KR20050111181A - 빌트인 타입 환기 시스템 - Google Patents

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KR20050111181A
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Abstract

본 발명은 건물의 창문 하단이나 도어에 설치되는 빌트인 타입의 환기 시스템에 관한 것으로, 창문이나 도어 등을 개폐하지 않고도 필요한 환기량의 확보가 가능하며, 전열교환기를 통해 에너지 손실을 줄인 빌트인 타입 환기 시스템을 제공한다.
이를 위하여 본 발명은, 전면 중앙에 실내 공기가 유입되도록 원형의 실내 흡기그릴이 형성되고, 좌·우측에 실내로 공기가 배출되도록 급기그릴이 형성되고, 실내측에 설치되는 실내측 패널과, 상기 실내측 패널과 대향되는 위치에 외기 흡입그릴과, 배기그릴이 형성되고, 실외측에 설치되는 실외측 패널과, 상기 본체 내부에 설치되어 급기와 배기가 혼합되는 것을 방지하도록, 상기 실내측 패널 및 실외측 패널과 평행하게 설치되어 본체 내부 공간을 폭 방향으로 양분하는 중앙 분리 패널과, 상기 본체 내부에서 좌·우측의 급기그릴 및 배기그릴 내측으로 설치되어 급기와 배기 사이의 열교환이 이루어 지는 전열교환기와, 공기가 축방향으로 흡입되도록 상기 실내 흡기그릴 면과 축이 수직되게 내측으로 설치되는 배기팬과, 상기 배기팬과 동축상의 배향되는 위치에, 외기 흡입그릴 내측으로 설치되는 급기팬과, 상기 배기팬과 급기팬이 회동하도록 상기 배기팬 및 급기팬에 직결되는 모터 및, 상기 모터의 구동축에서 연장되게 형성되어 상기 배기팬과 배기팬을 동축상에서 연결하는 샤프트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 타입 환기 시스템을 제공한다.

Description

빌트인 타입 환기 시스템{Built-in Ventilation System installed in the Window}
본 발명은 건물의 창문이나 도어 등에 설치되는 빌트인 타입(Built-in type)의 환기 시스템(ventilation system)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 창문이나 도어 등을 개폐하지 않고 필요 환기량의 확보가 가능하며, 전열교환기가 설치되어 급기와 배기 사이에 열교환이 이루어져 에너지 손실을 줄이며, 급기팬과 배기팬을 하나의 모터로 구동하여 환기 시스템의 크기를 콤팩트(comfact)화 시키고 효율적인 환기가 가능하도록 하는 빌트인 타입 환기 시스템을 제공한다.
환기는 실내의 사람을 쾌적한 상태로 만드는 것을 목적으로 하는 것으로서, 실내의 오염된 공기를 배출시켜 제거하고, 신선 외기를 공급함으로써 쾌적한 실내 환경을 유지시키고자 하는 것이다.
환기 방법에는 일반적으로 건물의 개구부(일반적으로, 창호 시스템)를 통해서 실내와 실외의 온도차에 따른 공기의 비중량 차, 또는 풍력 등을 원동력으로 하여 실내의 환기가 행해지는 자연환기와, 송풍기를 설치하여 강제로 실내에 공기를 공급하거나 또는 실내 공기를 강제 배출 시킴으로써 환기를 하는 강제환기(또는 기계환기)가 있다.
이러한 창문을 통해 환기를 시키는 자연환기의 경우에는, 강한 바람이 실내로 유입되거나, 빗물이나 먼지 등이 실내로 유입되는 문제가 발생할 수 있고, 더불어 황사 또는 대기오염에 의해 오염된 외기가 직접 실내로 유입되어 실내 위생환경에 영향을 주게되는 문제점이 있었다.
또한, 바람이 없는 날에는 충분한 환기량을 확보하기가 곤란하다는 문제가 있었다.
따라서, 창문 또는 창틀에 소형 환기 조절 시스템을 설치하거나, 또는 저정압 팬인 횡류팬(cross flow fan)을 채용한 환기 시스템을 설치함으로써 실내의 필요 환기량을 확보할 수 있다.
그러나, 상기한 환기 시스템을 설치하여 환기를 하는 경우, 강풍이 불게 되면 팬이 풍압을 이기지 못하여, 강풍이 실내로 유입되어 불편을 줄 수 있을 뿐만 아니라, 배기가 곤란하여 배기 풍량의 안정적인 확보가 곤란하다는 문제점이 있고, 또한, 정화가 안된 오염된 외기가 실내로 직접 유입되는 문제점이 있었다.
즉, 상기와 같은 창문에 설치되는 환기구 조절형 환기 시스템은 풍압을 극복하고 안정적인 환기량 확보를 위하여 고정압 팬을 설치해야 하며, 공급되는 외기의 오염원을 제거할 수 있는 고성능의 필터 채용이 요구된다.
한편, 건물의 천정에 급·배기용 덕트를 내장 설치하는 환기 시스템을 이용하여 강제환기를 하는 경우, 필요한 환기량을 확보하는 데 한계가 있으며, 덕트의 길이가 길어지고 유로가 복잡해지며 천장고가 높아지게 되는 문제점과, 그로 인하여 설치비가 증대하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 천정에 설치되는 환기 시스템은, 유동하는 공기가 셋트저항 및 덕트저항을 받음으로 인한 압력손실과 소음이 발생하게 되므로, 압력손실을 극복할 수 있도록 용량이 큰 팬을 설치해야 하고, 저소음 팬 및 흡음재를 별도로 설치해야 하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 설치가 간단하고 소형의 무덕트 환기 시스템을 제공하고, 고정압 및 저소음 팬을 채용하고, 전열교환기를 구비하여 에너지 손실을 줄이고 고효율의 환기가 가능하도록 하는 빌트인 타입 환기 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전면 중앙에 실내 공기가 유입되도록 원형의 실내 흡기그릴이 형성되고, 좌·우측에 실내로 공기가 배출되도록 급기그릴이 형성되고, 실내측에 설치되는 실내측 패널과, 상기 실내측 패널과 대향되는 위치에 외기 흡입그릴과, 배기그릴이 형성되고, 실외측에 설치되는 실외측 패널과, 상기 본체 내부에 설치되어 급기와 배기가 혼합되는 것을 방지하도록, 상기 실내측 패널 및 실외측 패널과 평행하게 설치되어 본체 내부 공간을 폭 방향으로 양분하는 중앙 분리 패널과, 상기 본체 내부에서 좌·우측의 급기그릴 및 배기그릴 내측으로 설치되어 급기와 배기 사이의 열교환이 이루어 지는 전열교환기와, 공기가 축방향으로 흡입되도록 상기 실내 흡기그릴 면과 축이 수직되게 내측으로 설치되는 배기팬과, 상기 배기팬과 동축상의 배향되는 위치에, 외기 흡입그릴 내측으로 설치되는 급기팬과, 상기 배기팬과 급기팬이 회동하도록 상기 배기팬 및 급기팬에 직결되는 모터 및, 상기 모터의 구동축에서 연장되게 형성되어 상기 배기팬과 배기팬을 동축상에서 연결하는 샤프트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 타입 환기 시스템을 제공한다.
상기 빌트인 타입 환기 시스템의 급기팬 및 배기팬은 원심팬을 채용하되, 그 중에서 고정압 및 저소음 팬인 터보팬(turbo fan) 또는 시로코 팬(Sirocco fan)을 채용하는 것을 특징으로 한다.
상기 빌트인 타입 환기 시스템은 상기 급기팬에서 좌·우측에 설치된 전열교환기로 공기가 유입되는 부분에는 프리필터가 설치되어 외기를 정화하여 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 빌트인 타입 환기 시스템은 상기 좌·우의 전열교환기에서 실내로 공기가 토출되는 부분에는 정화필터가 더 설치되어 급기를 정화하여 실내로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 빌트인 타입 환기 시스템은 상기 급기팬에서 토출되는 공기를 토출되는 진행방향의 전열교환기로 안내하는 실내측 상부/하부 가이드 및, 상기 실내측 상부/하부 가이드와 배향되게 형성되며, 상기 배기팬에서 토출되는 공기를 토출되는 진행방향의 전열교환기로 안내하는 실외측 상부/하부 가이드가 중앙 분리 패널에 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 빌트인 타입 환기 시스템의 일 실시예로 건물의 창문에 설치한 상태를 도시하였고, 도 2a는 도 1에 도시한 환기 시스템의 구성을 도시한 분해 사시도 및, 도 2b는 상기 환기 시스템의 정면도이다.
그리고, 도 3a는 본 발명에 따른 환기 시스템에서 냉방 시의 공기 유동을 도시하였고, 도 3b는 시스템에서 난방 시의 공기 유동을 도시한 작동도이다.
도 1 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 빌트인 타입 환기 시스템(100)은, 실내측 패널(110)이 실내에 면하고 실외측 패널(120)이 실외에 면하도록 노출되어, 건물에서 창문(1) 하단의 벽을 관통하여 설치된다.
상기 실내측 패널(110)의 전면 중앙에는 실내 공기가 유입되는 원형의 실내 흡기그릴(111)이 형성되고, 상기 실내측 패널(110)의 좌·우측 단부에는 실내로 공기가 토출되는 급기그릴(112a)(112b)이 길이 방향으로 각각 형성된다.
상기 실외측 패널(120)에는 상기 흡기그릴(111)과 대향되는 위치에 원형의 외기 흡입그릴(121)이 형성되고, 상기 급기그릴(112a)(112b)과 대향되는 위치에 배기그릴(122a)(122b)이 각각 형성된다.
상기 빌트인 타입 환기 시스템(100) 내부에는 상기 실내측 패널(110) 및 실외측 패널(120)과 평행하게 설치되어 내부 공간을 폭 방향으로 양분하고, 급기와 배기가 혼합되는 것을 방지하는 중앙 분리 패널(114)이 구비된다.
상기 중앙 분리 패널(114)에 의해 분리된 공간에서 실내 측인 실내 흡기그릴(111)의 내측으로는, 구동축이 실내 흡기그릴(111) 면과 수직되고, 축방향으로 실내 공기를 흡입하여 반경방향으로 토출하도록 배기팬(141)이 설치된다.
상기 중앙 분리 패널(114)에 의해 분리된 실외측 공간에는, 상기 배기팬(141)과 동축상의 배향되는 위치에, 상기 외기 흡기그릴(121)의 내측으로, 축방향으로 실외 공기를 흡입하여 반경방향으로 토출하도록 급기팬(142)이 설치된다.
이 때, 상기 배기팬(141) 및 급기팬(142)은 안정적인 풍량 확보를 위해 원심팬을 사용하며, 원심팬 중에서도 고정압·저소음으로 운전되며 소형으로 안정적인 풍량 확보가 가능한 터보 팬을 채용하는 것이 바람직하다.
상기 배기팬(141)과 급기팬(142)이 회동하도록 상기 배기팬(141) 및 급기팬(142)에 직결되어 모터(150)가 설치된다.
상기 배기팬(141)과 급기팬(142)이 동축상에서 배향되게 연결되도록 하는 샤프트(151)가 상기 모터(150)의 구동축에서 연장되어 형성된다.
상기 좌·우측의 급기그릴(112a)(112b) 및 배기그릴(122a)(122b)의 내측으로는 급기와 배기 사이의 열교환이 이루어 지는 전열교환기(130a)(130b)가 각각 설치된다.
상기 전열교환기(130a)(130b)는 좌·우 모서리가 본체(10)와 중앙 분리 패널(114)에 의해 지지되는 육면체 형상으로, 전·후 모서리에 의해 상기 배기팬(141) 및 급기팬(12)에서 토출되는 공기의 유입부와, 열교환을 거쳐 배출되는 공기의 토출부가 구획되며, 급기와 배기가 내부를 직교하도록 유동하며 열교환이 이루어지도록 설치된다.
상기 배기팬(141) 및 급기팬(142)에서 토출되는 공기를 토출되는 진행방향의 전열교환기로 안내하는 실내측 상부/하부 가이드(113a)(113b) 및 실외측 상부/하부 가이드(123a)(123b)가 상기 중앙 분리 패널(114)의 전·후면에 각각 배향되게 형성된다.
즉, 상기 실내측 상부 가이드(113a)는 좌·우 비대칭의 역삼각형으로 제작되어, 배기팬(141)의 우측 상단에 형성되며, 상기 배기팬(141)에서 토출되는 공기가 좌측의 전열교환기(130a)로 유입되도록 안내하고, 상기 실내측 하부 가이드(113b)는 상기 실내측 상부 가이드(113a)를 180°회전시킨 형태로 제작되어, 배기팬(141) 좌측 하단에 형성되며, 배기팬(141)에서 토출되는 공기를 우측의 전열교환기(130b)로 안내한다.
상기 실외측 상부 가이드(123a)는 실내측 상부 가이드(113a)와, 상기 실외측 하부 가이드(123b)는 실내측 하부 가이드(113b)와 각각 배향되게 실외측에 형성되어, 상기 급기팬(142)에서 토출되는 공기를 좌·우의 전열교환기(130a)(130b)로 안내하게 된다.
상기 급기팬(142)에서 좌·우의 전열교환기(130a)(130b)로 공기가 유입되는 부분에는 프리필터(160a)(160b)가 구비되어 유입되는 외기를 정화한다.
이 때, 상기 좌·우의 전열교환기(130a)(130b)에서 실내로 공기가 토출되는 부분에 정화필터(미도시)를 더 구비함으로써, 외기 정화 기능을 좀더 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 빌트인 타입 환기 시스템(100)의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 3a 내지 도 3b에 도시한 바와 같이, 빌트인 타입 환기 시스템(100)의 작동 시의 공기 유동을 살펴보면, 빌트인 타입 환기 시스템(100)이 작동하면 상기 배기팬(141)에 의해 흡인력이 발생하여, 실내 공기가 실내측 패널(110)의 전면의 실내 흡기그릴(111)을 통해 상기 배기팬(141)의 축방향으로 흡입되어 반경방향으로 토출된다.
상기 배기팬(141)에서 토출되는 공기는 상기 실내측 상부/하부 가이드(113a)(113b)에 의해 수렴되어 전체 흡입 풍량의 1/2씩 나뉘어 양측의 전열교환기(130a)(130b)로 각각 유입된다.
즉, 상기 실내측 상부 가이드(113a)에 의해 우측의 전열교환기(130b)로 안내되고, 상기 실내측 하부 가이드(113b)에 의해서는 좌측의 전열교환기(130a)로 안내된다.
상기 전열교환기(130a)(130b)로 유입되어 유동하는 실내 공기는 내부의 전열소자(미도시)를 통해서 실외에서 유입되는 외기와 열교환이 이루어지고, 상기 배기그릴(122a)(122b)을 통해서 외부로 배출된다.
상기 실내 공기의 유동과 마찬가지로, 상기 급기팬(142)의 흡인력에 의해 실외측 흡기그릴(121)을 통해 흡입되는 외기는 급기팬(142)의 축상으로 유입되어 반경방향으로 토출되고, 실외측 상부/하부 가이드(123a)(123b)에 의해 양측의 전열교환기(130a)(130b)로 전체 흡입 풍량의 1/2씩 나뉘어 유입된다.
이 때, 상기 급기팬(142)에서 토출되는 외기는 상기 좌·우의 프리필터(160a)(160b)를 거쳐 먼지 또는 황사 등의 오염원이 제거된 후, 상기 전열교환기(130a)(130b)로 유입되어 실내로 토출된다.
또한, 상기 프리필터(160a)(160b)에 의해 먼지 등이 제거된 외기가 전열교환기(130a)(130b)로 유입되므로, 깨끗한 외기가 실내로 공급될 뿐만 아니라, 실외의 먼지나 기타 오염원의 유입으로 인한 전열교환기(130a)(130b)의 오염도 방지하게 된다.
상기 전열교환기(130a)(130b)를 거치면서, 유입 외기는 배출되는 실내 공기와 열교환이 이루어진 후, 상기 급기그릴(112a)(112b)을 통해서 실내로 공급된다.
이 때, 상기 각 전열교환기(130a)(130b)에서 외기가 토출되는 부분의 급기그릴(112a)(112b)의 내측으로 정화필터(미도시)를 설치함으로써, 실내로 공급되는 외기를 한번 더 정화시켜 더욱 깨끗한 공기를 공급할 수 있다.
상기 전열교환기(130a)(130b) 내부에서의 급기와 배기 사이의 전열교환 작용을 살펴보면 다음과 같다.
이 때, 우측의 전열교환기(130b)에서의 작용은, 좌측의 전열교환기(130a)와 내부를 통과하는 공기의 유동방향이 대칭되고 전열교환 작용은 동일하게 작동함은 충분히 이해 가능하므로, 좌측의 전열교환기(130a)에서의 작용에 대해서만 살펴본다.
먼저, 냉방 시에는, 외기에 비해 상대적으로 저온·건조한 실내 공기가 상기 전열교환기(130a)의 내부를 유동하면서, 고온의 외기로부터 열을 전달받아 고온으로 되어 외부로 배출되고, 유입된 고온·다습한 외기는 저온의 실내 공기에 열을 전달하여 온도가 강하되고, 함유하고 있던 습기가 응축되어 제거되므로 저온·건조한 상태로 되어 실내로 유입된다.
그리고, 난방 시에는, 실내 공기에 비해 상대적으로 저온·건조한 외기가 상기 전열교환기(130a) 내부를 유동하면서 고온의 실내 공기로부터 열을 전달받아 고온의 상태로 실내에 유입되고, 고온의 실내 공기는 저온의 외기에 열을 전달하여 저온의 상태가 되어 외부로 배출된다.
상기와 같이, 동절기나 하절기와 같이 실·내외의 온도차가 크게 발생하는 계절에는 냉·난방 효율이나 재실자의 쾌적성을 이유로 실내의 기밀성이 많이 높아져서 환기량이 부족할 수 있으나, 환기 시스템을 가동함으로써 충분한 환기량을 확보할 수 있으며, 환기 중에 상기 전열교환기(130a)(130b)를 통해 배기를 통해 외부로 버려지는 에너지를 회수할 수 있으므로, 냉·난방 효율을 높일 수 있고, 효율적인 환기가 가능하다.
또한, 봄·가을에도 실외 공기의 오염원을 제거한 깨끗한 공기를 급기하므로 위생적인 환기가 가능하다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 빌트인 타입 환기 시스템은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 그 발명의 기술사상의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 가지 형태로의 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 빌트인 타입 환기 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 급기팬 및 배기팬을 하나의 모터에 직결하여 구동시킴으로써, 환기 시스템을 콤팩트화 하였다.
둘째, 고정압 및 저소음 팬을 채용하여, 필요 환기량의 안정적인 확보가 가능하며, 환기 효율이 향상되고, 저소음으로 운전되므로 쾌적성이 향상된다.
셋째, 덕트가 필요없으므로 천장고를 낮출 수 있으며, 시공이 편리하고, 덕트 시공으로 인한 설치비를 줄일 수 있다.
넷째, 전열교환방식으로 에너지 손실을 줄이고, 실내 습도 조절이 가능하여 실내 쾌적성 향상에 효과적이다.
다섯째, 프리필터 및 정화필터를 외기 흡입부와 외기 배출부에 설치함으로써, 먼지나 황사, 또는 대기오염물질 등의 오염원을 제거한 깨끗한 공기를 공급할 수 있다. 더불어, 필터로 정화된 외기가 전열교환기에 유입되므로 전열교환기의 오염도 방지할 수 있다.
여섯째, 무덕트 방식 및 콤팩트화가 가능하므로, 설치가 용이하며, 장소에 상관없이 설치가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 빌트인 타입 환기 시스템이 건물 실내측 창가에 설치된 상태를 도시한 정면도
도 2a는 도 1에 도시한 환기 시스템의 구성을 도시한 분해 사시도
도 2b는 도 2a에 도시한 환기 시스템의 정면도로서, 실내측 패널을 제거하여 도시한 정면도
도 3a는 본 발명에 따른 환기 시스템에서 냉방 시의 공기 유동을 도시한 작동도
도 3b는 본 발명에 따른 환기 시스템에서 난방 시의 공기 유동을 도시한 작동도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1. 창문 100. 빌트인 타입 환기 시스템
110. 실내측 패널 111. 실내 흡기그릴
112b. 급기그릴 113a. 실내측 상부 가이드
113b. 실내측 하부 가이드 114. 중앙 분리 패널
120. 실외측 패널 121. 외기 흡입그릴
122a, 122b. 배기그릴 123a. 실외측 상부 가이드
123b. 실외측 하부 가이드 130a, 130b. 전열교환기
141. 배기팬 142. 급기팬
150. 모터 151. 샤프트
160a, 160b. 프리필터

Claims (5)

  1. 전면 중앙에 실내 공기가 유입되도록 원형의 실내 흡기그릴이 형성되고, 좌·우측에 실내로 공기가 배출되도록 급기그릴이 형성되고, 실내측에 설치되는 실내측 패널;
    상기 실내측 패널과 대향되는 위치에 외기 흡입그릴과, 배기그릴이 형성되고, 실외측에 설치되는 실외측 패널;
    상기 본체 내부에 설치되어 급기와 배기가 혼합되는 것을 방지하도록, 상기 실내측 패널 및 실외측 패널과 평행하게 설치되어 본체 내부 공간을 폭 방향으로 양분하는 중앙 분리 패널;
    상기 본체 내부에서 좌·우측의 급기그릴 및 배기그릴 내측으로 설치되어 급기와 배기 사이의 열교환이 이루어 지는 전열교환기;
    공기가 축방향으로 흡입되도록 상기 실내 흡기그릴 면과 축이 수직되게 내측으로 설치되는 배기팬;
    상기 배기팬과 동축상의 배향되는 위치에, 외기 흡입그릴 내측으로 설치되는 급기팬;
    상기 배기팬과 급기팬이 회동하도록 상기 배기팬 및 급기팬에 직결되는 모터; 및,
    상기 모터의 구동축에서 연장되게 형성되어 상기 배기팬과 배기팬을 동축상에서 연결하는 샤프트:를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 타입 환기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 급기팬 및 배기팬은 원심팬인 것을 특징으로 하는 빌트인 타입 환기 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 급기팬에서 좌·우의 전열교환기로 공기가 유입되는 부분에는 프리필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 빌트인 타입 환기 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 좌·우의 전열교환기에서 실내로 공기가 토출되는 부분에는 정화필터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 빌트인 타입 환기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 급기팬에서 토출되는 공기를 토출되는 진행방향의 전열교환기로 안내하는 실내측 상부/하부 가이드 및, 상기 실내측 상부/하부 가이드와 배향되게 형성되며 상기 배기팬에서 토출되는 공기를 토출되는 진행방향의 전열교환기로 안내하는 실외측 상부/하부 가이드가 중앙 분리 패널에 형성되는 것을 특징으로 하는 빌트인 타입 환기 시스템.
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