은편 면인 제4면 사이에 배치되므로, 예를 들어, 실내 측 공기는 실내측유입덕트(30a), 제3유로(30), 열교환블록(100), 제4유로(40), 및 실외측배출덕트(40a)를 차례로 통과하여 실외 측으로 빠져나갈 수 있다. 이로 인해 열교환블록(100) 에서는 실외 측으로부터 유입된 공기와, 실내 측으로부터 배출된 공기가 교차될 수 있다(도 4 및 도 5참조). 도 1에 도시된 바와 같이, 제1유로(10)의 실외측유입덕트(10a) 후단에는 제1필터(210)가 연결되고, 제3유로(30)의 실내측유입덕트(30a) 후단에는 제2필터(220)가 연결되므로, 각 유입덕트의 후단에 연결된 제1필터(210)와 제2필터(220)를 이용하여 실외 측에서 유입된 실외공기 및 실내 측에서 유입된 실내공기 모두를 1차적으로 정화시킬 수 있다. 기본정화부(210, 220)는 이와 같은 제1필터(210) 및 제2필터(220)를 포함하여 형성된다. 이때 제1필터(210) 및 제2필터(220)의 위치를 규정하는 각 유입덕트의 후단은 공기의 유동방향을 기준으로 한 것일 수 있다.
반면, 각 유로를 개폐하여(후술하는 바와 같이 각 유로의 댐퍼를 조절하여 개폐할 수 있다) 연결상태를 변경하면, 실내측유입덕트(30a)로 실내 공기가 유입되더라도, 실외 측으로 빠져나가지 않고, 제3유로(30)(의 적어도 일부)와 제2유로(20)(의 적어도 일부)를 거쳐 실내측배출덕트(20a)를 통해 다시 실내로 배출될 수 있다(도 6참조). 이러한 방식으로 실내공기를 내부에서 순환시키며 정화하는 것도 가능하다. 본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같은 실내공기 정화용 바이패스유로(50)를 포함하므로, 바이패스유로(50)를 이용하여 실내공기를 열교환블록(100)을 거치지 않고 내부에서 순환시킬 수 있다(도 6참조). 바이패스유로(50)는 제3유로(30)의 제2필터(220)와, 제2유로(20)의 전기집진모듈(310) 사이를 선택적으로 연결시킬 수 있으며, 따라서 제2필터(220)를 통과한 실내 공기를 바이패스유로(50)를 통해 바로 전기집진모듈(310)로 제공하여 정화시킬 수 있다(도 6참조). 전기집진모듈(310)은 이와 같은 실내공기의 내부순환뿐만 아니라, 실내공기와 실외공기의 교차가 이루어지는 외부순환 시에도 유용하게 사용된다.
전기집진모듈(310)은 제2유로(20)에 연결된다. 제2유로(20)는 실내측배출덕트(20a)를 통해 실내 측으로 공기를 배출하는 역할을 하므로, 제2유로(20)에 배치된 전기집진모듈(310)로 실내 측으로 배출되는 공기를 효과적으로 정화시킬 수 있다. 특히, 전술한 것처럼 실외측유입덕트(10a)와 제1유로(10)를 거쳐 제2유로(20)로 도입되는 실외 측 공기나, 실내측유입덕트(30a)와 제3유로(30)(의 적어도 일부)를 거쳐 제2유로(20)로 도입되는 실내 측 공기 모두 전기집진모듈(310)을 경유하게 된다. 따라서 전기집진모듈(310)을 이용하여 실내 측으로 제공되는 공기의 질을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 전기집진모듈(310)은 인가전압에 따라 정화능력이 변동되므로 적절히 제어하면 공기질은 개선하면서, 오존생성은 최소화할 수 있다. 전기집진모듈(310)의 구조와 동작 등에 대해서는 후술하여 좀더 상세히 설명한다.
한편, 제1유로(10)의 제1필터(210)와, 열교환블록(100) 사이에는 제3필터(320)를 배치할 수 있다. 제3필터(320)는 제1유로(10)의 제1필터(210)와 열교환블록(100) 사이에 선택적으로 연결된다. 제3필터(320)는 양단부가 제1유로(10)의 양 측에 접속된 분기유로(11) 상에 배치될 수 있으며 분기유로(11)를 개폐하는 방식으로 제3필터(320)를 제1유로(10)에 선택적으로 연결시킬 수 있다. 제3필터(320)는 제1필터(210) 및 제2필터(220)보다 집진성능이 높은 필터일 수 있으며, 따라서 제1유로(10)에 연결되면 실외 측에서 유입되는 공기의 정화능력을 큰 폭으로 증가시킬 수 있다. 그러나 그에 따라 부하 역시 증가되어 소음이 발생할 수 있는바, 후술하는 바와 같은 제어부(400)의 제어에 의해, 제3필터(320)를 선택적으로 사용할 수 있다.
예를 들어, 제3필터(320)는 HEPA필터(Hight efficiency particulate air filter)로 형성될 수 있으며, 제1필터(210) 및 제2필터(220)는 그보다 집진성능이 낮은 통상의 미디움 필터 등으로 형성될 수 있다. 가변정화부(310, 320)는 이러한 제3필터(320)와 전기집진모듈(310)을 포함하는 것으로서 전열교환식 환기장치(1)의 정화능력을 상황에 맞게 조정하는 역할을 할 수 있다.
도 2는 도 1의 전열교환식 환기장치의 전기집진모듈의 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
이하, 도 2를 참조하여 전기집진모듈(310)의 구조에 대해 좀더 상세히 설명한다. 도 2를 참조하면, 전기집진모듈(310)은 하전부(311)와 집진부(312)를 포함하며, 전압을 인가하고 인가전압을 조정하는 전원부(313)도 포함할 수 있다. 전기집진모듈(310)은 하전부(311) 측으로 공기를 유입하여 오염물질을 하전시키고, 하전된 오염물질 입자를 집진부(312) 측에서 전기력으로 포집할 수 있다. 전위차는 하전부(311)와 집진부(312) 사이에 형성될 수 있으며 예를 들어, 하전부(311)는 음극으로, 집진부(312)는 양극으로 대전될 수 있다. 그러나 그와 같이 한정될 필요는 없으며, 하전부(311)와 집진부(312)가 각각 극성을 가져 전기력으로 오염물질 입자를 하전하고, 포집할 수 있는 다양한 방식으로 전원을 접속할 수 있다. 전원부(313)는 직류전원장치로서, 후술하는 제어부(400)의 제어에 따라 동작할 수 있고 제어부(400)의 제어를 통해 인가전압을 변경시킬 수 있다. 그와 관련된 특징은 후술하여 보다 상세히 설명한다.
하전부(311)는 특히 복수의 필라멘트로 구성된 미세방전극(311a)을 다수 포함하여 형성될 수 있다. 미세방전극(311a)은 예를 들어, 매우 얇은 극세사 형태의 필라멘트가 복수 개 모여 형성될 수 있다. 따라서 미세방전극(311a)을 이용하여 보다 효과적으로 전계를 집중시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 상대적으로 낮은 전압이 인가되더라도 극세사 형태의 미세방전극(311a)을 이용하여 주변의 전계를 더욱 효율적으로 집중시키고 그를 통해 상대적으로 높은 전리작용이 나타나도록 할 수 있다. 전기집진모듈(310)은 하전부(311)에 이러한 미세방전극(311a)이 다수 배치되어 형성된다. 바람직하게는, 하전부(311)는, 도시된 바와 같이 복수의 미세방전극(311a)으로 이루어진 열이, 집진부(312) 전단에 다단으로 배치되어 형성될 수 있다. 따라서 공기 중 함유된 오염물질이 집진부(312)에 도달하기 전 미세방전극(311a)을 반복하여 통과하면서 효과적으로 하전될 수 있다. 따라서 상대적으로 낮은 인가전압에서도 높은 처리성능을 발휘하는 것이 가능하다.
미세방전극(311a)은 예를 들어, 탄소섬유 및 금속세사 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 미세방전극(311a)이 탄소섬유로 이루어지는 경우, 미세방전극(311a) 한 가닥은 수 마이크로미터 단위의 직경을 가질 수 있다. 이와 같은 형태의 미세방전극(311a)을 도시된 바와 같이 다단 배치하여 상대적으로 낮은 인가전압을 유지하면서도, 공기 중 오염물질은 효과적으로 처리할 수 있다. 집진부(312)는 하전부(311)에서 공기 유동방향으로 약간 이격되어 있을 수 있고 예를 들어, 넓은 평판 형태로 형성된 전극판(312a)을 다수 포함하는 구조일 수 있다.
이러한 전기집진모듈(310)을 전술한 제2유로(도 1의 20참조)에 배치하여 인가전압을 바꾸면서 작동시킬 수 있다. 또한 제1유로(도 1의 10참조)에는 전술한 제3필터(도 1의 320참조)를 선택적으로 연결하여 사용할 수 있다. 따라서 환기장치 전체의 공기 정화방식도 다양하게 가변될 수 있다. 이러한 작용은 전술한 바와 같이 제어부(400)를 포함하는 제어 부분에 의해 자동으로 수행되는바, 이하 다시 도 1을 참조하여 제어 부분에 대해 상세히 설명한다.
제어부(400)와 분석부(500)는 일종의 컴퓨터 장치로 형성될 수 있다. 컴퓨터 장치는 cpu를 통해 데이터를 처리하는 연산이 가능한 것일 수 있으며 cpu 상에 연산 프로그램을 로딩하여 연산하는 것일 수 있다. 연산이 이루어지는 cpu는 하나 또는 복수일 수도 있다. 하나의 cpu 상에 복수의 프로그램을 로딩하는 것도 가능하며 각각 다른 cpu를 가진 복수의 장치에서 서로 다른 프로그램을 로딩하는 구조도 가능하다. 제어부(400)와 분석부(500)는 예를 들어, 전체가 하나의 통합된 컴퓨터 장치 등으로 형성될 수도 있고, 둘 이상의 컴퓨터장치 등이 결합되어 형성될 수도 있다. 컴퓨터 장치는 cpu등을 탑재하고 프로그램 등을 구동하여 데이터를 처리할 수 있는 다양한 형태의 장치를 의미하므로 통상의 데스트탑 컴퓨터와 같은 형태 등으로 한정될 필요는 없다.
제어부(400)와 분석부(500)에서 이루어지는 연산은 적어도 부분적으로 다를 수 있다. 예를 들어, 제어부(400)에서는 입력된 데이터를 변수로 하여 전술한 연결유로부(10, 20, 30, 40)의 각 유로를 제어하거나, 전기집진모듈(310) 및 제3필터(320)를 포함하는 가변정화부(310, 320)의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하는 연산을 할 수 있다. 따라서 기계적 부분에 대한 직접적인 제어는 제어부(400)에서 수행할 수 있다. 반면 분석부(500)는 제어부(400)가 수행하는 제어에 대한 조건(또는 제어방식) 등을 산출하는 연산을 할 수 있으며 특히, 그러한 조건 등을 방대하게 축적된 데이터의 종합적인 분석을 통해 산출하는 연산을 수행할 수 있다. 그러한 연산은 후술하는 바와 같이 인공지능에 의한 데이터 분석을 포함한다. 전열교환식 환기장치(1)는 실내 외 공기질을 측정하는 적어도 2개의 측정부(510, 520)를 포함할 수 있고, 제어부(400)는 측정부(510, 520)로부터 전달된 측정값에 따라 가변정화부(310, 320)의 동작을 제어할 수 있다.
측정부(510, 520)는 실내 측의 공기질을 측정하는 측정부(510)와 실외 측의 공기질을 측정하는 측정부(520)로 구분될 수 있다. 각각은 서로 독립하여 배치될 수 있으며 적절한 지점에서 실내 공기질 및 실외 공기질을 각각 측정할 수 있다. 실외 측 공기질을 측정하는 측정부(520)는 실외에 설치될 수 있다. 예를 들어 측정부(520)는 기중의 각종 오염물질의 농도를 감지하는 센서장치 등으로 형성될 수 있다. 그러나 그와 같이 한정될 필요는 없으며 실외 측 공기질을 측정하는 측정부(520)를 다른 방식으로 구성하는 것도 얼마든지 가능하다. 예를 들면, 기상대나 그 외 각종 측정소 또는 이러한 측정소들로부터 대기자료를 취합하여 관리하는 유관기관 등에 인터넷 등으로 접속되어 공기 오염도의 측정결과를 바로 제공받을 수 있는 형태로 측정부(520)를 구성할 수도 있다. 그러한 경우 실외 측 공기질을 측정하는 측정부(520)는 반드시 실외에 배치될 필요가 없으며 유관기관 등이 제공하는 서버와 접속 가능한 터미널 등의 형태로도 형성될 수 있다. 반면 실내 측 공기질을 측정하는 측정부(510)는 실내공간에 배치될 수 있으며 실내 공기의 각종 오염물질 농도를 감지하는 센서장치 등을 포함하여 형성될 수 있다. 실내 측 측정부(510)는 실내공간의 서로 다른 지점에 복수의 개소를 형성하여 복수 지점에서 실내 공기질이 측정되도록 형성할 수 있다.
제어부(400)는 기본적으로, 전술한 연결유로부(10, 20, 30, 40)와, 바이패스유로(50) 등의 연결상태를 조절하여 실내 공기는 실외로 배출하고, 실외 공기는 실내로 유입하는 외부순환(도 4 및 도 5참조), 또는 실외 공기의 유입 없이, 실내 공기를 실내 측으로 그대로 순환시키는 내부순환(도 6참조)으로 장치를 동작시킬 수 있다. 후술하여 다시 설명하겠지만, 전기집진모듈(310)은 외부순환, 또는 내부순환 어느 경우에도 사용이 가능하며, 제3필터(320)는 특히 외부순환 시 실외 측 공기를 정화시키는 데 사용될 수 있다. 전기집진모듈(310)은 실외 측 공기오염도 및 실내 측 공기오염도를 고려하여 인가전압의 크기를 바꾸어 줄 수 있으며 그를 통해 공기질 개선 정도와 오존농도를 적절히 양립시킬 수 있다. 일반적으로 실내 측 또는 실외 측 공기오염도가 과도하게 높아진 경우가 아니라면, 오염물질 농도에 대응하는 적절한 인가전압을 걸어줌으로써 오염물질을 제거하면서 오존농도도 효과적으로 낮출 수 있다. 이러한 제어는 특히, 분석부(500)의 종합적인 데이터 분석 등을 통해 일종의 조건이나 운전방식의 형태로 제어부(400)에 제공된다.
제어부(400)는 측정부(510, 520)로부터 전달된 측정값(즉, 공기질을 나타내는 실내 외 기중 오염물질들의 농도 등일 수 있다)에 따라서 가변정화부(310, 320)의 동작을 제어할 수 있다. 전술한 것처럼 제어부(400)는, 실내 외 공기오염도 및 실내공기의 오존농도에 따라서, 전기집진모듈(310)의 인가전압을 조절할 수 있다. 또한, 제어부(400)는, 실내 외 공기오염도 및 실내공기의 오존농도에 따라서 제3필터(320)를 제1필터(210)와 열교환블록(100) 사이에 선택적으로 연결시킬 수도 있다. 제3필터(320)의 선택적 연결은 다양한 방식이 가능하나, 예를 들면 전술한 분기유로(11)의 댐퍼 등을 조절하여 유로를 개폐하는 방식으로 할 수 있다. 제3필터(320)는 전술한 외부순환 시 사용될 수 있으며 특히 실외 측 공기질이 상대적으로 크게 나빠진 경우에 제1유로(10)에 연결하여 사용할 수 있다. 그러한 경우, 제3필터(320)와 제2유로(20)의 전기집진모듈(310)을 동시에 활용할 수 있으므로 더욱 향상된 정화능력으로 공기질을 개선시킬 수 있다.
한편, 분석부(500)는 데이터베이스(600)에 기록된 데이터를 종합적으로 분석하여 제어부(400)가 상황에 적합한 제어를 하도록 제어조건이나 제어방식(또는 운전방식)을 설정한다. 데이터베이스(600)는 측정부(510, 520)가 제공한 측정값과, 제어부(400)의 제어에 따른 운전데이터가 포함된 공기질제어데이터를 기록하며, 분석부(500)는 데이터베이스(600)에 기록된 공기질제어데이터를 특히 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 분석하여, 가변정화부(310, 320)의 제어조건을 산출한다. 데이터베이스(600)는 예를 들어, 컴퓨터 장치와 연결된 대용량 메모리 장치 등으로 형성될 수 있다. 데이터베이스(600)에 기록된 공기질제어데이터는 실내 외 공기질 및 장치 전체의 운전과 관련된 데이터가 종합적으로 포함된 것일 수 있다. 공기질제어데이터는 예를 들어, 측정부(510, 520)가 측정한 측정값(즉 실내 외 공기의 오염도 또는 기중 오염물질 농도 등)과, 해당 상황에서 장치가 어떻게 가동되었는지를 알려주는 운전데이터가 함께 기록된 것일 수 있다. 데이터베이스(600)에는 이러한 공기질제어데이터가 현 시점으로부터 과거 시점(예를 들어, 기록을 시작한 시점으로 장치의 최초 가동시점 등일 수 있다)까지 누적하여 기록되어 있을 수 있다. 분석부(500)는 그러한 공기질제어데이터를 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 분석하여 매우 효과적인 제어조건 또는 제어방식을 산출하게 된다.
분석부(500)는 전기집진모듈(310)의 인가전압과, 실내 외 공기오염도, 및 실내 오존농도의 상관관계를 특히, 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 도출할 수 있다. 그를 통해 실내 또는 실외 공기의 오염물질 농도가 특정 구간에 있는 경우, 실내 오존농도를 최소화하는 인가전압이 얼마인지 등 피상적으로 쉽게 도출하기 어려운 상관관계도 종합적으로 도출할 수 있다. 예를 들어, 외부순환이 이루어질 때, 실외 공기의 오염물질 농도가 과도하게 높다면, 공기질 향상을 위해 제3필터(320)와 전기집진모듈(310)을 모두 사용하게 될 수 있어 일정 정도의 오존농도 상승은 불가피한 상황이 발생할 수도 있으나, 예를 들어, 고도의 데이터 분석을 통해 실질적으로 오염물질의 제거가 필터 측에서 주도되는 구간(시간구간일 수 있다) 등이 발견된다면, 해당 구간에서는 전기집진모듈(310)의 인가전압을 낮추어 오존발생을 줄이는 등의 제어도 가능할 수 있다. 보다 바람직하게는, 내부순환이 이루어질 때, 실내에 실질적인 오염원이 없어 실내 공기의 오염물질 농도가 과도하게 높지 않은 경우라면, 오염물질 농도에 따라서 오존발생이 최소화되는 인가전압을 산출하여 상황에 더욱 알맞게 효과적으로 공기질을 개선시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 전열교환식 환기장치의 분석부에 의해 산출된 가변정화부의 제어조건을 시각적으로 예시한 도면이다.
잠시 도 3을 참조하면, 그러한 상황 중 하나가 도 3에 예시되어 있다. 도 3은 분석부(500)가 데이터분석을 통해 산출한 제어조건의 일 형태를 그래프의 형태로 도시한 것으로서, 오염물질 농도의 구간에 대응하는 인가전압의 범위가 개략적으로 나타나 있다. 즉, 예를 들어 실내 측의 오염물질 농도를 몇 개의 구간으로 나누었을 때, 전술한 공기질제어데이터의 분석을 통해 각 오염물질 농도를 해당 구간 내로 유지하면서 오존농도가 최소화되는 적정 인가전압의 범위를 인공지능에 의한 데이터 분석을 통해 도출할 수 있다. 전기집진모듈(도 1의 310참조)은 인가전압에 따라 정화능력이 변동되므로 각 인가전압의 범위를 각각 서로 다른 운전모드로 하여 동작시킬 수 있고 서로 다른 인가전압으로 오존농도를 감소시킬 수 있다. 특히 본 발명의 환기장치가 서로 다른 장소에 설치되었을 때, 각 장소마다 적합한 오염물질 농도의 범위가 있을 수 있으므로 그러한 범위에 대응하는 운전모드로 운전하면 오염물질 농도를 유지하면서 오존농도는 최소화하는 것이 가능하다. 예를 들어, 이러한 방식으로 분석부(500)의 데이터 산출에 의한 제어조건을 활용할 수 있다. 그러나 이는 단지 하나의 예시에 불과하므로, 그 밖에도 여러 가지 다양한 방식으로 분석부(500)의 데이터분석을 활용하여 장치를 더욱 효과적으로 동작시킬 수 있다.
이러한 종류의 데이터 분석은 실내의 공기오염도, 실외의 공기오염도, 각 오염도에 따른 장치의 운전데이터(전기집진모듈이 인가한 인가전압의 크기, 제3필터의 연결여부, 내부순환인지 외부순환인지 여부) 등의 여러 변수들의 데이터가 종합적으로 고려된 것이므로 변수간 상관관계는 비선형적으로 나타나는 등 단순하지 않을 수 있다. 따라서 분석부(500)는 특히 인공지능에 의한 데이터 분석방식을 활용하여 제어조건을 산출하게 된다. 이때 인공지능 분석방식은, 머신 러닝방식을 포함하며, 머신 러닝방식은 인공신경망(Artificial neural network)을 활용한 딥 러닝(Deep-running) 방식을 포함할 수 있다. 즉, 분석부(500)는 특히 인공지능에 의한 학습 알고리즘을 이용하여 데이터를 반복 학습하며 심층적으로 분석할 수 있다.
인공신경망은, 일종의 인공지능 학습 알고리즘으로써 예를 들면, 변수가 입력되는 입력층, 결과가 출력되는 출력층의 사이에 복수의 계산 노드들로 이루어진 은닉층이 포함된 것일 수 있다. 각 층을 이루는 노드들은 가중치 부여된 함수들일 수 있고, 이들이 네트워크 형태로 인공적인 뉴런을 구성하여 알고리즘에 따른 합성 연산이 수행될 수 있다. 이에 따라 인공신경망 상에서, 데이터가 입력층에서 은닉층에 형성된 복수의 노드들을 거치며 출력층으로 전파되며 연산될 수 있다. 이러한 연산과정에서 노드의 가중치는 역전파법(back propagation) 등에 의해 갱신되어 결과가 최적화될 수 있다. 이러한 연산에 의한 결과로부터 예를 들면, 비선형 상관관계 등 입력데이터간 다양한 상관관계가 나타난 모델링 등도 가능하다. 또한, 다수의 입력데이터에서 종래 손쉽게 파악하기 어려운 데이터간 연관성, 유사성 등도 보다 유연하게 파악될 수 있다. 예를 들어, 각 노드나 노드를 합성하거나 노드의 결과를 처리하는 함수 등을 적절히 조정함으로써 원하는 종류의 연산을 수행하는 인공신경망을 구성할 수 있다. 분석부(500)는 복수의 은닉층을 갖는 인공신경망을 활용하여 딥 러닝에 의한 머신 러닝을 지속적으로 수행할 수 있으며 이를 통해 전술한 바와 같은 최적 제어조건을 도출하고 업데이트된 데이터를 기초로 도출된 제어조건을 다시 갱신할 수도 있다.
따라서 분석부(500)가 도출한 조건 또는 제어방식을 통해 매우 효과적으로 장치를 제어할 수 있다. 이와 같은 제어부(400) 등에 의한 장치전체의 제어과정은 디스플레이부(700)를 통해 사용자에게 표시될 수 있다. 디스플레이부(700)는 시각적 표시가 가능한 다양한 장치로 형성될 수 있으며 그러한 장치는 컴퓨터 장치에 연결되는 모니터 등을 포함할 수 있다. 그러나 그로써 한정될 필요는 없으며 보다 다양한 형태의 시각적 표시장치로 디스플레이부(700)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(700)는 실내 측의 거실 벽면 등에 배치 가능한 다양한 크기의 시각적 디스플레이 패널 등을 포함하여 형성될 수 있다. 디스플레이부(700)는 유선 또는 무선 통신방식으로 정보를 제공받을 수 있으며 따라서 설치위치나 디스플레이 화면의 크기 등에 특별히 제한이 있을 필요는 없다.
아울러 스마트폰 등 디스플레이 가능한 개인 단말 등도 근거리 통신으로 무선 연결되거나, 인터넷으로 접속하여 정보를 제공받을 수 있으므로, 그와 같이 연결시켜 디스플레이부(700)로 기능하게 할 수 있다. 디스플레이부(700)는 하나 또는 복수로 다양하게 형성될 수 있다. 디스플레이부(700)는 시각적 표시기능 외에도 터치패드나 버튼 등을 포함하여 사용자가 제어부(400)에 필요한 명령 등을 내리는 용도로도 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 전열교환식 환기장치(1)는 제어부(400)의 제어에 의해 자동으로 동작할 수도 있고 필요에 따라 사용자가 직접 명령을 입력하여 원하는 대로 동작시키는 것도 가능하다.
도 4는 도 1의 전열교환식 환기장치의 제어부에 의한 제1환기동작을 도시한 도면이고, 도 5는 도 1의 전열교환식 환기장치의 제어부에 의한 제2환기동작을 도시한 도면이며, 도 6은 도 1의 전열교환식 환기장치의 제어부에 의한 제3환기동작을 도시한 도면이다.
상술한 바와 같은 구성에 의해, 전열교환식 환기장치(1)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같은 서로 다른 방식으로 동작하며 실내 공기를 정화할 수 있다. 이를 전술한 외부순환 및 내부순환으로 나누어 설명하면 다음과 같다. 전열교환식 환기장치(1)는 도 4 및 도 5와 같은 적어도 2가지 방식의 외부순환이 가능하며, 도 6과 같은 내부순환도 가능하다. 그러나, 도 4 내지 도 6에 도시된 각각의 환기동작은 모두 전기집진모듈(310)이 공기정화에 참여하는 방식이므로, 전기집진모듈(310)의 가동이 필요치 않은 경우에는 더욱 다양한 방식으로 장치를 동작시킬 수 있다. 따라서 이하, 설명은 본 발명의 특징을 보다 잘 드러내기 위해 선정된 예시이므로 본 발명의 동작이 도 4 내지 도 6과 같이 한정적으로 이해되어야 하는 것은 아니다. 그러한 점을 고려하여 본 발명의 동작을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
전열교환식 환기장치(1)는 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 환기동작을 수행할 수 있다. 제어부(400)는 전술한 분기유로(11)의 댐퍼(11a)를 닫아 제3필터(320)를 제1유로(10)에서 분리하고, 바이패스유로(50)의 댐퍼(50a)를 닫아 바이패스유로(50)를 통한 유체유동도 차단하면서, 각 유로의 나머지 댐퍼(10b, 30b, 40b)들은 모두 개방할 수 있다. 이를 통해 실외측유입덕트(10a)로 유입된 실외공기(A)는 제1유로(10), 열교환블록(100), 및 제2유로(20)를 통과하여 실내측배출덕트(20a)로 배출되고, 실내측유입덕트(30a)로 유입된 실내공기(B)는 제3유로(30), 열교환블록(100), 및 제4유로(40)를 통과하여 실외측배출덕트(40a)로 배출되는 외부순환이 진행될 수 있다. 제2유로(20) 및 제4유로(40)에 배치된 팬(21, 41)은 압력구배를 형성하여 공기유동을 보다 안정적으로 유도할 수 있다. 이러한 외부순환 시 실외공기(A)는 열교환블록(100)에서 실내공기(B)와 교차되며 흡열할 수 있고 온도가 상승된 상태로 실내에 공급될 수 있다.
이때 실외공기(A)는 제1유로(10)의 제1필터(210) 통과 후 실질적으로 전기집진모듈(310)에서 정화 처리된다. 제어부(400)는 전술한 측정부의 측정값으로부터 실외공기(A)의 오염도를 파악하고 대응하는 범위의 인가전압으로 전기집진모듈(310)을 가동시킬 수 있다. 또한 측정부의 측정값으로부터 실내공기(B)의 오염도와 오존농도도 파악할 수 있으므로 오존농도가 상승하지 않도록 적정수준으로 인가전압을 제어할 수 있다. 이러한 제어에 전술한 분석부(도 1의 500참조)의 인공지능을 활용한 데이터 분석결과가 활용될 수 있다. 이러한 방식으로 실외공기(A)를 정화시켜 실내 측으로 유입하고 실내공기(B)는 실외 측으로 배출시킬 수 있다.
한편, 전열교환식 환기장치(1)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1유로(10)에 제3필터(320)를 연결한 상태로 외부순환을 진행할 수도 있다. 즉, 제어부(400)는 분기유로(11)의 댐퍼(11a)는 열고, 분기유로(11)와 대응하는 지점에 형성된 제1유로(10)의 댐퍼(10b)는 닫아 제3필터(320)를 제1유로(10)의 제1필터(210)와, 열교환블록(100) 사이에 연결할 수 있다. 그 외 나머지 부분은 전술한 도 4와 실질적으로 동일하게 유지하며 외부순환을 진행할 수 있다.
도 5와 같은 경우, 실외측유입덕트(10a)로 유입된 실외공기(A)는 제1필터(210)와 그 후단의 제3필터(320)를 모두 통과하게 된다. 또한, 제2유로(20)에서 전기집진모듈(310)까지 통과하게 된다. 따라서 제1필터(210)로 전처리 한 후, 제3필터(320) 및 전기집진모듈(310)을 모두 사용하여 실외공기(A)를 정화시키는 것이 가능하다. 제어부(400)는 특히, 실외공기(A)의 오염도가 과도하게 상승되었을 때 이러한 운전을 할 수 있다. 예를 들어, 실내 측에도 오염원(주방에서 음식 등을 조리하는 경우 등)이 있어 실내공기(B)를 실외 측으로 배출하는 외부순환이 필요한 경우, 반대로 유입되는 실외공기(A)를 신속하고 효과적으로 정화하기 위해, 제3필터(320) 및 전기집진모듈(310)을 동시에 사용할 수 있다. 그러한 경우 전기집진모듈(310)의 인가전압을 최대치로 하는 것도 가능하다. 제3필터(320)로 인해 부하가 증가하여 일부 소음이 발생되더라도, 이러한 방식으로 빠르게 실외공기(A)를 정화시켜 실내 측으로 공급할 수 있다.
이와 같이 빠르게 실내 측에 정화된 공기가 채워지면, 제어부(400)는 다시 분기유로(11)의 댐퍼(11a)를 닫고, 제1유로(10)의 댐퍼(10b)는 열어 제3필터(320)를 제1유로(10)에서 분리할 수 있다. 따라서 다시 전술한 도 4와 같은 환기동작으로 신속하게 복귀할 수 있다. 즉, 전기집진모듈(310)과 제3필터(320)를 함께 가동함으로써 유입공기의 정화시간을 단축하고 다시 소음 없이 장치를 운전할 수 있다. 다시 전기집진모듈(310)에 의해 공기가 정화되면 전기집진모듈(310)의 인가전압을 적절히 낮춤으로써 실내 측의 오존농도도 감소시킬 수 있다. 이때에도 적절한 인가전압의 범위는 분석부(도 1의 500참조)에서 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 산출한 범위에 따라 보다 적합하게 결정될 수 있다. 이러한 방식으로 외부순환 시에도 상황에 따라 적절하게 장치를 운전할 수 있다.
한편, 전열교환식 환기장치(1)는 도 6에 도시된 바와 같이 실내공기(B)를 다시 실내 측으로 공급하는 내부순환으로 환기동작을 수행할 수도 있다. 실내 측에 별다른 오염원이 없거나 공기 오염도가 크게 나쁘지 않은 경우 등에 이러한 동작이 수행될 수 있다. 이때 제어부(400)는 바이패스유로(50)의 댐퍼(50a)만 열고, 나머지 유로의 댐퍼(10b, 11a, 30b, 40b)들은 모두 닫아 실내공기(B)가 바이패스유로(50)를 통해 유동하도록 조절할 수 있다. 즉 실내측유입덕트(30a)를 통해 유입된 실내공기(B)는 바이패스유로(50)를 통해 열교환블록(100)을 거치지 않고 바로 제2유로(20)로 공급되며, 제2유로(20)의 전기집진모듈(310)을 통과한 후 실내측배출덕트(20a)로 배출될 수 있다. 따라서 실내공기(B)는 제2필터(220)에 의해 전처리 된 후, 전기집진모듈(310)에서 정화되며 실내 측을 반복하여 순환하게 된다.
이와 같이 일종의 폐회로를 형성하여 실내공기(B)를 순환시키는 경우, 실내공기(B)의 공기질은 더욱 일정하게 유지시키는 것이 가능하다. 제어부(400)는 특히 전술한 것처럼 전기집진모듈(310)에 목표하는 오염물질 농도에 따라 오존생성이 최소화되는 인가전압을 인가함으로써, 공기질은 극대화하고 오존농도는 최소화하는 매우 안정적인 운전을 수행할 수 있다. 그러한 운전조건(즉, 인가전압의 범위) 역시 분석부(도 1의 500참조)의 전술한 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 산출한 범위로 매우 적합하게 결정된다. 이러한 방식으로 내부순환 시에도 상황에 알맞게 매우 적절하게 장치를 운전할 수 있다.
아울러, 이러한 전열교환식 환기장치는 전술한 바와 같은 미세방전극(도 2의 311a참조)을 포함하는 구조적 특징에 의해 상대적으로 낮은 인가전압에서도 높은 집진효율을 나타낼 수 있는바 전술한 인가전압의 범위는 상대적으로 매우 낮은 범위에서 형성될 수 있으며 따라서 그로부터도 오존생성이 최소화될 수 있음을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 전열교환식 환기장치 10: 제1유로
10a: 실외측유입덕트 11: 분기유로
20: 제2유로 21, 41: 팬
20a: 실내측배출덕트 30: 제3유로
30a: 실내측유입덕트 40: 제4유로
40a: 실외측배출덕트 50: 바이패스유로
100: 열교환블록 210: 제1필터
220: 제2필터 310: 전기집진모듈
311: 하전부 311a: 미세방전극
312: 집진부 312a: 전극판
313: 전원부 320: 제3필터
400: 제어부 500: 분석부
510, 520: 측정부 600: 데이터베이스
700: 디스플레이부
A: 실외공기 B: 실내공기

Claims (11)

  1. 공기유동경로에 배치된 열교환블록으로 열회수가 가능하며 공기질 상태에 따라 공기의 정화방식도 가변되는 전열교환식 환기장치에 있어서,
    통기 가능한 복수의 면을 갖는 열교환블록;
    실외측유입덕트와 상기 열교환블록의 제1면 사이에 배치된 제1유로, 실내측배출덕트와 상기 열교환블록의 상기 제1면 맞은편 면인 제2면 사이에 배치된 제2유로, 실내측유입덕트와 상기 열교환블록의 제3면 사이에 배치된 제3유로, 및 실외측배출덕트와 상기 열교환블록의 상기 제3면 맞은편 면인 제4면 사이에 배치된 제4유로를 포함하는 연결유로부;
    상기 제1유로의 상기 실외측유입덕트 후단에 연결된 제1필터, 및 상기 제3유로의 상기 실내측유입덕트 후단에 연결된 제2필터를 포함하는 기본정화부; 및
    상기 제2유로에 연결되고 인가전압에 따라 정화능력이 변동되는 전기집진모듈, 및 상기 제1유로의 상기 제1필터와 상기 열교환블록 사이에 선택적으로 연결되는 제3필터가 포함된 가변정화부를 포함하고,
    실내 외 공기질을 측정하는 적어도 2개의 측정부와, 상기 측정부로부터 전달된 측정값에 따라 상기 가변정화부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 전열교환식 환기장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3유로의 상기 제2필터와, 상기 제2유로의 상기 전기집진모듈 사이를 선택적으로 연결시키는 실내공기 정화용 바이패스유로를 더 포함하는 전열교환식 환기장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3필터는, 상기 제1필터 및 상기 제2필터보다 더 집진성능이 높은 필터인 전열교환식 환기장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 실내 외 공기오염도 및 실내공기의 오존농도에 따라서 상기 전기집진모듈의 인가전압을 조절하는 전열교환식 환기장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 실내 외 공기오염도 및 실내공기의 오존농도에 따라서 상기 제3필터를 상기 제1필터와 상기 열교환블록 사이에 선택적으로 연결시키는 전열교환식 환기장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측정값과, 상기 제어부의 제어에 따른 운전데이터가 포함된 공기질제어데이터를 기록하는 데이터베이스, 및 상기 데이터베이스에 기록된 상기 공기질제어데이터를 인공지능에 의한 데이터 분석방식으로 분석하여, 상기 가변정화부의 제어조건을 산출하는 분석부를 더 포함하는 전열교환식 환기장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분석방식은 머신 러닝방식을 포함하며, 상기 머신 러닝방식은 인공신경망을 활용한 딥 러닝 방식을 포함하는 전열교환식 환기장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전기집진모듈은, 하전부와 집진부를 포함하되 상기 하전부는, 복수의 필라멘트로 구성된 미세방전극을 다수 포함하여 형성되는 전열교환식 환기장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하전부는, 복수의 상기 미세방전극으로 이루어진 열이, 상기 집진부 전단에 다단으로 배치되어 형성된 전열교환식 환기장치.
  11. 공기유동경로에 배치된 열교환블록으로 열회수가 가능하며 공기질 상태에 따라 공기의 정화방식도 가변되는 전열교환식 환기장치에 있어서,
    통기 가능한 복수의 면을 갖는 열교환블록;
    실외측유입덕트와 상기 열교환블록의 제1면 사이에 배치된 제1유로, 실내측배출덕트와 상기 열교환블록의 상기 제1면 맞은편 면인 제2면 사이에 배치된 제2유로, 실내측유입덕트와 상기 열교환블록의 제3면 사이에 배치된 제3유로, 및 실외측배출덕트와 상기 열교환블록의 상기 제3면 맞은편 면인 제4면 사이에 배치된 제4유로를 포함하는 연결유로부;
    상기 제1유로의 상기 실외측유입덕트 후단에 연결된 제1필터, 및 상기 제3유로의 상기 실내측유입덕트 후단에 연결된 제2필터를 포함하는 기본정화부; 및
    상기 제2유로에 연결되고 인가전압에 따라 정화능력이 변동되는 전기집진모듈, 및 상기 제1유로의 상기 제1필터와 상기 열교환블록 사이에 선택적으로 연결되는 제3필터가 포함된 가변정화부를 포함하고,
    상기 전기집진모듈은, 하전부와 집진부를 포함하되 상기 하전부는, 복수의 필라멘트로 구성된 미세방전극을 다수 포함하여 형성되고,
    상기 하전부는, 복수의 상기 미세방전극으로 이루어진 열이, 상기 집진부 전단에 다단으로 배치되어 형성되며,
    상기 미세방전극은, 탄소섬유 및 금속세사 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 전열교환식 환기장치.
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