KR20100123994A

KR20100123994A - 환기시스템 및 제어방법

Info

Publication number: KR20100123994A
Application number: KR1020090043011A
Authority: KR
Inventors: 조민철; 송재선; 김정훈
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-26

Abstract

본 발명은 실내공기를 배출하고 신선한 외부공기를 도입시키는 환기시스템에 관한 것이다. 여름철에 외기 온도가 지나치게 높은 경우 또는 겨울철에 외기 온도가 지나치게 낮은 경우 환기시스템을 그대로 작동시키면 에너지 효율적이지 못할 수 있다. 본 발명은 외부 온도에 대응하여 외기의 도입을 차단하고 실내공기를 순환시키는 환기시스템에 관한 것이다.

환기, 환기시스템, 순환, 온도

Description

환기시스템 및 제어방법{Ventilation System and Controlling Method of the Same}

본 발명은 환기시스템에 관한 것이다.

밀폐된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소의 함량이 증가하게 되어 생명체의 호흡에 지장을 주게 된다. 따라서, 사무실이나 차량과 같이 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우, 실내의 오염된 공기를 실외의 신선한 공기로 수시로 대체해 주어야 한다. 이 때, 사용되는 것이 환기시스템이다.

종래에는 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 외부로 강제 배출시키는 형태가 있었다. 그러나, 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 강제로 배출시킬 경우, 실내의 냉기 또는 열기가 그대로 외부로 배출되어 에너지 관점에서 불리하다.

하나의 송풍기만을 이용하는 경우에는 외부공기의 실내로의 급기는 창문이나 문틈 등등을 통해서 이루어지게 된다.

이 경우, 실내공기와는 온도 조건이 다른 외부 공기가 그대로 실내로 유입됨 에 따라 실내공기가 급격히 온도변화되어 에너지 관점에서 더욱 불리하고, 불쾌감을 주기도 한다. 또한, 창문이나 문틈으로 급기되는 공기의 양이 상대적으로 적을 경우 충분한 급기를 달성할 수 없는 단점도 있다.

위와 같은 문제로 인해, 외부 공기를 실내로 유입시킬 수 있도록 마련된 환기시스템이 등장하였다. 이와 같은 환기시스템은 실내로부터 외부로 배출되는 배기와 외부로부터 실내로 유입되는 급기 사이에서 열교환을 이루도록 열교환기가 구비된다.

즉, 최근에는 급기와 배기가 서로 열교환하면서 함께 이루어지도록 마련된 환기시스템이 보급되고 있다.

여름철에 외부의 기온이 지나치게 높은 경우 환기시스템을 그대로 가동하면 비효율적일 수 있다. 또한, 겨울철에 외부의 기온이 낮은 경우에도 환기시스템을 그대로 가동하면 마찬가지면에서 비효율적일 수 있다.

여름철에 뜨거운 공기가 실내로 유입되는 경우 그 외기를 냉각하는데 에너지가 많이 소요된다. 겨울철에도 너무 차가운 외기를 실내로 유입시키면 난방에 대한 에너지 소모가 많아질 수 있다.

본 발명은 외기온도의 상태에 따라 효율적으로 운전되는 환기시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 환기시스템의 일실시예는 외기온도를 센싱하는 온도센서를 구비한다. 그리고, 그 센싱된 온도에 따라 배기경로 및 급기경로를 제어한다.

상기 온도센서는 외기를 측정할 수 있는 위치라면 어디든지 설치될 수 있다. 예컨대, 환기시스템의 케이스 내부 중 급기경로상에 설치될 수 있다.

상기 케이스는 급기경로 및 배기경로가 형성되어 있으며, 제1공간과 제2공간을 갖는다.

그리고, 상기 케이스 내에는 상기 급기 및 배기 사이에 열교환이 이루어지도록 하기 위한 열교환기가 설치될 수 있다. 상기 열교환기는 상기 제1공간에 설치될 수 있다.

또한, 상기 급기를 위해 급기팬이, 배기를 위해 배기팬이 포함될 수 있다. 이와 같은 급기팬 및 배기팬은 상기 케이스 내부에 설치될 수 있다.

그리고, 상기 케이스의 제1공간과 제2공간을 선택적으로 단절시키기 위한 급기댐퍼 및 배기댐퍼가 설치될 수 있다. 상기 급기댐퍼는 급기경로상에 상기 배기댐퍼는 배기경로 상에 설치되어 각각의 경로를 선택적으로 차단하게 된다. 상기 급기댐퍼 및 배기댐퍼가 폐쇄되면 제2공간은 제1공간과 단절되고, 그에 따라 상기 급기경로 및 배기경로는 각각 외부와 단절되게 된다.

상기 제2공간에는 급기경로와 배기경로를 선택적으로 연통시키거나 단절시키기 위한 순환댐퍼가 설치될 수 있다. 상기 급기댐퍼 및 배기댐퍼의 작동으로 급기경로와 배기경로가 외부와 단절되고, 상기 순환댐퍼는 상기 급기경로 및 배기경로가 연통되도록 작동될 수 있다. 이와 같이 급기경로 및 배기경로가 연통되면 실내공기는 환기시스템의 케이스 내부로 유입되었다가 다시 실내로 배출되는 순환경로를 형성할 수 있다.

콘트롤러는 상기 온도센서를 통해 외기온도를 감지하여 그에 따라 상기 댐퍼들을 제어하게 된다. 그리고, 그에 따라 환기가 이루어지거나 또는 단순히 실내공기가 환기시스템의 케이스를 통해 순환될 수도 있다.

여기서, 상기 제2공간에는 직팽코일이 설치될 수 있다. 상기 직팽코일은 여름철에는 냉방을 위해 이용되고, 겨울철에는 난방을 위해 이용될 수 있다. 직팽코일은 종래에 알려져 있으므로 그 자체에 대한 설명은 생략한다.

구체적으로 상기 콘트롤러는 외기온도가 제1설정온도 이상이거나 또는 제2설 정온도 이하인 경우 상기 급기댐퍼 및 배기댐퍼를 폐쇄하고 순환댐퍼를 개방하도록 제어할 수 있다.

예컨대, 여름철에 외기온도가 너무 높은 경우 급기댐퍼 및 배기댐퍼를 폐쇄하고 순환댐퍼를 개방하여 실내공기가 순환되도록 유로를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 직팽코일에 냉매를 공급하여 상기 실내공기를 냉각할 수 있다.

여름철에 외기 온도가 지나치게 높은 경우 그 외기가 실내로 유입되는 것을 차단함과 동시에 실내공기를 직팽코일을 통해 냉각시키기 때문에 에너지 효율적으로 실내공기를 쾌적하게 유지할 수 있다.

또한, 제2공간에는 가습을 위해 가습유닛이 포함될 수 있다.

한편, 겨울철에는 외기온도가 제2설정온도보다 낮은 경우 마찬가지로 급기댐퍼 및 배기댐퍼를 폐쇄하고 순환댐퍼를 개방하여 외부의 지나치게 차가운 공기가 실내로 유입되는 것을 차단한다. 그리고, 이때, 직팽코일을 난방운전모드로 작동시켜 환기시스템을 통해서도 난방이 이루어질 수 있도록 한다.

한편, 급기댐퍼 및 배기댐퍼가 폐쇄된 상태에서 외기온도를 간헐적으로 감지하여 외기온도의 변화에 신속히 대응하도록 만들어 질 수 있다. 이를 위해 제1공간에 설치된 배기팬이 간헐적으로 운전될 수 있다. 그리고, 배기팬이 그와 같이 운전될 때 상기 온도센서를 통해 외기 온도를 감지할 수 있다. 상기 제1공간에는 급기경로와 배기경로를 선택적으로 연통시키기 위한 댐퍼가 추가로 포함될 수 있다. 그래서, 제1공간이 제2공간과 단절된 상태에서 상기 댐퍼가 개방되고 배기팬이 작동됨에 따라 외기가 제1공간으로 유입되었다가 배출될 수 있다. 이때, 온도센서를 통 해 외기를 감지할 수 있다.

또는, 위와는 달리, 제1공간으로 외기를 도입시키기 위한 팬이 추가로 포함될 수도 있다. 이 경우 제1공간에서 배기경로와 급기경로가 연통되지 않더라도 상기 추가로 마련된 팬의 작동으로 외기는 제1공간으로 유입될 수 있다.

또는, 위와는 달리, 온도감지를 위해 일시적으로 급기댐퍼가 개방되고, 순환댐퍼가 폐쇄된 상태에서 급기팬이 운전될 수도 있다. 즉, 급기경로에 대해서 제1공간과 제2공간을 다시 연통시키고 배기경로와 급기경로 사이를 다시 폐쇄한 상태에서 온도를 감지하는 경우이다.

본 발명은 외기온도의 상태에 따라 배기되는 공기를 절환시켜 실내로 다시 유입되도록 순환유로를 형성시킴으로서 에너지 효율적이다.

예컨대, 여름철에 외기 온도가 높을 때 외기가 실내로 유입되는 것을 차단하고 실내공기를 순환시키도록 작동될 수 있다. 이때, 순환되는 공기를 냉각하게 되면 에어컨과 같이 운전되는 효과를 얻을 수 있다.

도1 및 도2는 본 발명에 의한 환기시스템의 일실시예를 나타낸다.

도1에 보이는 환기시스템은 제1인렛(12), 제2인렛(14), 제1아웃렛(13), 그리고 제2아웃렛(11)을 가지는 케이스(10)를 포함한다. 상기 제1인렛(12)을 통해 실내공기가 케이스(10) 내부로 유입되어 제1아웃렛(13)을 통해 외부로 배출된다. 그리고, 외부 공기는 상기 제2인렛(14)을 통해 케이스(10) 내부로 유입되어 상기 제2아 웃렛(11)을 통해 실내로 도입된다. 상기 인렛 및 아웃렛들은 실내 또는 외부로 연통되도록 덕트(미도시)와 연결될 수 있다.

상기 케이스(10) 내부에는 상기 제1인렛(12)으로부터 제1아웃렛(13)으로 이어지는 배기경로(A)와 제2인렛(14)으로부터 제2아웃렛(11)으로 이어지는 급기경로(B)가 형성된다. 상기 배기경로(A)와 급기경로(B)는 급기와 배기가 서로 섞이지 않도록 서로 분리되어 있다.

그리고, 상기 케이스(10) 내부에는 급기되는 공기와 배기되는 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 열교환기(20)가 설치된다.

배기팬(15)은 제1아웃렛(13)이 위치한 곳에 설치되며, 급기팬(16)은 열교환기(20)를 거친 외기를 흡입하여 송출하도록 열교환기(20) 후방에 설치되어 있다.

상기 급기팬(16)과 제2아웃렛(11) 사이에는 직팽코일(30)과 가습유닛(40)이 설치되어 있다. 상기 직팽코일(30)은 여름철에는 냉방을 위해 겨울철에는 난방을 위해 사용될 수 있다. 가습유닛(40)은 급기되는 공기를 가습하기 위한 장치이다. 이러한 직팽코일(30) 및 가습유닛(40)은 종래에 잘 알려져 있는 장치이므로 그 자체에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 급기되는 공기의 온도를 센싱하기 위해 온도센서가 제2인렛(14)과 열교환기(20) 사이에 설치되어 있다. 온도센서(18)는 급기경로(B)상에 설치되어 있으므로 외기의 온도를 감지하는 결과가 된다.

상기 케이스(10) 내부는 제1공간과 제2공간으로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 제1공간과 제2공간의 경계 상에 배기댐퍼(17b) 및 급기댐퍼(17a)가 설치되어 있 다. 상기 배기댐퍼(17b)는 배기경로(A)상에 설치되며, 상기 급기댐퍼(17a)는 급기경로(B) 상에 설치된다. 상기 배기댐퍼(17b) 및 급기댐퍼(17a)에 의해 상기 배기경로(A) 및 급기경로(B)는 선택적으로 차단되게 된다.

상기 배기팬(15), 열교환기(20), 온도센서(18) 등은 제1공간에 설치되어 있다. 그리고, 상기 급기팬(16), 직팽코일(30), 가습유닛(40)은 제2공간에 설치되어 있다.

상기 제2공간에서 급기경로(B) 및 배기경로(A)는 서로 분리 형성되어 있는데, 그 분리된 경계에 순환댐퍼(19)가 설치되어 있다. 상기 순환댐퍼(19)는 선택적으로 상기 급기경로(B) 및 배기경로(A)를 연통시키게 된다. 상기 순환댐퍼(19)가 개방됨에 따라 상기 급기경로(B) 및 배기경로(A)가 연통되어 순환경로를 형성하게 된다. 그래서, 배기되던 공기는 순환경로를 따라 다시 실내로 유입되게 된다.

도시하지는 않았지만, 상기 환기시스템을 제어하기 위한 콘트롤러가 구비된다. 상기 콘트롤러는 상기 온도센서(18)로부터 감지된 온도에 따라 상기 급기팬(16), 배기팬(15), 급기댐퍼(17a), 배기댐퍼(17b), 순환댐퍼(19), 직팽코일(30), 가습유닛(40) 등등의 운전을 제어한다.

구체적으로 상기 콘트롤러는 외기온도가 제1설정온도 이상이거나 또는 제2설정온도 이하인 경우에 상기 순환경로로 실내공기가 순환되도록 제어한다.

먼저, 여름철의 경우, 외기온도가 상기 제1설정온도 이하인 경우에는 정상운전 상태를 유지한다. 정상운전시에는 일반적으로 실내 공기의 상태에 따라 환기시스템이 운전되게 된다. 이를 위해 실내 공기의 상태를 감지하기 위한 각종 센서가 추가될 수 있다. 그리고, 콘트롤러는 그러한 센서들에 의해 감지된 결과에 따라 환기시스템을 제어하게 된다.

이러한 정상운전 상태에서는 도1에 보이는 바와 같이 정상적으로 급기 및 배기가 이루어지게 된다. 정상운전상태에서는 배기댐퍼(17b) 및 급기댐퍼(17a)는 개방되어 있으며, 순환댐퍼(19)는 폐쇄되어 있다.

한편, 외기온도가 제1설정온도 이상인 경우에는 배기댐퍼(17b) 및 급기댐퍼(17a)를 폐쇄시키고, 순환댐퍼(19)를 개방한다. 그리고, 급기팬(16)을 작동시키면 도2와 같이 순환경로를 따라 실내공기가 순환된다.

이 때 상기 제2공간에 설치된 직팽코일(30)을 냉방모드로 운전시키면 상기 순환경로를 따라 흐르는 공기가 냉각되어 냉방 효과를 내게 된다.

다음으로 겨울철의 경우, 콘트롤러는 외기온도가 상기 제2설정온도 이하인지 아닌지 판단한다. 외기온도가 제2설정온도 이상인 경우 정상운전 상태를 유지한다. 이와 같은 정상운전 상태에서는 마찬가지로 도1과 같은 배기경로(A) 및 급기경로(B)로 환기가 이루어지게 된다.

외기온도가 제2설정온도 이하인 경우에는 배기댐퍼(17b) 및 급기댐퍼(17a)를 폐쇄시키고, 순환댐퍼(19)를 개방한다. 그리고, 급기팬(16)을 작동시키면 도2와 같이 순환경로를 따라 실내공기가 순환된다.

마찬가지로 이 때 상기 제2공간에 설치된 직팽코일(30)을 난방모드로 운전시키면 상기 순환경로를 따라 흐르는 공기가 가열되어 난방 효과를 내게 된다.

한편, 제1공간 및 제2공간이 단절된 상태에서 외기의 온도를 감지하기 위해 상기 배기팬(15)이 작동될 수 있다. 이 경우 도시하지는 않았지만, 제1공간에서 급기경로 및 배기경로를 선택적으로 연통시키기 위한 댐퍼가 추가로 포함될 수 있다. 즉, 상기와 같은 추가 댐퍼가 개방된 상태에서 배기팬(15)이 작동되면 제2인렛(14)으로 외기가 도입되어 제1아웃렛(13)으로 배기되며, 이때 상기 온도센서(18)를 통해 외기의 온도를 감지할 수 있다. 이때, 상기 배기팬(15)은, 주기적으로 작동될 수 있다. 그래서, 제1공간이 제2공간과 단절된 상태에서 외기의 온도를 주기적으로 감지하게 된다.

전술한 실시예는 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며 본 발명은 그와 같은 실시예에 한정되지 않는다.

도1은 본 발명의 일실시로서 정상운전상태를 나타낸다.

도2는 순환경로로 실내공기가 순화되는 상태를 나타낸다.

*도면의 주요부분에 대한 설명*

10 : 케이스 11 : 제2아웃렛

12 : 제1인렛 13 : 제1아웃렛

14 : 제2인렛 15 : 배기팬

16 : 급기팬 17a : 급기댐퍼

17b : 배기댐퍼 18 : 온도센서

19 : 순환댐퍼 20 : 열교환기

30 : 직팽코일 40 : 가습유닛

Claims

급기경로 및 배기경로를 형성하며, 제1공간과 제2공간을 가지는 케이스;

상기 급기 및 배기 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 제1공간에 설치되는 열교환기;

상기 급기를 위해 급기팬;

상기 배기를 위한 배기팬;

상기 제1공간과 제2공간을 선택적으로 단절시키도록 상기 배기경로 및 급기경로 상에 각각 설치되는 배기댐퍼 및 급기댐퍼;

상기 제2공간에 설치되어 상기 급기경로와 배기경로를 선택적으로 연통시켜 순환경로를 형성시키는 순환댐퍼;

외기온도를 센싱하는 온도센서;

상기 외기온도가 제1설정온도 이상인 경우, 상기 배기댐퍼 및 급기댐퍼를 폐쇄하고 상기 순환댐퍼를 개방하며, 상기 급기팬이 작동되도록 제어하는 콘트롤러;

를 포함하는 환기시스템.
제2항에 있어서, 상기 콘트롤러는 외기온도가 제2설정온도 이하인 경우에도, 상기 배기댐퍼 및 급기댐퍼를 폐쇄하고 상기 순환댐퍼를 개방하며, 상기 급기팬이 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2공간에 설치되는 직팽코일을 추가로 포함하는 환기시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 온도센서는 상기 제1공간에 설치되는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제1항에 있어서, 상기 콘트롤러는 상기 급기댐퍼를 다시 개방하고, 상기 순환댐퍼 댐퍼를 다시 폐쇄한 상태에서 외기온도를 센싱하도록 상기 급기팬을 작동시키는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1공간에서 급기경로와 배기경로를 선택적으로 연통시는 댐퍼가 추가로 포함되고, 상기 콘트롤러는 상기 추가 댐퍼를 개방한 상태에서 상기 배기팬을 작동시키는 것을 특직으로 하는 환기시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 콘트롤로는 간헐적으로 상기 급기팬 또는 배기팬을 작동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 환기시스템.
급기경로 및 배기경로를 형성하며, 제1공간과 제2공간을 가지는 케이스;

상기 급기 및 배기 사이에 열교환이 이루어지도록 상기 제1공간에 설치되는 열교환기;

상기 급기를 위해 급기팬;

상기 배기를 위한 배기팬;

상기 제1공간과 제2공간을 선택적으로 단절시키도록 상기 배기경로 및 급기경로 상에 각각 설치되는 배기댐퍼 및 급기댐퍼;

상기 제2공간에 설치되어 상기 급기경로와 배기경로를 선택적으로 연통시켜 순환경로를 형성시키는 순환댐퍼;

외기온도를 센싱하는 온도센서;

상기 외기온도가 제2설정온도 이하인 경우, 상기 배기댐퍼 및 급기댐퍼를 폐쇄하고 상기 순환댐퍼를 개방하며, 상기 급기팬이 작동되도록 제어하는 콘트롤러;

를 포함하는 환기시스템.
온도센서를 통해 외기온도를 센싱하는 단계;

상기 센싱된 외기온도가 제1설정온도 이상이거나 또는 제2설정온도 이하인 경우 급기경로 및 배기경로를 각각 외부와 차단하도록 급기댐퍼 및 배기댐퍼를 폐쇄시키는 단계;

상기 급기경로 및 배기경로를 연통켜 순환경로를 형성하도록 순환댐퍼를 개방시키는 단계;

상기 순환경로를 통해 배기되는 공기가 다시 실내로 유입되도록 급기팬을 작동시키는 단계;

를 포함하는 환기시스템 제어방법.
제9항에 있어서, 상기 순환경로를 흐르는 공기를 난방 또는 냉방하기 위해 직팽코일을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 환기시스템 제어방법.