KR102549123B1 - Air conditioning system that combines cold water cooling and direct expansion dehumidification to dehumidify cooling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템에 관한 것으로, 그 목적은 에너지 절감을 위해 환기온도를 높게 유지하기 위해 일정 온도의 냉수가 공급되는 중앙냉동기 방식 공조기의 실내기 내부에 냉수열교환기와 직접팽창식 증발기를 조합하고 하나의 공유송풍기를 구성하여 냉수열교환기로 노점온도보다 높은 냉수를 공급하여 실내를 냉방하고, 제습운전시는 직접팽창식 증발기와 응축기를 활용하여 과냉각제습과 재열된 순환공기와 환기공기를 혼합된 급기공기를 실내로 공급함으로써 공급되는 냉수의 온도가 환기공기 노점온도보다 높아도 안정적인 냉각제습이 이루어질 수 있도록 구성한 공조시스템을 제공하는데 있다. 본 발명의 구성은 냉각된 냉수를 순환공급하는 중앙냉동기(110); 환기공기를 열교환시켜 냉각하도록 실내기 일측에 설치된 냉수열교환기(120); 냉각된 환기공기 또는 과냉각제습된 순환공기와 냉각된 환기공기가 혼합 및 재열되어 수용되는 실내기(130); 실내기 내부에 수용된 공기를 실내쪽으로 급기하는 송풍기(140); 제습운전시 실내로 순환공기로 실내기에 공급하는 풍량조절댐퍼(210); 제습운전시 순환공기를 냉매로 열교환시키는 직접팽창식 증발기(220); 제습운전시 공급된 냉매를 응축시키면서 재열에 이용되는 응축기;를 포함하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템을 발명의 특징으로 한다.The present invention relates to an air conditioning system that cools and dehumidifies by combining chilled water cooling and direct expansion type dehumidification. A cold water heat exchanger and a direct expansion evaporator are combined and a shared blower is configured to supply cold water higher than the dew point temperature to the cold water heat exchanger to cool the room. An air conditioning system configured to stably cool and dehumidify even when the temperature of the supplied cold water is higher than the dew point temperature of the ventilation air by supplying supply air mixed with reheated circulating air and ventilation air into the room. The configuration of the present invention is a central freezer 110 for circulating and supplying cooled cold water; a cold water heat exchanger (120) installed on one side of the indoor unit to cool ventilation air by heat exchange; an indoor unit 130 in which cooled ventilation air or supercooled and dehumidified circulating air and cooled ventilation air are mixed and reheated and accommodated therein; a blower 140 supplying air accommodated in the indoor unit to the indoor unit; An airflow control damper 210 for supplying circulated air to the indoor unit during dehumidification operation; A direct expansion type evaporator (220) for heat exchange of circulating air with a refrigerant during dehumidification operation; An air conditioning system for cooling and dehumidifying by combining cold water cooling and direct expansion type dehumidification, including a condenser used for reheating while condensing the refrigerant supplied during dehumidification operation, is a feature of the invention.
Description
본 발명은 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지하도록 일정한 온도의 냉수가 공급되는 중앙냉동기 방식 공조기에서 냉수의 온도가 환기공기 노점온도보다 높아도 안정적인 냉각제습과 별도의 재열에너지 공급없이 공기순환을 통해 자체적으로 재열이 이루어진 후 실내에 급기공기를 공급하는 냉수열교환기와 직접팽창식 증발기가 조합된 공조시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioning system for cooling and dehumidifying by combining chilled water cooling and direct expansion type dehumidification, and more particularly, in a central freezer type air conditioner in which cold water at a constant temperature is supplied to maintain a high ventilation temperature for energy saving. Even if the temperature is higher than the dew point temperature of ventilation air, it relates to an air conditioning system in which a cold water heat exchanger and a direct expansion type evaporator are combined to supply supply air to the room after stable cooling and dehumidification and reheating through air circulation without separate reheat energy supply. .
데이터센터는 인터넷 기반의 검색, 쇼핑, 게임, 교육 등에 필요한 방대한 정보를 저장하고 이를 웹사이트에 표시하기 위해 수천, 수만 대의 서버 컴퓨터를 한 장소에 모아 안정적으로 관리하는 시설로, 이를 위해 데이터센터는 통신 기기인 라우터와 수많은 서버, 안정적 전원 공급을 위한 UPS(Uninterruptible Power Supply system, 무정전 전원장치) 및 서버 가동에 따른 실내 온도를 항온항습하기 위한 공조장치가 구성된다. A data center is a facility that gathers thousands or tens of thousands of server computers in one place and reliably manages them in order to store vast amounts of information necessary for Internet-based search, shopping, games, education, etc. and display them on a website. A router, which is a communication device, numerous servers, a UPS (Uninterruptible Power Supply system) for stable power supply, and an air conditioner for constant temperature and humidity control of the room temperature according to server operation are composed.
특히 서버 컴퓨터들에서 방출되는 열을 식히기 위한 용도로 대용량 냉각장치 등 일정 온도 및 습도 유지하기 위해 운용되는 공조장치는 전력 소비량이 매우 크기 때문에 데이터센터의 운영에 많은 비용이 소요되게 된다.In particular, air conditioners operated to maintain a constant temperature and humidity, such as large-capacity cooling devices for cooling heat emitted from server computers, consume a lot of power, so it takes a lot of money to operate a data center.
이때문에 일부 대규모 데이터센터들은 시설 설치시 지구상 기온이 낮은 지역에 설치하여 전력소비량을 낮추기 위해 노력하고 있다.For this reason, some large-scale data centers are trying to reduce power consumption by installing facilities in areas with low global temperatures.
하지만 대부분의 데이터센터들은 기온이 낮은 지역으로 이전하여 데이터센터를 건립하고 운영하는 비용이 과도하기 때문에 현실적으로는 유지관리 비용을 낮추기 위한 방법으로 공조장치의 효율을 개선하여 전력소비량을 줄이는데 많은 노력을 기울이고 있는 것이 일반적이다.However, since most data centers are relocated to areas with low temperatures and the cost of building and operating the data center is excessive, in reality, as a way to lower maintenance costs, great efforts are made to reduce power consumption by improving the efficiency of air conditioning units. It is common to have
한 실시예로 근래 대형 데이터센터는 에너지절감을 위해서 환기온도를 높게 유지하는 시스템으로 설계 시공되고 있다. 그 이유는 환기온도를 높게 유지하면 냉방열원의 온도를 높게 유지할 수 있고, 결국 중앙냉동기의 효율이 증가하기 때문에 운전에너지를 절약할 수 있게 된다.For example, recently, large data centers have been designed and constructed with a system that maintains a high ventilation temperature in order to save energy. The reason for this is that if the ventilation temperature is maintained high, the temperature of the cooling heat source can be maintained high, and the efficiency of the central freezer increases, so operating energy can be saved.
이를 위해 중앙냉동기에서 냉수를 공급하여 데이터센터를 냉방하는 중앙냉동기 공조방식은 급수되는 냉수온도를 일정하게 유지하도록 제어되도록 설계제작된 방식이 있다. To this end, there is a central freezer air conditioning method in which cold water is supplied from the central freezer to cool the data center, and is designed and manufactured to be controlled to maintain a constant temperature of the supplied cold water.
이렇게 제작된 중앙냉동기 공조기는 설계된 급수온도 이상으로 운전하는 것은 문제가 없지만, 설계된 급수온도 이하로 운전하면 중앙냉동기의 냉방성능이 감소하기 때문에 결국 데이터센터 전체냉방에 문제가 발생하게 된다.There is no problem in operating the central chiller air conditioner above the designed water supply temperature, but when operated below the designed water supply temperature, the cooling performance of the central chiller decreases, resulting in a problem with the overall cooling of the data center.
특히 이러한 냉방열원의 온도를 높게 유지하는 중앙냉동기 방식 공조기는 제습운전의 어려움이 발생하게 된다. In particular, the central freezer-type air conditioner, which maintains the temperature of the cooling heat source at a high level, has difficulty in dehumidifying operation.
공기를 과냉각 제습하기 위해서는 냉수열교환기에 공급되는 급수온도를 환기공기 노점온도 이하로 공급해야만 되는데, 중앙냉동기의 급수온도를 설계된 온도보다 낮게 운전하면 중앙냉동기의 효율이 감소하게 되어서 결국 설계된 최대 냉방용량을 유지할 수 없게 된다는 구조적 문제점이 있다.In order to supercool and dehumidify the air, the temperature of the feed water supplied to the chilled water heat exchanger must be supplied below the dew point temperature of the ventilation air. There are structural problems that make it unsustainable.
따라서 종래 중앙냉동기 방식 공조기는 급수온도 변환없이 제습운전을 하기 위해서는 독립적으로 운전되는 별도의 과냉각제습용 직접팽창식 냉각장치 유닛과 같은 제습장치를 설치해야 하기 때문에 장치 내부 구조가 복잡해지고 부피도 커진다는 단점이 있다.Therefore, in the conventional central freezer type air conditioner, in order to dehumidify operation without changing the water temperature, a dehumidifying device such as a separate direct expansion type cooling unit for supercooling dehumidification that operates independently must be installed, so the internal structure of the device becomes complicated and the volume increases. There are downsides.
또한 독립적으로 운전되는 별도의 과냉각제습용 직접팽창식 냉각장치 유닛과 같은 제습장치를 운전하는 과정에서 과냉각제습된 공기가 실내에 공급되는 것을 방지하기 위해 별도로 재열에너지를 공급하는 재열운전을 통해 공기 온도를 높인 후 공급해야 하기 때문에 재열에너지가 낭비된다는 단점이 있다.In addition, in order to prevent supercooled and dehumidified air from being supplied to the room during the operation of an independently operated dehumidifier such as a separate supercooled and dehumidified direct expansion chiller unit, air temperature is reduced through reheat operation that separately supplies reheat energy. It has the disadvantage that reheat energy is wasted because it must be supplied after raising the .
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 에너지 절감을 위해 환기온도를 높게 유지하기 위해 일정 온도의 냉수가 공급되는 중앙냉동기 방식 공조기의 실내기 내부에 냉수열교환기와 직접팽창식 증발기를 조합하고 하나의 공유송풍기를 구성하여 냉수열교환기로 노점온도보다 높은 냉수를 공급하여 실내를 냉방하고, 제습운전시는 직접팽창식 증발기와 응축기를 활용하여 과냉각제습과 재열된 순환공기와 환기공기를 혼합된 급기공기를 실내로 공급함으로써 공급되는 냉수의 온도가 환기공기 노점온도보다 높아도 안정적인 냉각제습이 이루어질 수 있도록 구성한 공조시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to combine a cold water heat exchanger and a direct expansion type evaporator inside the indoor unit of a central freezer type air conditioner in which cold water at a certain temperature is supplied to maintain a high ventilation temperature for energy saving. A shared blower is configured to cool the room by supplying cold water higher than the dew point temperature to a chilled water heat exchanger, and during dehumidification operation, a direct expansion type evaporator and condenser are used to supply air mixed with supercooled dehumidification and reheated circulating air and ventilation air. It is to provide an air conditioning system configured so that stable cooling and dehumidification can be achieved even when the temperature of supplied cold water is higher than the dew point temperature of ventilation air by supplying to the room.
본 발명의 다른 목적은 상기 제습운전시 증발기를 흐르는 냉매의 응축을 위해 수냉식 응축기를 구비하여 냉수열교환기에 냉수를 공급하는 냉수공급라인에서 분기된 냉수라인을 통해 응축시키도록 구성함으로써 냉수열교환기에 공급되는 유량 감소를 통해 환기공기의 온도 상승을 높여 별도의 재열에너지 공급없이 과냉각제습된 순환공기를 재열하여 이를 냉각된 환기공기가 혼합된 급기공기를 실내에 공급토록 한 공조시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a water-cooled condenser for condensation of the refrigerant flowing through the evaporator during the dehumidifying operation to condense it through a branched cold water line from a cold water supply line supplying cold water to the cold water heat exchanger. An air conditioning system that reheats supercooled and dehumidified circulating air without additional supply of reheat energy by increasing the temperature of ventilation air through a decrease in flow rate and supplies supply air mixed with cooled ventilation air to the room.
본 발명의 다른 목적은 상기 제습운전시 직접팽창식 증발기를 흐르는 냉매의 응축을 위해 공냉식 응축기를 실내기에 함께 구비하여 과냉각제습된 공기가 응축기의 응축열을 통과토록 함으로써 별도의 재열에너지 공급없이 과냉각제습된 순환공기를 재열하여 이를 냉각된 환기공기와 혼합된 급기공기를 실내에 공급토록 한 공조시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an air-cooled condenser with an indoor unit for condensation of the refrigerant flowing through the direct expansion type evaporator during the dehumidifying operation so that the supercooled and dehumidified air passes through the condensation heat of the condenser, thereby providing supercooled and dehumidified air without a separate supply of reheat energy. To provide an air conditioning system that reheats circulating air and supplies supply air mixed with cooled ventilation air to the room.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 냉수급수라인과 냉수환수라인을 통해 냉각된 냉수의 유량을 냉방제어밸브로 제어하면서 냉수열교환기로 순환공급하는 중앙냉동기;The present invention, which achieves the above object and solves the problems of the prior art, provides a central circulating supply to the cold water heat exchanger while controlling the flow rate of cold water cooled through a cold water supply line and a cold water return line with a cooling control valve. freezer;
중앙냉동기에서 공급받은 냉수로 환기공기를 열교환시켜 냉각하도록 실내기 일측에 설치된 냉수열교환기;A cold water heat exchanger installed on one side of the indoor unit to cool ventilation air by heat exchange with cold water supplied from the central freezer;
냉방운전시 냉각된 환기공기를 수용하거나, 제습운전시 과냉각제습된 순환공기와 냉각된 환기공기가 혼합 및 재열되어 수용되는 실내기;an indoor unit that receives cooled ventilation air during a cooling operation or receives mixed and reheated ventilation air with supercooled and dehumidified circulating air during a dehumidifying operation;
냉방운전시는 냉각된 환기공기를 실내에 급기하고, 제습운전시는 냉각제습 및 재열되어 혼합된 순환공기와 환기공기를 실내쪽으로 급기하는 송풍기;a blower supplying cooled ventilation air into the room during the cooling operation and supplying circulated air and ventilation air mixed with the cooled, dehumidified and reheated air into the room during the dehumidifying operation;
제습운전시 실내로 공급된 급기공기 중 일부를 순환공기로 실내기에 공급하는 풍량조절댐퍼;An air volume control damper that supplies some of the supply air supplied to the room to the indoor unit as circulating air during dehumidification operation;
제습운전시 상기 풍량조절댐퍼에서 공급되는 순환공기를 냉매로 열교환시켜 실내기 내부로 공급하는 직접팽창식 증발기; a direct expansion type evaporator that heat-exchanges the circulating air supplied from the air volume control damper with a refrigerant and supplies it to the inside of the indoor unit during dehumidification operation;
제습운전시 상기 증발기에서 공급된 냉매를 압축하는 압축기;a compressor for compressing the refrigerant supplied from the evaporator during a dehumidifying operation;
제습운전시 압축기에서 공급된 냉매를 응축시키면서 과냉각제습된 순환공기의 재열에 이용되는 수냉식 또는 공랭식으로 구성된 응축기; 및A condenser composed of a water-cooled or air-cooled type used to reheat the circulating air dehumidified by supercooling while condensing the refrigerant supplied from the compressor during the dehumidifying operation; and
제습운전시 응축기에서 공급된 냉매를 감압하는 팽창밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템.을 제공함으로써 달성된다.It is achieved by providing an air conditioning system for cooling and dehumidifying by combining cold water cooling and direct expansion type dehumidification, characterized in that it includes a; expansion valve for depressurizing the refrigerant supplied from the condenser during dehumidification operation.
바람직한 실시예로, 상기 중앙냉동기에서 냉수급수라인을 통해 공급되는 냉수의 온도는 환기공기 노점온도보다 높게 냉각된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the chilled water supplied through the chilled water supply line in the central freezer is cooled to a temperature higher than the dew point temperature of the ventilation air.
바람직한 실시예로, 수냉식으로 제습운전되도록 구성시 수냉식 응축기와 압축기는 실내기 외부에 설치되고, 직접팽창식 증발기 및 팽창밸브는 실내기에 내부에 설치하여 냉매액라인과 냉매가스라인을 통해 냉매가 순환하도록 구성하고, In a preferred embodiment, when the water-cooled dehumidification operation is configured, the water-cooled condenser and the compressor are installed outside the indoor unit, and the direct expansion type evaporator and expansion valve are installed inside the indoor unit so that the refrigerant circulates through the refrigerant liquid line and the refrigerant gas line. make up,
상기 수냉식 응축기는 상기 냉수급수라인과 냉수환수라인에서 분기되어 연결된 냉수급수분기라인과 냉수환수분기라인을 흐르는 냉수를 응측압력제어밸브로 유량을 제어하면서 공급하여 냉매가 열교환되면서 응축되도록 구성한 것을 특징으로 한다.The water-cooled condenser is configured to condense the refrigerant while exchanging heat by supplying cold water flowing through the cold water supply branch line and the cold water return branch line branched from the cold water supply line and the cold water return line while controlling the flow rate with a condensation pressure control valve. do.
바람직한 실시예로, 제습운전시 상기 냉수급수분기라인과 냉수환수분기라인에 의해 냉수가 분기된 냉수급수라인은 냉수열교환기에 감소된 유량의 냉수를 공급하여 실내기로 유입되는 환기공기의 온도를 높임으로써 증발기를 지나면서 과냉각제습된 순환공기와 혼합되어 재열하도록 구성한 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, during the dehumidification operation, the cold water supply line, in which cold water is branched by the cold water supply branch line and the cold water return branch line, supplies cold water at a reduced flow rate to the cold water heat exchanger to increase the temperature of the ventilation air flowing into the indoor unit. It is characterized in that it is configured to be reheated by being mixed with circulating air that has been supercooled and dehumidified while passing through the evaporator.
바람직한 실시예로, 공랭식으로 제습운전되도록 구성시 공냉식 응축기, 압축기, 직접팽창식 증발기 및 팽창밸브는 실내기 내부에 설치하여 냉매액라인과 냉매가스라인을 통해 냉매가 순환하도록 구성하고,In a preferred embodiment, in the case of air-cooled dehumidification operation, an air-cooled condenser, a compressor, a direct expansion evaporator, and an expansion valve are installed inside the indoor unit so that the refrigerant circulates through a refrigerant liquid line and a refrigerant gas line,
상기 공냉식 응축기는 냉매가스라인을 따라 냉매가 흐르면서 실내기 내부의 공기와 열교환되어 응축되도록 구성한 것을 특징으로 한다.The air-cooled condenser is characterized in that the refrigerant flows along the refrigerant gas line and is condensed through heat exchange with air inside the indoor unit.
바람직한 실시예로, 제습운전시 상기 공냉식 응축기를 지나면서 과냉각제습된 순환공기가 공냉식 응축기를 지나면서 응축열로 재열되어 냉수열교환기를 지나 실내기로 유입되는 냉각된 환기공기와 혼합되도록 구성한 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, during the dehumidifying operation, the circulating air supercooled and dehumidified while passing through the air-cooled condenser is reheated as condensation heat while passing through the air-cooled condenser and mixed with the cooled ventilation air flowing into the indoor unit through the cold water heat exchanger.
상기와 같은 특징으로 갖는 본 발명에 따른 공조시스템은 냉수냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 환기공기의 노점온도보다 높게 설계된 중앙냉동기 냉수 공급시스템에 적용함으로써 냉방운전시는 냉수열교환기로 노점온도보다 높은 냉수를 공급하여 실내에 급기공기를 공급하여 냉방하고, 제습운전시는 직접팽창식 증발기를 가동하여 급수온도 변화없이 내부순환을 통한 냉각제습과정과 응축기를 활용한 재열과정을 거친 순환공기와 냉수열교환기를 통과한 환기공기와 혼합된 급기공기를 실내로 공급함으로써 공급되는 냉수의 온도가 환기공기 노점온도보다 높아도 안정적인 냉각제습이 이루어질 수 있어서 별도로 운전되는 직접팽창식 냉각장치를 구비하지 않아도 된다는 효과를 가진다.The air conditioning system according to the present invention having the above characteristics combines chilled water cooling and direct expansion type dehumidification and is applied to a central freezer cold water supply system designed to be higher than the dew point temperature of ventilation air. Cooling is performed by supplying supply air to the room by supplying cold water, and during dehumidification operation, the direct expansion type evaporator is operated to exchange heat between cold water and circulating air that has undergone a cooling and dehumidifying process through internal circulation without changing the temperature of the supplied water and a reheating process using a condenser. By supplying supply air mixed with ventilation air that has passed through the unit into the room, stable cooling and dehumidification can be achieved even if the temperature of the supplied cold water is higher than the dew point temperature of the ventilation air, so there is no need to have a separate operating direct expansion type cooling device. .
또한 본 발명은 상기 제습운전시 직접팽창식 증발기를 흐르는 냉매응축을 위해 수냉식 응축기를 구비하여 냉수열교환기에 냉수를 공급하는 냉수공급라인에서 분기된 냉수라인을 통해 응축시키도록 구성함으로써 냉수열교환기에 공급되는 유량 감소를 통해 환기공기의 온도 상승을 높여 별도의 재열에너지 공급없이 과냉각제습된 순환공기를 재열하여 이를 냉각된 환기공기가 혼합된 급기공기를 실내에 공급할 수 있다는 효과를 가진다.In addition, the present invention is provided with a water-cooled condenser for condensation of the refrigerant flowing through the direct expansion type evaporator during the dehumidification operation so that the cold water is condensed through a branched cold water line from the cold water supply line supplying cold water to the cold water heat exchanger. It has the effect of reheating the supercooled and dehumidified circulating air without additional supply of reheat energy by increasing the temperature rise of the ventilation air through the reduction in flow rate, and supplying supply air mixed with the cooled ventilation air to the room.
또한 본 발명은 상기 제습운전시 직접팽창식 증발기를 흐르는 냉매응축을 위해 공냉식 응축기를 실내기에 함께 구비하여 별도의 재열에너지 공급없이 직접팽창식 냉각장치의 제습운전 중에 발생하는 과냉각제습된 제습공기가 응축기의 응축열을 통과토록 함으로써 과냉각제습된 순환공기를 재열하여 이를 냉각된 환기공기가 혼합된 급기공기를 실내에 공급할 수 있다는 효과를 가진다.In addition, the present invention provides an air-cooled condenser to the indoor unit for condensation of the refrigerant flowing through the direct expansion type evaporator during the dehumidification operation, so that the supercooled dehumidified dehumidified air generated during the dehumidification operation of the direct expansion type cooling device is transferred to the condenser without a separate supply of reheat energy. By allowing the condensation heat of the air to pass through, the supercooled and dehumidified circulating air is reheated, and the supply air mixed with the cooled ventilation air can be supplied to the room.
또한 본 발명은 제습운전시 냉수열교환기가 설치된 실내기에 구비된 하나의 송풍기를 이용하여 풍량조절댐퍼 개방시 유입되는 순환공기를 실내기 내부에서 공기경로를 변경하는 방식으로 직접팽창식 증발기를 통과시켜 제습후 다시 실내로 공급하기 때문에 종래 독립된 형태로 설치되는 제습장치처럼 제습운전 전용 송풍기를 구비하지 않음으로써 내부 구조가 복잡하지 않고 기계적인 구성이 간단하며 장비높이 또한 변동이 없어 공간사용 효율이 높다는 효과를 가진다.In addition, according to the present invention, during dehumidification operation, a blower provided in an indoor unit equipped with a cold water heat exchanger is used to change the air path of circulating air introduced when the air volume control damper is opened, and passes through a direct expansion type evaporator for dehumidification. Since it is supplied back to the room, it does not have a blower dedicated to dehumidification operation like the conventional dehumidifier installed in an independent form, so the internal structure is not complicated, the mechanical configuration is simple, and the equipment height is also unchanged, so the efficiency of space use is high. .
상기와 같은 본 발명은 다양한 효과를 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.The present invention as described above is a useful invention having various effects, and its use in industry is highly expected.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 공조시스템의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 냉수냉각 공조시스템의 구성도이고,
도 3은 도 1의 공조시스템에 따른 냉방운전 모드 작동시를 보인 예시도이고,
도 4는 도 3에 따른 냉방운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이고,
도 5는 도 1의 공조시스템에 따른 제습운전 모드 작동시를 보인 예시도이고,
도 6은 도 5에 따른 제습운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이고,
도 7은 도 2의 공조시스템에 따른 냉방운전 모드 작동시를 보인 예시도이고,
도 8은 도 7에 따른 냉방운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이고,
도 9는 도 2의 공조시스템에 따른 제습운전 모드 작동시를 보인 예시도이고,
도 10은 도 9에 따른 제습운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이다.1 is a block diagram of an air conditioning system in which cold water cooling and direct expansion type dehumidification are combined according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram of a chilled water cooling air conditioning system in which chilled water cooling and direct expansion type dehumidification are combined according to another embodiment of the present invention;
3 is an exemplary diagram showing a cooling operation mode operation according to the air conditioning system of FIG. 1;
4 is an exemplary view showing a humid air line change diagram when the cooling operation mode is operated according to FIG. 3;
5 is an exemplary diagram showing a dehumidifying operation mode according to the air conditioning system of FIG. 1;
6 is an exemplary diagram showing a humid air line change diagram when the dehumidifying operation mode is operated according to FIG. 5;
7 is an exemplary diagram showing a cooling operation mode operation according to the air conditioning system of FIG. 2;
8 is an exemplary diagram showing a humid air line change diagram when the cooling operation mode is operated according to FIG. 7;
9 is an exemplary view showing a dehumidifying operation mode according to the air conditioning system of FIG. 2;
FIG. 10 is an exemplary view showing a humid air line change diagram when the dehumidifying operation mode is operated according to FIG. 9 .
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, the configuration and operation of an embodiment of the present invention will be described in detail in association with the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명은 대형 데이터센터와 같이 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지하는 시설에 적용하는 공조시스템으로, 중앙냉동기에서 공급되는 냉수의 온도가 환기공기 노점온도보다 높아서 제습이 안되는 것을 해결하기 위해, 실내기 내부에 냉수열교환기와 직접팽창식 증발기를 조합하여 제습운전이 필요한 경우에 직접팽창식 냉각시스템을 운전하여 제습운전을 할 수 있도록 구성된다.The present invention is an air conditioning system applied to a facility that maintains a high ventilation temperature for energy saving, such as a large data center. By combining a cold water heat exchanger and a direct expansion type evaporator inside, the dehumidification operation can be performed by operating the direct expansion type cooling system when dehumidification operation is necessary.
이를 위해 제습운전시 풍량조절댐퍼가 열리고 직접팽창식 냉각시스템이 운전되어 증발기에서 순환공기를 냉각제습하고, 이때 순환공기에 의해서 급기공기가 감소되는 것을 방지하기 위해 송풍기의 회전수를 증가시키도록 구성된다. To this end, during the dehumidifying operation, the air volume control damper is opened and the direct expansion type cooling system is operated to cool and dehumidify the circulating air in the evaporator, and at this time, to prevent the supply air from being reduced by the circulating air, the rotational speed of the blower is increased. .
또한 본 발명은 직접팽창식 냉각시스템의 응축기 냉각방식에 따라 수냉식과 공냉식으로 구분되는데 이하 각각의 구성에 대해 설명한다.In addition, the present invention is divided into a water-cooled type and an air-cooled type according to the condenser cooling method of the direct expansion type cooling system, and each configuration will be described below.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 공조시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of an air conditioning system in which cold water cooling and direct expansion type dehumidification are combined according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면 본 발명의 한 실시예에 따른 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 공조시스템은 중앙냉동기(110), 냉수열교환기(120), 실내기(130), 송풍기(140), 냉수급수라인(150), 냉수환수라인(151), 냉방제어밸브(152), 냉수급수분기라인(153), 냉수환수분기라인(154), 응측압력제어밸브(155), 풍량조절댐퍼(210), 증발기(220), 압축기(230), 수냉식 응축기(240), 팽창밸브(250), 냉매액라인(260), 냉매가스라인(261)을 포함하여 구성된다. Referring to the drawings, an air conditioning system in which chilled water cooling and direct expansion type dehumidification are combined according to an embodiment of the present invention includes a
이와 같이 구성된 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 공조시스템은 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지하도록 일정한 온도의 냉수가 공급되는 데이터 센터용 중앙냉동기 방식 공조시스템에서 냉수열교환기와 직접팽창식 증발기가 조합되어 평소에는 데이터센터 내부를 냉수 냉각방식으로 일정한 온도로 냉방하고, 제습운전시는 과냉수의 온도가 환기공기 노점온도보다 높아도 안정적으로 직접팽창식 냉각제습이 운전되면서 별도의 재열에너지 공급없이 공기순환을 통해 자체적으로 재열이 이루어지게 된다.The air conditioning system that combines chilled water cooling and direct expansion type dehumidification configured as described above is a data center central chiller type air conditioning system in which cold water is supplied at a constant temperature to maintain a high ventilation temperature for energy saving. A cold water heat exchanger and a direct expansion type evaporator are In general, the inside of the data center is cooled to a constant temperature by the cold water cooling method, and during dehumidification operation, even if the temperature of the supercooled water is higher than the dew point temperature of the ventilation air, the direct expansion type cooling and dehumidification operates stably, and the air is reheated without a separate reheat energy supply. Reheating occurs by itself through circulation.
또한 도면에서는 생략되었지만 공조시스템을 냉방운전 또는 제습운전하기 위해 냉방제어밸브, 응측압력제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부가 포함될 수 있음은 물론이다.In addition, although omitted from the drawings, a control unit for controlling opening and closing of the cooling control valve and the condensation pressure control valve may be included in order to operate the air conditioning system in a cooling or dehumidifying operation.
상기 중앙냉동기(110)는 데이터센터의 냉수냉각을 위해 냉수열교환기(120)로 냉수를 공급하여 환기공기를 열교환시키고, 열교환 후 승온된 물은 다시 환수하여 냉각하는 과정을 거쳐 순환시키도록 구성된다. The
중앙냉동기는 냉수 공급을 위해 냉각탑 또는 다양한 공지의 방식으로 승온된 물을 열교환시켜 냉각하면 된다.The central freezer may be cooled by exchanging heat with water heated by a cooling tower or various known methods to supply cold water.
다만, 본 발명에서 중앙냉동기가 공급하는 냉수 온도는 데이터센터등에서 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지하도록 일정한 온도의 냉수가 공급되도록 환기공기 노점온도보다 높은 냉수를 공급하도록 구성한다. However, in the present invention, the temperature of the cold water supplied by the central freezer is configured to supply cold water higher than the dew point temperature of the ventilation air so that the cold water at a constant temperature is supplied to maintain the ventilation temperature high for energy saving in the data center.
예를 들면 냉수열교환기를 통과한 환기공기가 24 ~ 25℃ 정도의 온도로 열교환되도록 공급되는 냉각수 온도를 유지하면 된다. 물론 이와 같은 특정 수치가 본 발명을 한정하는 것은 아니고 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지할 수 있는 일정 온도로 구성할 수 있음은 물론이다.For example, the supplied coolant temperature may be maintained so that the ventilation air passing through the cold water heat exchanger is heat exchanged at a temperature of about 24 to 25°C. Of course, these specific values do not limit the present invention, and it can be configured at a constant temperature capable of maintaining a high ventilation temperature for energy saving.
상기 중앙냉동기는 대형 데이터센터나 빌딩 또는 공장 등에 설치되어 운전되는데 보통 1개의 중앙냉동기가 다중 유로를 통해 복수 지점의 실내 공간으로 분기되어 냉각하게 된다. 다만 편의상 본 발명에서는 중앙냉동기에서 냉수를 공급받는 1개의 실내 공간을 기준으로 설명한다.The central freezer is installed and operated in a large data center, building, or factory. Usually, one central freezer is branched into indoor spaces at a plurality of points through multiple passages to cool. However, for convenience, the present invention will be described based on one indoor space receiving cold water from the central freezer.
상기 냉수열교환기(120)는 냉각수가 코일 내부를 하부에서 상부방향으로 흐르면서 환기공기와 코일 표면에서 열교환되도록 구성된다. 냉수열교환기는 실내기(130)의 일측편에 외기와 접하게 설치된다. 따라서 환기공기는 냉수열교환기를 통과하면서 냉각되어 실내기 내부 공간으로 유입된 후 송풍기에 의해 데이터센터의 실내로 급기공기를 공급하게 된다.The cold
상기 냉수열교환기에 흐르는 냉각수는 중앙냉동기에서 공급된 환기공기의 노점온도보다 높게 설계된 중앙냉동기에서 공급되는 냉수이다.The cooling water flowing through the cold water heat exchanger is cold water supplied from the central freezer designed to be higher than the dew point temperature of ventilation air supplied from the central freezer.
상기 실내기(130)는 냉방운전시는 실외의 환기공기가 내부로 유입되어 수용된 후 하나의 송풍기에 의해 실내로 급기공기가 공급되도록 구성된다.The
또한 제습운전시는 실외의 환기공기와 실내의 순환공기가 내부로 유입되어 수용되어 혼합된 후 하나의 송풍기에 의해 실내로 급기공기가 공급되도록 구성된다.In addition, during the dehumidifying operation, ventilation air from the outside and circulating air from the inside are introduced into the inside, received and mixed, and then supply air is supplied to the room by a single blower.
실내기(130)에는 실외방향쪽 일측면의 외측에 냉수열교환기(120)가 설치되고, 실내방향쪽 타측면 내측에는 송풍기(140)가 설치된다. 또한 타측면의 내측 송풍기 하부에는 제습운전을 위해 직접팽창식 증발기(220)가 설치되고, 상기 증발기에 대응하는 풍량조절댐퍼(210)이 타측면 외측에 설치된다.In the
따라서 실내기는 냉방운전시에는 실외의 환기공기가 일측면에 설치되어 중앙냉동기에서 공급된 냉수가 흐르는 냉수열교환기(120)을 통과하면서 열교환되어 냉각된 환기공기가 내부에 수용된 후 타측면에 설치된 송풍기를 통해 데이터센터의 실내로 급기공기를 공급하도록 구성된다.Therefore, during the cooling operation of the indoor unit, outdoor ventilation air is installed on one side and heat is exchanged while passing through the cold
또한 실내기는 제습운전시에는 실외의 환기공기가 일측면에 설치되어 중앙냉동기에서 공급된 냉수가 흐르는 냉수열교환기(120)를 통과하면서 열교환되어 냉각된 환기공기가 내부에 수용되고, 이후 타측면 외측 하부에 설치된 풍량조절댐퍼(210)가 열리면서 실내의 순환공기가 직접팽창식 증발기(220)를 통과하면서 과냉각제습된 상태로 실내기로 유입되어 상기 환기공기와 혼합된 후 다시 송풍기를 통해 데이터센터의 실내로 급기공기를 공급하게 된다.In addition, during the dehumidifying operation of the indoor unit, outdoor ventilation air is installed on one side and heat is exchanged while passing through the cold
이때 상기 순환공기와 혼합되는 환기공기는 증발기에 공급되는 냉매를 고온고압의 액체 냉매로 응축하기 위해 냉수열교환기로 공급되는 냉수 일부가 분기되어 활용됨으로써 일정온도가 상승된 상태로 공급되어 직접팽창식 증발기(220)를 통과하면서 과냉각제습된 환기공기를 재열하게 된다. 따라서 별도의 재열에너지 공급 및 재열과정 없이 직접팽창식 냉각시스템이 가동되는 중에 재열되게 된다.At this time, the ventilation air mixed with the circulating air is supplied with a certain temperature raised by diverting and utilizing a part of the cold water supplied to the cold water heat exchanger to condense the refrigerant supplied to the evaporator into a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant, and is supplied with a direct expansion type evaporator. While passing through 220, the supercooled and dehumidified ventilation air is reheated. Therefore, it is reheated while the direct expansion type cooling system is operating without a separate reheating energy supply and reheating process.
상기 송풍기(140)는 실내기의 실내방향쪽 타측면에 설치된다.The
송풍기(140)는 냉방운전시 냉각코일을 지나면서 냉각되어 실내기에 수용된 환기공기를 데이터 센터의 내측으로 급기공기를 공급하여 일정온도로 냉각하도록 구성된다. The
또한 제습운전시 증발기를 지나면서 과냉각제습된 순환공기와 냉각코일을 지나면서 냉각된 환기공기가 혼합되면 이를 데이터 센터의 내측으로 급기공기를 공급하여 일정온도로 냉각하도록 구성된다. In addition, when the circulating air dehumidified through the evaporator and the ventilation air cooled through the cooling coil are mixed during the dehumidifying operation, supply air is supplied to the inside of the data center to cool it down to a certain temperature.
상기 송풍기의 구성은 일측의 유입구를 통해 타측의 배출구로 토출하는 공지의 송풍기를 사용하면 되므로 자세한 구조 설명은 생략한다.Since the configuration of the blower is to use a known blower that discharges through an inlet on one side to an outlet on the other side, a detailed structural description will be omitted.
다만, 본 발명에서 송풍기는 실내기에 냉방운전용 송풍기만 설치하여, 냉방운전시는 냉수열교환기를 통과한 환기공기를 실내로 급기공기로 송풍하는데 사용하고, 제습운전시는 냉수열교환기를 통과한 냉방용 환기공기와 증발기를 통과한 냉각제습된 순환공기를 함께 실내로 급기공기로 송풍하도록 구성되어, 제습을 위한 별도의 전용 송풍기를 구비하지 않고 냉방과 제습시 공용으로 하나를 이용하여 다목적으로 운영되도록 구성한 것이 특징이다.However, in the present invention, the blower is installed only for cooling operation in the indoor unit, and is used to blow ventilation air that has passed through the cold water heat exchanger into the room as supply air during cooling operation, and for cooling that has passed through the cold water heat exchanger during dehumidification operation. It is configured to blow the ventilation air and the cooled and dehumidified circulating air that has passed through the evaporator together as supply air into the room. It is characterized by
한편, 송풍기(140)는 제습운전 중에는 순환공기가 실내기 내부로 유입되어 순환하기 때문에 실내에 공급되는 급기공기가 감소하게 된다. 이때에는 송풍기 회전수를 높여 풍량을 증가시켜서 실내에 공급되는 급기공기가 일정하게 제어되도록 구성된다.Meanwhile, since the circulating air of the
상기 냉수급수라인(150)은 중앙냉동기(110)를 지난 냉각된 냉수가 냉수열교환기(120)로 공급되도록 연결되어 환기공기가 열교환되도록 구성된다.The cold
상기 냉수환수라인(151)은 냉수열교환기(120)를 지나면서 열교환 후 승온된 냉수가 중앙냉동기(110)로 환수되도록 연결되어 다시 열교환과정을 거쳐 냉각되도록 구성된다.The cold
상기 냉방제어밸브(152)는 냉수환수라인(151) 일지점에 설치되어 냉수급수라인(150)과 냉수환수라인(151)을 흐르는 냉수의 유량을 개폐 조절하도록 구성된다. 이로인해 냉수 유량이 조절되면 냉수열교환기로 흐르는 냉수의 양이 조절되면서 데이터센터 내부로 공급되는 환기공기의 온도가 조절되게 된다.The cooling
상기 냉방제어밸브의 형태는 2방밸브 또는 3방밸브 형태로 설치할 수 있다.The cooling control valve may be installed in the form of a two-way valve or a three-way valve.
또한 상기 냉방제어밸브는 바람직하게는 자동제어밸브로 구성하는 것이 좋다. 물론 선택적으로 수동밸브로 구성할 수 있음은 물론이다.In addition, the cooling control valve is preferably composed of an automatic control valve. Of course, it can be selectively configured as a manual valve.
상기 냉수급수분기라인(153)은 제습운전시 사용되는 냉수라인으로 중앙냉동기(110)를 지난 냉각된 냉수가 냉수열교환기(120)로 공급되도록 연결되는 냉수급수라인(150)의 일지점에서 분기되어 직접팽창식 냉각시스템을 구성하는 수냉식 응축기(240)를 거치면서 냉매를 열교환시키도록 유로가 연결되게 구성된다. The cold water
구체적으로 냉수급수라인(150)에서 분기된 냉수급수분기라인(153)을 흐르는 냉수는 수냉식 응축기(240)의 내부를 통과하면서 직접팽창식 냉각시스템을 구성하는 냉매가스라인(261)을 통해 압축기(230)에서 공급되어 저장된 고온고압 기체 상태의 냉매가 냉수급수분기라인(153)과 접촉하여 냉수의 저온 열에너지와 열교환되어 응축되도록 함으로써 고온 고압 액체 상태 냉매로 변화시키게 된다. 이후 수냉식 응축기(240)에서 고온 고압 액체 냉매로 상태가 변화된 냉매는 냉매액라인(260)을 통해 팽창밸브(250)로 연결되어 공급된다.Specifically, the cold water flowing through the cold water
상기 냉수환수분기라인(154)은 제습운전시 사용되는 냉수라인으로 냉수급수분기라인(153)을 흐르는 냉수가 직접팽창식 냉각시스템을 구성하는 수냉식 응축기(240)를 거치면서 승온되면 이를 분기된 냉수환수라인(151)으로 공급하여 연결되도록 구성된다.The cold water
냉수환수라인(151)으로 공급된 냉수는 냉수열교환기에서 환수된 승온된 냉수와 함께 중앙냉동기(110)로 환수되어 다시 열교환과정을 거쳐 냉각되도록 구성된다.The cold water supplied to the cold
상기 응측압력제어밸브(155)는 냉수환수분기라인(154) 일지점에 설치되어 제습운전시 냉수급수분기라인(153)과 냉수환수분기라인(154)을 흐르는 분기된 냉수의 유량을 개폐 조절하도록 구성된다. 따라서 냉방운전만 할 경우에는 응측압력제어밸브(155)가 막혀 분기된 냉수의 흐름이 차단되게 된다.The condensation
이로인해 제습운전시 응측압력제어밸브(155)가 개방되는 정도에 따라 냉수급수라인을 통해 냉수열교환기로 흐르는 냉수의 공급량이 줄어들면서 열교환량이 줄게 되어 실내기로 유입되는 환기공기의 온도가 상승하게 된다. As a result, according to the degree to which the condensation
이때 상승된 온도의 환기공기는 증발기를 통해 냉각제습된 순환공기를 재열시키게 되어 별도의 재열에너지를 공급 없이 데이터센터 내부로 공급되는 급기공기는 과냉각제습되지 않은 제습 상태의 급기공기가 공급되게 된다.At this time, the elevated temperature ventilation air reheats the circulating air that has been cooled and dehumidified through the evaporator, so that the supply air supplied to the inside of the data center is supplied with dehumidified air that is not supercooled and dehumidified without supplying additional reheat energy.
상기 응축압력제어밸브의 형태는 2방밸브 또는 3방밸브 형태로 설치할 수 있다.The condensing pressure control valve may be installed in the form of a two-way valve or a three-way valve.
또한 상기 응축압력제어밸브는 바람직하게는 자동제어밸브로 구성하는 것이 좋다. 물론 선택적으로 수동밸브로 구성할 수 있음은 물론이다.In addition, the condensing pressure control valve is preferably composed of an automatic control valve. Of course, it can be selectively configured as a manual valve.
상기 풍량조절댐퍼(210)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기의 타측면 외측에 설치되어 이에 대응하는 위치인 실내기의 내측에 설치된 직접팽창식 증발기(220)로 데이터센터의 실내 공기 일부를 순환공기로 공급하여 증발기와 열교환시켜 과냉각제습되도록 개폐 및 개도를 조절이 이루어지도록 한 구성이다.The air
상기 증발기(220)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기의 타측면 내측 송풍기 하부에 설치되어 팽창밸브(250)에서 감압된 저온저압 액체 상태 냉매를 순환공기와 열교환을 통해 증발시켜 저온저압 기체 냉매로 만드는 구성이다. The
이로인해 풍량조절댐퍼의 개방에 의해 데이터센터의 실내 순환공기가 실내기로 유입되면서 냉각제습되게 된다.As a result, by opening the air volume control damper, the indoor circulating air of the data center is introduced into the indoor unit to be cooled and dehumidified.
이때 냉각제습된 순환공기는 실내기 내부에서 냉수열교환기를 통과한 환기공기와 혼합된 후 송풍기를 통해 실내로 급기공기로 공급되게 된다.At this time, the cooled and dehumidified circulating air is mixed with ventilation air that has passed through the cold water heat exchanger inside the indoor unit, and is then supplied as supply air to the room through a blower.
이때 냉수열교환기를 지난 환기공기는 제습운전을 위해 냉수급수라인에서 냉수급수분기라인으로 분기된 냉수 유량 때문에 냉수급수라인을 통해 적은 냉수를 공급받아 온도가 상승되면서 증발기(220)를 지나면서 과냉각제습된 순환공기를 재열시키게 된다. 이로인해 별도의 재열에너지 공급을 위한 수단이나 과정 없이 재열된 급기공기가 데이터센터 실내로 공급되게 된다.At this time, the ventilation air passing through the cold water heat exchanger is supplied with a small amount of cold water through the cold water supply line due to the flow rate of cold water branched from the cold water supply line to the cold water supply branch line for dehumidification operation. reheat the circulating air. As a result, the reheated supply air is supplied to the data center without a separate means or process for supplying reheat energy.
증발기(220)에서 증발된 저온저압 기체 상태 냉매는 냉매가스라인(261)을 통해 압축기로 연결되어 공급된다.The low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant evaporated in the
상기 압축기(230)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기 외부에 설치되어 증발기(220)에서 증발된 저온저압 기체 상태 냉매를 압축하여 고온고압의 기체 상태 냉매로 만드는 구성이다. The
압축기(230)에서 압축된 고온고압의 기체 상태 냉매는 냉매가스라인(261)을 통해 스수냉식 응축기로 연결되어 공급된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant compressed in the
상기 수냉식 응축기(240)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기 외부에 설치되어 압축기(230)에서 냉매가스라인(261)을 통해 공급된 고온고압기체 상태의 냉매를 저장하여 냉수급수라인(150)에서 분기된 냉수급수분기라인(153)을 흐르는 냉수의 열원과 열교환시켜 고온 고압 액체 상태 냉매로 응축시키는 구성이다. The water-cooled
수냉식 응축기(240)에서 응축된 고온 고압 액체 상태 냉매는 냉매액라인(260)을 통해 팽창밸브(250)로 연결되어 공급된다.The high-temperature and high-pressure liquid refrigerant condensed in the water-cooled
상기 팽창밸브(250)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기 내측에 설치되어 수냉식 응축기(240)에서 응축되어 냉매액라인(260)을 통해 공급된 고온 고압 액체 상태 냉매를 교축 작용에 의해 증발기에서 증발을 일으킬 수 있는 압력까지 감압하여 저온저압 액체 상태 냉매로 만드는 구성이다.The
팽창밸브(250)에서 팽창된 저온저압 액체 상태 냉매는 냉매액라인(260)을 통해 증발기(220)로 연결되어 공급된다.The low-temperature and low-pressure liquid state refrigerant expanded by the
상기 냉매액라인(260)은 제습운전시 사용되는 냉매라인으로 수냉식 응축기의 냉매를 팽창밸브 및 증발기까지 공급되도록 연결되어 실내기로 유입되는 순환공기가 증발기에 공급되어 저온저압 기체 상태로 증발되면서 냉각제습되도록 연결 구성된다.The
상기 냉매가스라인(261)은 제습운전시 사용되는 냉매라인으로 증발기에서 증발된 저온저압 기체 상태 냉매를 압축기 및 수냉식응축기까지 공급되도록 연결되도록 구성하여 고온 고압 액체 상태 냉매로 응축시키는 구성이다The
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 냉수냉각 공조시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a chilled water cooling air conditioning system in which chilled water cooling and direct expansion type dehumidification are combined according to another embodiment of the present invention.
도면을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 공조시스템은 중앙냉동기(110), 냉수열교환기(120), 실내기(130), 송풍기(140), 냉수급수라인(150), 냉수환수라인(151), 냉방제어밸브(152), 풍량조절댐퍼(210), 증발기(220), 압축기(230), 공냉식 응축기(240'), 팽창밸브(250), 냉매액라인(260), 냉매가스라인(261)을 포함하여 구성된다. Referring to the drawings, an air conditioning system in which chilled water cooling and direct expansion type dehumidification are combined according to another embodiment of the present invention includes a
이와 같이 구성된 냉수 냉각과 직접팽창식 제습이 결합된 공조시스템은 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지하도록 일정한 온도의 냉수가 공급되는 데이터 센터용 중앙냉동기 방식 공조시스템에서 냉수열교환기와 직접팽창식 증발기가 조합되어 평소에는 데이터센터 내부를 냉수 냉각방식으로 일정한 온도로 냉방하고, 제습운전시는 과냉수의 온도가 환기공기 노점온도보다 높아도 안정적으로 직접팽창식 냉각제습이 운전되면서 별도의 재열에너지 공급없이 공기순환을 통해 자체적으로 재열이 이루어지게 된다.The air conditioning system that combines chilled water cooling and direct expansion type dehumidification configured as described above is a data center central chiller type air conditioning system in which cold water is supplied at a constant temperature to maintain a high ventilation temperature for energy saving. A cold water heat exchanger and a direct expansion type evaporator are In general, the inside of the data center is cooled to a constant temperature by the cold water cooling method, and during dehumidification operation, even if the temperature of the supercooled water is higher than the dew point temperature of the ventilation air, the direct expansion type cooling and dehumidification operates stably, and the air is reheated without a separate reheat energy supply. Reheating occurs by itself through circulation.
또한 도면에서는 생략되었지만 공조시스템을 냉방운전 또는 제습운전하기 위해 냉방제어밸브, 응측압력제어밸브의 개폐를 제어하는 제어부가 포함될 수 있음은 물론이다.In addition, although omitted from the drawings, a control unit for controlling opening and closing of the cooling control valve and the condensation pressure control valve may be included in order to operate the air conditioning system in a cooling or dehumidifying operation.
상기 중앙냉동기(110)는 데이터센터의 냉수냉각을 위해 냉수열교환기(120)로 냉수를 공급하여 환기공기를 열교환시키고, 열교환 후 승온된 물은 다시 환수하여 냉각하는 과정을 거쳐 순환시키도록 구성된다. The
중앙냉동기는 냉수 공급을 위해 냉각탑 또는 다양한 공지의 방식으로 승온된 물을 열교환시켜 냉각하면 된다.The central freezer may be cooled by exchanging heat with water heated by a cooling tower or various known methods to supply cold water.
다만, 본 발명에서 중앙냉동기가 공급하는 냉수 온도는 데이터센터등에서 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지하도록 일정한 온도의 냉수가 공급되도록 환기공기 노점온도보다 높은 냉수를 공급하도록 구성한다. However, in the present invention, the temperature of the cold water supplied by the central freezer is configured to supply cold water higher than the dew point temperature of the ventilation air so that the cold water at a constant temperature is supplied to maintain the ventilation temperature high for energy saving in the data center.
예를 들면 냉수열교환기를 통과한 환기공기가 24 ~ 25℃ 정도의 온도로 열교환되도록 공급되는 냉각수 온도를 유지하면 된다. 물론 이와 같은 특정 수치가 본 발명을 한정하는 것은 아니고 에너지절감을 위해 환기온도를 높게 유지할 수 있는 일정 온도로 구성할 수 있음은 물론이다.For example, the supplied coolant temperature may be maintained so that the ventilation air passing through the cold water heat exchanger is heat exchanged at a temperature of about 24 to 25°C. Of course, these specific values do not limit the present invention, and it can be configured at a constant temperature capable of maintaining a high ventilation temperature for energy saving.
상기 중앙냉동기는 대형 데이터센터나 빌딩 또는 공장 등에 설치되어 운전되는데 보통 1개의 중앙냉동기가 다중 유로를 통해 복수 지점의 실내 공간으로 분기되어 냉각하게 된다. 다만 편의상 본 발명에서는 중앙냉동기에서 냉수를 공급받는 1개의 실내 공간을 기준으로 설명한다.The central freezer is installed and operated in a large data center, building, or factory. Usually, one central freezer is branched into indoor spaces at a plurality of points through multiple passages to cool. However, for convenience, the present invention will be described based on one indoor space receiving cold water from the central freezer.
상기 냉수열교환기(120)는 냉각수가 코일 내부를 하부에서 상부방향으로 흐르면서 환기공기와 코일 표면에서 열교환되도록 구성된다. 냉수열교환기는 실내기(130)의 일측편에 외기와 접하게 설치되어 환기공기가 냉수열교환기를 통과하면서 냉각되어 실내기 내부 공간으로 유입되어 수용된 후 송풍기에 의해 데이터센터의 실내로 급기공기로 공급되게 된다.The cold
상기 냉수열교환기에 흐르는 냉각수는 중앙냉동기에서 공급된 환기공기의 노점온도보다 높게 설계된 중앙냉동기에서 공급되는 냉수이다.The cooling water flowing through the cold water heat exchanger is cold water supplied from the central freezer designed to be higher than the dew point temperature of ventilation air supplied from the central freezer.
상기 실내기(130)는 냉방운전시 또는 제습운전시 실외의 환기공기가 유입되어 수용된 후 실내로 공급되도록 구성된 공간이다.The
실내기(130)에는 실외방향쪽 일측면의 외측에 냉수열교환기(120)가 설치되고, 실내방향쪽 타측면 내측에는 송풍기(140)가 설치된다. 또한 타측면의 내측 송풍기 하부에는 제습운전을 위해 직접팽창식 증발기(220)가 설치되고, 상기 증발기에 대응하는 풍량조절댐퍼(210)가 타측면 외측에 설치된다.In the
따라서 실내기는 냉방운전시에는 실외의 환기공기가 일측면에 설치되어 중앙냉동기에서 공급된 냉수가 흐르는 냉수열교환기(120)를 통과하면서 열교환되어 냉각되면서 내부에 수용된 후 타측면에 설치된 송풍기를 통해 데이터센터의 실내로 급기공기를 공급되도록 구성된다.Therefore, during the cooling operation of the indoor unit, outdoor ventilation air is installed on one side and passes through the cold
또한 실내기는 제습운전시에는 실외의 환기공기가 일측면에 설치되어 중앙냉동기에서 공급된 냉수가 흐르는 냉수열교환기(120)를 통과하면서 열교환되어 냉각된 환기공기가 내부에 수용되고, 이후 타측면 외측 하부에 설치된 풍량조절댐퍼(210)가 열리면서 실내의 순환공기가 직접팽창식 증발기(220)를 통과하면서 과냉각제습된 상태로 실내기로 유입되어 상기 환기공기와 혼합된 후 다시 송풍기를 통해 데이터센터의 실내로 급기공기를 공급하게 된다.In addition, during the dehumidifying operation of the indoor unit, outdoor ventilation air is installed on one side and heat is exchanged while passing through the cold
이때 상기 순환공기와 혼합되는 환기공기는 공냉식 응축기를 통과하면서 응축과정에서 발생된 응축열이 직접팽창식 증발기(220)를 통과하면서 과냉각 제습된 순환공기를 재열하게 된다. 따라서 별도의 재열에너지 공급 및 재열과정 없이 직접팽창식 냉각시스템이 가동되는 중에 재열되게 된다.At this time, the ventilation air mixed with the circulating air passes through the air-cooled condenser, and the condensation heat generated in the condensation process passes through the direct
상기 송풍기(140)는 실내기의 실내방향쪽 타측면에 설치되어 실내기 내부에 수용된 환기공기를 데이터 센터의 내측으로 급기공기로 공급하여 일정온도로 냉각하도록 구성된다. 송풍기의 구성은 일측의 유입구를 통해 타측의 배출구로 토출하는 공지의 송풍기를 사용하면 되므로 자세한 구조 설명은 생략한다.The
다만, 본 발명에서 송풍기는 실내기에 냉방운전용 송풍기만 설치하여, 냉방운전시는 냉수열교환기를 통과한 환기공기를 실내로 급기공기로 송풍하는데 사용하고, 제습운전시는 냉수열교환기를 통과한 냉방용 환기공기와 증발기를 통과한 냉각제습된 순환공기를 함께 실내로 급기공기로 송풍하는데 사용하도록 구성되어, 제습을 위한 별도의 전용 송풍기를 구비하지 않고 냉방과 제습시 공용으로 하나를 이용하여 다목적으로 운영되도록 구성한 것이 특징이다.However, in the present invention, the blower is installed only for cooling operation in the indoor unit, and is used to blow ventilation air that has passed through the cold water heat exchanger into the room as supply air during cooling operation, and for cooling that has passed through the cold water heat exchanger during dehumidification operation. It is configured to be used to blow the ventilation air and the cooled and dehumidified circulating air that has passed through the evaporator together into the room as supply air. It is characterized by its structure.
한편, 송풍기(140)는 제습운전 중에는 순환공기가 실내기 내부로 유입되어 순환하기 때문에 실내에 공급되는 급기공기가 감소하게 된다. 이때에는 송풍기 회전수를 높여 풍량을 증가시켜서 실내에 공급되는 급기공기가 일정하도록 제어되도록 구성된다.Meanwhile, since the circulating air of the
상기 냉수급수라인(150)은 중앙냉동기(110)를 지난 냉각된 냉수가 냉수열교환기(120)로 공급되도록 연결되어 환기공기가 열교환되도록 구성된다.The cold
상기 냉수환수라인(151)은 냉수열교환기(120)를 지나면서 열교환 후 승온된 냉수가 중앙냉동기(110)로 환수되도록 연결되어 다시 열교환과정을 거쳐 냉각되도록 구성된다.The cold
상기 냉방제어밸브(152)는 냉수환수라인(151) 일지점에 설치되어 냉수급수라인(150)과 냉수환수라인(151)을 흐르는 냉수의 유량을 개폐 조절하도록 구성된다. 이로인해 냉수 유량이 조절되면 냉수열교환기로 흐르는 냉수의 양이 조절되면서 데이터센터 내부로 공급되는 환기공기의 온도가 조절되게 된다.The cooling
상기 냉방제어밸브의 형태는 2방밸브 또는 3방밸브 형태로 설치할 수 있다.The cooling control valve may be installed in the form of a two-way valve or a three-way valve.
또한 상기 냉방제어밸브는 바람직하게는 자동제어밸브로 구성하는 것이 좋다. 물론 선택적으로 수동밸브로 구성할 수 있음은 물론이다.In addition, the cooling control valve is preferably composed of an automatic control valve. Of course, it can be selectively configured as a manual valve.
상기 풍량조절댐퍼(210)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기의 타측면 외측에 설치되어 이에 대응하는 위치인 실내기의 내측에 설치된 직접팽창식 증발기(220)로 데이터센터의 실내 공기 일부를 순환공기로 실내기로 공급하여 증발기와 열교환시켜 과냉각제습되도록 개폐 및 개도를 조절이 이루어지도록 한 구성이다.The air
상기 증발기(220)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기의 타측면 내측 송풍기 하부에 설치되어 팽창밸브(250)에서 감압된 저온저압 액체 상태 냉매를 순환공기와 열교환을 통해 증발시켜 저온저압 기체 냉매로 만드는 구성이다. The
이로인해 풍량조절댐퍼의 개방에 의해 데이터센터의 실내 순환공기가 실내기로 유입되면서 과냉각제습되게 된다.As a result, the indoor circulating air of the data center is introduced into the indoor unit by the opening of the air volume control damper, resulting in supercooling and dehumidification.
이때 과냉각제습된 순환공기는 실내기 내부에서 냉수열교환기를 통과한 환기공기와 혼합된 후 송풍기를 통해 실내로 급기공기로 공급되게 된다.At this time, the supercooled and dehumidified circulating air is mixed with ventilation air that has passed through the cold water heat exchanger inside the indoor unit, and is then supplied as supply air to the room through a blower.
이때 냉수열교환기를 지난 환기공기는 제습운전을 위해 냉수급수라인에서 냉수급수분기라인으로 분기된 냉수 유량 때문에 냉수급수라인을 통해 적은 냉수를 공급받아 온도가 상승되면서 증발기(220)를 지나면서 과냉각 제습된 순환공기를 재열시키게 된다. 이로인해 별도의 재열에너지 공급을 위한 수단이나 과정 없이 재열된 급기공기가 데이터센터 실내로 공급되게 된다.At this time, the ventilation air passing through the cold water heat exchanger is supplied with a small amount of cold water through the cold water supply line due to the flow rate of cold water branched from the cold water supply line to the cold water supply branch line for dehumidification operation. reheat the circulating air. As a result, the reheated supply air is supplied to the data center without a separate means or process for supplying reheat energy.
증발기(220)에서 증발된 저온저압 기체 상태 냉매는 냉매가스라인(261)을 통해 압축기로 연결되어 공급된다. The low-temperature, low-pressure gaseous refrigerant evaporated in the
상기 압축기(230)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기 내측에 설치되어 증발기(220)에서 증발된 저온저압 기체 상태 냉매를 압축하여 고온고압의 기체 상태 냉매로 만드는 구성이다. The
압축기(230)에서 압축된 고온고압의 기체 상태 냉매는 냉매가스라인(261)을 통해 수냉식 응축기로 연결되어 공급된다.The high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant compressed in the
상기 공냉식 응축기(240')는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기 내측에 설치되어 압축기(230)에서 냉매가스라인(261)을 통해 공급된 고온고압기체 상태의 냉매가 냉매라인을 따라 흐르면서 실내기 내부의 공기와 열교환되어 고온 고압 액체 상태 냉매로 응축시키는 구성이다. The air-cooled condenser 240' is a direct expansion type cooling system used during dehumidification operation and is installed inside the indoor unit so that the refrigerant supplied from the
공냉식 응축기(240')에서 응축된 고온 고압 액체 상태 냉매는 냉매액라인(260)을 통해 팽창밸브(250)로 연결되어 공급된다.The high-temperature and high-pressure liquid refrigerant condensed in the air-cooled condenser 240' is connected to and supplied to the
이때 공냉식 응축기(240')가 응축하는 과정에서 발생된 응축열은 직접팽창식 증발기(220)를 통과하면서 과냉각 제습된 환기공기를 재열하게 된다. At this time, the condensation heat generated in the process of condensation of the air-cooled condenser 240' passes through the direct
따라서 별도의 재열에너지 공급 및 재열과정 없이 직접팽창식 냉각시스템이 가동되는 중에 재열되게 된다.Therefore, it is reheated while the direct expansion type cooling system is operating without a separate reheating energy supply and reheating process.
상기 팽창밸브(250)는 제습운전시 사용되는 직접팽창식 냉각시스템의 구성으로 실내기 내측에 설치되어 공냉식 응축기(240')에서 응축되어 냉매액라인(260)을 통해 공급된 고온 고압 액체 상태 냉매를 교축 작용에 의해 증발기에서 증발을 일으킬 수 있는 압력까지 감압하여 저온저압 액체 상태 냉매로 만드는 구성이다.The
팽창밸브(250)에서 팽창된 저온저압 액체 상태 냉매는 냉매액라인(260)을 통해 증발기(220)로 연결되어 공급된다.The low-temperature and low-pressure liquid state refrigerant expanded by the
상기 냉매액라인(260)은 제습운전시 사용되는 냉매라인으로 공냉식 응축기의 냉매를 팽창밸브 및 증발기까지 공급되도록 연결되어 실내기로 유입되는 순환공기가 증발기에 공급되어 저온저압 기체 상태로 증발되면서 냉각제습되도록 연결 구성된다.The
상기 냉매가스라인(261)은 제습운전시 사용되는 냉매라인으로 증발기에서 증발된 저온저압 기체 상태 냉매를 압축기 및 수냉식응축기까지 공급되도록 연결되도록 구성하여 고온 고압 액체 상태 냉매로 응축시키는 구성이다The
도 3은 도 1의 공조시스템에 따른 냉방운전 모드 작동시를 보인 예시도이고, 도 4는 도 3에 따른 냉방운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이다. FIG. 3 is an exemplary diagram showing a cooling operation mode according to the air conditioning system of FIG. 1 , and FIG. 4 is an exemplary diagram showing a humid air line change diagram when the cooling operation mode is operating according to FIG. 3 .
도 3을 참조하면 냉방운전을 할 경우에는 중앙냉동기(110)에서 냉수급수라인(150)을 통해 공급되는 냉수가 냉수열교환기(120)에만 공급되도록 구성된다. 이때 제습운전시 사용되는 응측압력제어밸브(155)는 닫힌 상태에서 냉방제어밸브(152)를 제어하여 급기공기 또는 환기공기 온도를 일정하게 유지한다. Referring to FIG. 3 , in the case of a cooling operation, cold water supplied from the
도 4를 참조하면 수냉식 시스템의 냉방운전 중 습공기 선도 변화는 냉수열교환기(120) 외부의 환기공기 상태①에서 냉수열교환기(120)를 통과한 공기는 실내기(130)로 유입되면서 상태②로 냉각되어 실내에 급기공기로 공급된다.Referring to FIG. 4, the change in the wet air line during the cooling operation of the water-cooled system shows that the air passing through the cold
한 실시예로 상기 냉수열교환기(120) 외부의 상태①에서 환기공기의 온도는 37℃이고, 냉수열교환기(120)를 지나면서 열교환된 실내기 내측에서의 상태②에서는 24℃이고, 송풍기(140)를 지난 실내 공간의 상태③에서는 24℃이다.In one embodiment, the temperature of the ventilation air is 37° C. in the
도 5는 도 1의 공조시스템에 따른 제습운전 모드 작동시를 보인 예시도이고, 도 6은 도 5에 따른 제습운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이다. FIG. 5 is an exemplary diagram showing a dehumidifying operation mode according to the air conditioning system of FIG. 1 , and FIG. 6 is an exemplary diagram showing a humidifier line change diagram when the dehumidifying operation mode is operating according to FIG. 5 .
도 5를 참조하면 제습운전을 할 경우에는 풍량조절댐퍼(210)가 열리고 직접팽창식 냉각시스템이 운전되어 증발기(220)에서 순환공기를 냉각제습한다. Referring to FIG. 5 , when the dehumidifying operation is performed, the air
이때 직접팽창식 냉각시스템의 수냉식 응축기(240)에서 발생되는 응축열을 냉각하기 위해서 중앙냉동기(110)에서 냉수급수라인(150)을 통해 공급되는 냉수 중 일부가 분기된 냉수급수분기라인(153)을 통해 급수되고 냉수환수분기라인(154)을 통해 냉수환수라인(151)으로 연결되어 환수되도록 응측압력제어밸브(155)에 의해 응축압력을 일정하게 유지하도록 제어된다. 이때 응축압력제어밸브의 형태는 2방밸브 또는 3방밸브 형태로 설치할 수 있다.At this time, in order to cool the condensation heat generated in the water-cooled
또한 제습운전 중에는 순환공기가 실내기(130) 내부를 순환하기 때문에 실내에 공급되는 급기공기가 감소하게 된다. 이때에는 송풍기(140)의 회전수를 높여 풍량을 증가시켜서 실내에 공급되는 급기공기가 일정하도록 제어된다.In addition, since circulating air circulates inside the
도 6을 참조하면 수냉식 시스템의 제습운전 중 습공기 선도 변화는 송풍기(140)에서 토출된 실내기(130) 외부 실내에서 상태③의 급기공기 중 일부가 풍량조절댐퍼(210)가 개방되어 실내기(130)에 설치된 증발기(220)를 통과하면서 냉각제습되어 실내기(130) 내부에서 상태④의 순환공기가 된다. Referring to FIG. 6, the change in the humid air line during the dehumidification operation of the water cooling system is caused by the air
한편, 냉수열교환기(120) 외부의 환기공기 상태①에서 냉수열교환기(120)를 통과하여 냉각된 실내기(130) 내부로 유입된 상태②의 환기공기와 증발기(220)를 지나면서 과냉각제습된 상태④의 순환공기가 혼합되어 송풍기(140)에 의해 상태③이 되어 실내에 급기공기가 공급된다. 이때 상태②의 환기공기는 수냉식 응축기(240)에 분기되어 공급되는 냉수때문에 유량이 감소하기 때문에 냉방운전과 비교해서 공기온도가 상승되어 과냉각제습된 상태④의 순환공기를 재열시키게 된다.On the other hand, from the ventilation air outside the cold
한 실시예로 상기 냉수열교환기(120) 외부의 상태①에서 환기공기의 온도는 37℃이고, 냉수열교환기(120)를 지나면서 열교환된 실내기 내측에서의 상태②에서는 26℃이고, 송풍기(140)를 지난 실내 공간의 상태③에서 급기온도의 온도는 25℃이고, 증발기(220)를 지나면서 과냉각제습된 상태④의 순환공기는 28℃이다. 이를 볼 때 과냉각제습된 순환공기가 유량감소된 냉수가 공급되면서 온도상승되어 공급되는 환기공기와 혼합되면서 재열되어 25℃의 급기온도로 공급되는 것을 알 수 있다.In one embodiment, the temperature of the ventilation air is 37° C. in the
도 7은 도 2의 공조시스템에 따른 냉방운전 모드 작동시를 보인 예시도이고, 도 8은 도 7에 따른 냉방운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이다.FIG. 7 is an exemplary diagram showing a cooling operation mode according to the air conditioning system of FIG. 2 , and FIG. 8 is an exemplary diagram showing a humid air line change diagram when the cooling operation mode is operating according to FIG. 7 .
도 7을 참조하면 냉방운전을 할 경우에는 중앙냉동기(110)에서 냉수급수라인(150)을 통해 공급되는 냉수가 냉수열교환기(120)에 공급되면서 냉방제어밸브(152)를 제어하여 급기공기 또는 환기공기 온도를 일정하게 유지한다. Referring to FIG. 7, in the case of cooling operation, the cold water supplied from the
도 8을 참조하면 냉수열교환기(120) 외부의 환기공기 상태①에서 냉수열교환기(120)를 통과한 공기는 실내기(130)로 유입되면서 상태②로 냉각되어 실내에 급기공기로 공급된다.Referring to FIG. 8 , the air passing through the cold
한 실시예로 상기 냉수열교환기(120) 외부의 상태①에서 환기공기의 온도는 37℃이고, 냉수열교환기(120)를 지나면서 열교환된 실내기 내측에서의 상태②에서는 24℃이고, 송풍기(140)를 지난 실내 공간의 상태③에서는 24℃이다.In one embodiment, the temperature of the ventilation air is 37° C. in the
도 9는 도 2의 공조시스템에 따른 제습운전 모드 작동시를 보인 예시도이고, 도 10은 도 9에 따른 제습운전 모드 작동시의 습공기 선도변화도를 보인 예시도이다.FIG. 9 is an exemplary view showing the dehumidification operation mode according to the air conditioning system of FIG. 2 , and FIG. 10 is an exemplary view showing a humidifier line change diagram when the dehumidification operation mode is operating according to FIG. 9 .
도 9를 참조하면 제습운전을 할 경우에는 풍량조절댐퍼(210)가 열리고 직접팽창식 냉각시스템이 운전되어 증발기(220)에서 순환공기를 냉각제습한다. Referring to FIG. 9 , when the dehumidifying operation is performed, the air
이때 증발기(220)를 통과하면서 냉각제습된 공기는 공냉식 응축기(240')를 통과하면서 응축과정에서 발생된 응축열에 의해 가열되면서 재열되게 된다. At this time, the air cooled and dehumidified while passing through the evaporator 220 passes through the air-cooled condenser 240' and is heated and reheated by condensation heat generated in the condensation process.
또한 제습운전 중에는 순환공기가 실내기(130) 내부를 순환하기 때문에 실내에 공급되는 급기공기가 감소하게 된다. 이때에는 송풍기(140)의 회전수를 높여 풍량을 증가시켜서 실내에 공급되는 급기공기가 일정하도록 제어된다.In addition, since circulating air circulates inside the
도 10을 참조하면 공냉식 시스템의 제습운전 중 습공기 선도 변화는 송풍기(140)에서 토출된 실내기(130) 외부 실내에서 상태③의 급기공기 중 일부가 풍량조절댐퍼(210)가 개방되어 실내기(130)에 설치된 증발기(220)를 통과하면서 과냉각제습되어 실내기(130) 내부에서 상태④의 순환공기가 된다. Referring to FIG. 10, the change in the humid air line during the dehumidifying operation of the air-cooled system shows that some of the supply air in
이후 상기 상태④의 순환공기는 공냉식 응축기(240')를 통과하면서 응축시 발생한 응축열에 의해 재열되어 상태⑤의 순환공기가 된다. Thereafter, the circulating air in the state ④ passes through the air-cooled condenser 240' and is reheated by condensation heat generated during condensation to become the circulating air in the
이후 재열되어 상태⑤의 순환공기는 상기 냉수열교환기(120) 외부의 환기공기 상태①에서 냉수열교환기(120)를 통과하여 냉각된 상태②의 환기공기와 혼합되어 송풍기(140)를 통해 상태③의 급기공기로 실내에 공급된다.Then, the reheated circulating air in the
한 실시예로 상기 냉수열교환기(120) 외부의 상태①에서 환기공기의 온도는 37℃이고, 냉수열교환기(120)를 지나면서 열교환된 실내기 내측에서의 상태②에서는 24℃이고, 송풍기(140)를 지난 실내 공간의 상태③에서 급기온도의 온도는 25℃이고, 증발기(220)를 지나면서 과냉각제습된 상태④의 순환공기는 18℃이고, 공냉식 응축기(240')를 통과하면서 응축시 발생한 응축열에 의해 재열된 상태⑤의 순환공기는 38℃이다. 이를 볼 때 과냉각제습된 순환공기가 공냉식 응축기(240')를 통과하면서 응축시 발생한 응축열에 의해 재열되어 환기공기와 혼합되면 25℃의 온도로 급기공기를 공급하는 것을 알 수 있다.In one embodiment, the temperature of the ventilation air is 37° C. in the
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. The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications can be made by anyone having ordinary knowledge in the art to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.
(110) : 중앙냉동기 (120) : 냉수열교환기
(130) : 실내기 (140) : 송풍기
(150) : 냉수급수라인 (151) : 냉수환수라인
(152) : 냉방제어밸브 (153) : 냉수급수분기라인
(154) : 냉수환수분기라인 (155) : 응측압력제어밸브
(210) : 풍량조절댐퍼 (220) : 증발기
(230) : 압축기 (240) : 수냉식 응축기
(240') : 공냉식 응축기 (250) : 팽창밸브
(260) : 냉매액라인 (261) : 냉매가스라인(110): central freezer (120): cold water heat exchanger
(130): indoor unit (140): blower
(150): cold water supply line (151): cold water return line
(152): cooling control valve (153): cold water supply branch line
(154): cold water return branch line (155): condensation pressure control valve
(210): air volume control damper (220): evaporator
230: compressor 240: water-cooled condenser
(240'): air-cooled condenser (250): expansion valve
(260): refrigerant liquid line (261): refrigerant gas line
Claims (6)
중앙냉동기에서 공급받은 냉수로 환기공기를 열교환시켜 냉각하도록 실내기 일측에 설치된 냉수열교환기(120);
냉방운전시 냉각된 환기공기를 수용하거나, 제습운전시 과냉각제습된 순환공기와 냉각된 환기공기가 혼합 및 재열되어 수용되는 실내기(130);
냉방운전시는 냉각된 환기공기를 실내에 급기하고, 제습운전시는 냉각제습 및 재열되어 혼합된 순환공기와 환기공기를 실내쪽으로 급기하는 송풍기(140);
제습운전시 실내로 공급된 급기공기 중 일부를 순환공기로 실내기에 공급하는 풍량조절댐퍼(210);
제습운전시 상기 풍량조절댐퍼(210)에서 공급되는 순환공기를 냉매로 열교환시켜 실내기 내부로 공급하는 직접팽창식 증발기(220);
제습운전시 상기 증발기(220)에서 공급된 냉매를 압축하는 압축기(230);
제습운전시 압축기(230)에서 공급된 냉매를 응축시키면서 과냉각제습된 순환공기의 재열에 이용되는 수냉식 또는 공랭식으로 구성된 응축기; 및
제습운전시 응축기에서 공급된 냉매를 감압하는 팽창밸브(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템.
A central refrigerator 110 circulating and supplying cold water to the cold water heat exchanger 120 while controlling the flow rate of cold water cooled through the cold water supply line 150 and the cold water return line 151 with the cooling control valve 152;
a cold water heat exchanger (120) installed on one side of the indoor unit to cool ventilation air by heat exchange with cold water supplied from the central freezer;
an indoor unit (130) for accommodating cooled ventilation air during a cooling operation or mixing and reheating supercooled and dehumidified circulating air and cooled ventilation air during a dehumidifying operation;
a blower (140) for supplying cooled ventilation air into the room during the cooling operation and supplying circulating air and ventilation air mixed with the cooled, dehumidified and reheated air to the room during the dehumidifying operation;
An air volume control damper 210 for supplying some of the supply air supplied to the room to the indoor unit as circulating air during the dehumidifying operation;
a direct expansion type evaporator (220) that heat-exchanges the circulating air supplied from the air volume control damper (210) with a refrigerant and supplies it to the inside of the indoor unit during dehumidification operation;
a compressor 230 for compressing the refrigerant supplied from the evaporator 220 during dehumidification operation;
A water-cooled or air-cooled condenser condensing the refrigerant supplied from the compressor 230 during the dehumidifying operation and used to reheat the circulating air dehumidified by supercooling; and
An air conditioning system for cooling and dehumidifying by combining cold water cooling and direct expansion type dehumidification, comprising: an expansion valve (250) for depressurizing the refrigerant supplied from the condenser during dehumidification operation.
상기 중앙냉동기(110)에서 냉수급수라인(150)을 통해 공급되는 냉수의 온도는 환기공기 노점온도보다 높게 냉각된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템.
The method of claim 1,
Air conditioning for cooling and dehumidifying by combining cold water cooling and direct expansion type dehumidification, characterized in that the temperature of the cold water supplied from the central freezer 110 through the cold water supply line 150 is cooled higher than the dew point temperature of the ventilation air. system.
수냉식으로 제습운전되도록 구성시 수냉식 응축기(240)와 압축기(230)는 실내기(120) 외부에 설치되고, 직접팽창식 증발기(220) 및 팽창밸브(250)는 실내기(120)에 내부에 설치하여 냉매액라인(260)과 냉매가스라인(261)을 통해 냉매가 순환하도록 구성하고,
상기 수냉식 응축기(240)는 상기 냉수급수라인(150)과 냉수환수라인(151)에서 분기되어 연결된 냉수급수분기라인(153)과 냉수환수분기라인(154)을 흐르는 냉수를 응측압력제어밸브(155)로 유량을 제어하면서 공급하여 냉매가 열교환되면서 응축되도록 구성한 것을 특징으로 하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템.
The method of claim 1,
In the case of water-cooled dehumidification operation, the water-cooled condenser 240 and the compressor 230 are installed outside the indoor unit 120, and the direct expansion type evaporator 220 and the expansion valve 250 are installed inside the indoor unit 120. The refrigerant is configured to circulate through the refrigerant liquid line 260 and the refrigerant gas line 261,
The water-cooled condenser 240 transfers the cold water flowing through the cold water supply line 153 and the cold water return branch line 154 branched from the cold water supply line 150 and the cold water return line 151 to the condensation pressure control valve 155. An air conditioning system for cooling and dehumidifying by combining cold water cooling and direct expansion type dehumidification, characterized in that the refrigerant is condensed while the refrigerant is heat exchanged by supplying while controlling the flow rate.
제습운전시 상기 냉수급수분기라인(153)과 냉수환수분기라인(154)에 의해 냉수가 분기된 냉수급수라인(150)은 냉수열교환기에 감소된 유량의 냉수를 공급하여 실내기로 유입되는 환기공기의 온도를 높임으로써 증발기(220)을 지나면서 과냉각제습된 순환공기와 혼합되어 재열하도록 구성한 것을 특징으로 하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템.
The method of claim 3,
During the dehumidification operation, the cold water supply line 150, in which cold water is branched by the cold water supply branch line 153 and the cold water return branch line 154, supplies cold water at a reduced flow rate to the cold water heat exchanger to reduce ventilation air flowing into the indoor unit. An air conditioning system for cooling and dehumidifying by combining cold water cooling and direct expansion type dehumidification, characterized in that by increasing the temperature, it is mixed with circulating air that has been supercooled and dehumidified while passing through the evaporator (220) and reheated.
공랭식으로 제습운전되도록 구성시 공냉식 응축기(240'), 압축기(230), 직접팽창식 증발기(220) 및 팽창밸브(250)는 실내기(120) 내부에 설치하여 냉매액라인(260)과 냉매가스라인(261)을 통해 냉매가 순환하도록 구성하고,
상기 공냉식 응축기(240')는 냉매가스라인(261)을 따라 흐르는 냉매가 실내기 내부의 공기와 열교환되어 응축되도록 구성한 것을 특징으로 하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템.The method of claim 1,
In the case of air-cooled dehumidification operation, the air-cooled condenser 240', compressor 230, direct expansion type evaporator 220, and expansion valve 250 are installed inside the indoor unit 120 to connect the refrigerant liquid line 260 and the refrigerant gas. The refrigerant is configured to circulate through the line 261,
The air-cooled condenser (240') is configured so that the refrigerant flowing along the refrigerant gas line (261) exchanges heat with the air inside the indoor unit and is condensed.
제습운전시 상기 공냉식 응축기(240')를 지나면서 과냉각제습된 순환공기가 공냉식 응축기(240')를 지나면서 응축열로 재열되어 냉수열교환기을 지나 실내기로 유입되는 냉각된 환기공기와 혼합되도록 구성한 것을 특징으로 하는 냉수 냉각과 직접팽창식 제습을 조합하여 냉각제습하는 공조시스템.The method of claim 5,
During the dehumidifying operation, the circulating air supercooled and dehumidified while passing through the air-cooled condenser (240') is reheated as condensation heat while passing through the air-cooled condenser (240') and mixed with the cooled ventilation air flowing into the indoor unit through the cold water heat exchanger. Air conditioning system that cools and dehumidifies by combining cold water cooling and direct expansion type dehumidification.
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-
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- 2023-04-11 KR KR1020230047512A patent/KR102549123B1/en active IP Right Grant
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