KR20120032898A - 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 - Google Patents

외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환시켜서 상기 유입공기를 상기 실내로 공급시키는 전열교환모드와, 상기 열교환이 불필요한 경우 외기를 직접 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 제공하는 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치를 이용하는 외기냉방 시스템의 제어방법에 있어서, 실내 공기의 오염정도를 측정하고, 측정된 실내 공기의 오염도에 따라서 환기 여부를 판단하는 단계 및 실내 공기의 오염도가 환기설정기준을 초과하는 경우 제1외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단다고, 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준 이하인 경우 불필요한 외기냉방을 억제시키도록 외기냉방 설정범위를 축소한 제2외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단하는 환기장치 작동판단 단계를 포함하는 외기냉방 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명에 의한 외기냉방 시스템의 제어방법은, 설정범위가 상이한 제1외기냉방 조건과 제2외기냉방 조건을 설정하여, 환기와 외기냉방을 동시에 고려하여 환기 및 에너지 소비를 감소시키는 효과가 있다.

Description

외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법{Control method of total heat recovery ventilator with outdoor air cooling function}
본 발명은 환기장치의 불필요한 운전을 방지하여 에너지를 절약하면서도 쾌적한 실내 공기 환경을 유지할 수 있는 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 실내외 환경 및 외기냉방을 모두 고려한 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 환기유니트(VENTILATION UNIT)라 하면, 실내 또는 실외측의공기를 강제로 인입하여 실외 또는 실내측으로 송풍시키기 위한 것으로, 주로 학교, 병원, 조리실, 오피스 건물, 지하철 역사, 지하도 상가, 터미널 대합실, 공항시설, 도서관, 박물관, 찜질방, PC방 및 사무실 등과 같은 많은 인원이 함께 이용하는 다중이용시설의 환기용으로 공조기나 청정실 등에서 외부공기를 필터링(filtering)한 이후에 실내로 유입시키는 것이며, 제어기술로는 수동운전, 타임스케줄 운전, CO2 감지에 의한 자동운전이 일반적이다.
따라서, 종래의 환기유니트의 구조는 케이싱의 일측단에 외기유입구와 내기 배출구를 형성하고, 타측단에는 외기 배출구와 내기 유입구가 형성되며, 케이싱의 내측에는 급기팬과 배기팬이 각각 설치되고, 그 내측 중앙에 전열교환부와 필터 등이 설치됨이 일반적이다.
이러한 환기유니트를 이용하는 경우에는 주로 수동운전과 타임스케줄 운전에 의해 운전되어 실내환경과 에너지절약이 고려되지 않고 있으며, CO2 감지에 의한 자동운전의 경우에도 CO2 이외의 실내공기 질은 고려되지 않고 있다.
별도의 외기냉방용 유로가 형성되지 않은 종래의 환기유니트는 열교환 없이 외기를 직도입할 수 있도록 가동시킬 수 있는 방법이 없어 급기팬만 가동시키는 변형된 방법을 사용하거나, 외기냉방용 유로를 별도로 가진 환기유니트의 경우에도 제어방법으로는 실내외 온도와 습도를 측정하고, 실내외의 엔탈피 차이값을 도출하여 전열교환방식 또는 외기 바이패스(By pass) 방식으로 환기를 한다.
그러나 상기와 같은 일반 환기의 제어방법은 오염정도 및 실내공기질과 무관하게 환기장치가 가동되면서 불필요한 환기가동에너지 소비와 환기에 따른 에너지 손실이 발생하는 문제점이 있으며, 외기냉방겸용 환기의 제어방법은 실내외 엔탈피 차이에 의해 외기 바이패스 방식 또는 전열교환 방식으로 가동되지만 단순히 이 조건만으로는 실내외 환경이 고려되지 못하여 불필요하게 운전되어 에너지를 낭비하거나, 오히려 쾌적한 환경을 저해하는 문제가 발생할 수 있으므로 자동으로 운전되지 못하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 실내 환경과 외기냉방 조건를 판단한 후, 환기장치의 가동여부 및 운전모드를 판단하여 환기장치의 불필요한 운전을 방지하고, 에너지 절약적인 운전모드를 자동으로 선택하여 가동할 수 있는 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환시켜서 상기 유입공기를 상기 실내로 공급시키는 전열교환모드와, 상기 열교환이 불필요한 경우 외기를 직접 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 제공하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 있어서, 실내 공기의 오염정도를 측정하고, 측정된 실내 공기의 오염도에 따라서 환기 여부를 판단하는 단계 및 실내 공기의 오염도가 환기설정기준을 초과하는 경우 제1외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단다고, 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준 이하인 경우 불필요한 외기냉방을 억제시키도록 외기냉방 설정범위를 축소한 제2외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단하는 환기장치 작동판단 단계를 포함하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 제공한다.
상기 환기 여부 판단 단계의 판단 조건은, TVOC 또는 CO2의 설정농도 중 적어도 하나 이상의 조건이 상기 환기설정기준을 만족시키는 경우 환기를 시키도록 판단할 수 있다.
상기 환기장치 작동판단 단계는, 상기 제1외기냉방 조건을 만족하는 경우, 상기 외기냉방모드로 운전하고, 상기 제1외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 전열교환모드로 운전할 수 있다.
상기 제1외기냉방 조건은, 실내온도, 실외온도, 실내외 온도차, 실내외 엔탈피차 및 연중 외기냉방기간 중 복수개에 의해 결정될 수 있다.
상기 제1외기냉방 조건은, 상기 실내온도가 제1설정온도보다 높고, 상기 실외온도가 제2설정온도보다 높으며, 상기 실내온도가 상기 실외온도 보다 높고, 상기 실내 엔탈피 값이 상기 실외 엔탈피 값보다 높으며, 상기 외기냉방기간이 하나 또는 복수의 개월로 설정하여, 복수개의 파라미터에 의해 결정될 수 있다.
상기 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법은 상기 실내의 오염도가 설정범위 이하로 떨어지는 경우 상기 환기장치의 작동을 정지시키고, 상기 외기냉방 가동여부 판단 단계로 순환되도록 하는 실내환경 판단단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실내환경 판단단계는, 상기 실내의 TVOC 및 CO2의 설정농도를 모두 만족시켜 쾌적한 실내환경을 유지하는 수준으로서, 상기 환기설정기준과 비교하여 그 기준이 하향 설정될 수 있다.
상기 환기장치 작동판단 단계는, 상기 제2외기냉방 조건을 만족하는 경우, 상기 외기냉방모드로 운전하고, 상기 제2외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 환기장치의 전원을 오프(Off)시킬 수 있다.
상기 제2외기냉방 조건은, 실내온도, 실외온도, 실내외 온도차, 실내외 엔탈피차 및 연중 외기냉방기간 중 복수개에 의해 결정될 수 있다.
상기 제2외기냉방 조건은, 상기 실내온도가 제1설정온도보다 높고, 상기 실외온도가 제2설정온도보다 높으며, 상기 실내온도와 상기 실외온도의 차이가 제3설정온도 이상 높고, 상기 실내 엔탈피 값과 상기 실외 엔탈피 값의 차이가 제1설정엔탈피 값 보다 높으며, 상기 외기냉방기간이 하나 또는 복수의 개월로 설정하여, 복수개의 파라미터에 의해 결정될 수 있다.
본 발명에 의한 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법은, 실내 환경 조건에 따라 외기냉방 조건을 다르게 설정하여, 실내 환경 조절이 가능할 뿐만 아니라, 에너지 소비를 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치의 사시도,
도 2는 도 1에 나타낸 환기장치의 단면도,
도 3은 도 2에 나타낸 환기장치의 부분확대도,
도 4는 본 발명에 따른 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 따른 흐름도,
도 5는 도 4에 나타낸 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 따른 구성을 도시하는 구성도,
도 6은 도 4에 나타낸 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템의 제어방법을 설명하기에 앞서 외기냉방기능을 가진 폐열회수 환기시스템을 구성하는 수단의 일 예로써 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)의 사시도, 도 2는 도 1에 나타낸 환기장치(100)의 단면도, 도 3은 도 2에 나타낸 환기장치(100)의 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)는 제1챔버(111) 및 제2챔버(113)가 형성되는 케이스(110)와, 상기 제1챔버(111)의 일측에 형성되는 외기흡입구(120a)와, 상기 제1챔버(111)의 타측에 형성되고 상기 외기흡입구(120a)로 유입된 공기를 실내로 공급하는 급기구(120b)와, 상기 제1챔버(111)의 타측에서 상기 급기구(120b)와 나란하게 배치되고 실내 공기를 흡입하는 내기흡입구(130a)와, 상기 제1챔버(111)의 일측에서 상기 외기흡입구(120a)와 나란하게 배치되고 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 외부로 배출하는 배기구(130b)와, 상기 제1챔버(111) 내부에 설치되며, 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 환기유로(120)와, 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 배기유로(130)와, 상기 환기유로(120)와 상기 배기유로(130)를 가로지르도록 설치하여 배출되는 실내공기와 공급되는 외기를 서로 교차하면서 열교환시키는 전열교환부(150) 및 상기 제2챔버(132)에 마련되고, 상기 외기흡입구(120a)의 입구측에서 분기되어 상기 전열교환부(150)를 경유하지 않고 상기 급기구(120b)를 통해 실내로 공기를 유입시키는 외기냉방유로(140)를 포함한다. 여기서 상기 제1챔버(111)는 상기 제2챔버(113)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 외기냉방유로(140)는 상기 제2챔버(113) 내부로 배치된다. 따라서 기존에 측방향에 상기 외기냉방유로(140)가 형성되는 것과 비교하여 상기 환기장치가 설치되는 공간의 활용성이 증대된다.
상기 필터유닛(160)은 공기를 정화하는 필터(161)와, 상기 제1챔버(111)의 내측으로 상기 외기흡입구(120a)에 인접하게 배치되어 상기 필터(161)가 하부로부터 슬라이딩 삽입되도록 가이드홈(165)이 형성되는 필터프레임(163)을 포함한다.
상기 필터유닛(160)의 내측, 즉 상기 외기흡기구(120a)로부터 공기가 유동하는 방향으로 상기 필터유닛(160)의 내측에는 상기 급기구(120b)와 연통하는 상기 환기유로(120) 또는 상기 외기냉방유로(140)로 유동할 수 있도록 유입공기를 선택적으로 분기(分岐)시키는 분기유로(125)가 배치된다. 이때 상기 분기유로(125)는 상기 제1댐퍼(122)에 의해 상기 환기유로(120) 또는 상기 외기냉방유로(140)가 선택적으로 차폐된다.
상기 필터유닛(160)은 상기 외기흡입구(120a)로부터 유입되는 공기를 정화하고, 상기 분기유로(125)로 배출하여 상기 환기유로(120) 및 상기 외기냉방유로(140)로 유동하는 공기는 하나의 상기 필터(161)로 필터링이 가능하다.
상기 필터프레임(163)은 상기 필터(161)가 내장되는 하우징으로써, 상기 외기흡입구(120a)를 통해 유입되는 공기가 필터링 과정 없이 상기 제1챔버(122) 내부로 유입되는 것을 방지하는 구조를 갖는다.
상기 필터프레임(163)은, 상기 필터(161)가 삽입되는 입구측에 마련되어 상기 필터프레임(163) 내부의 기밀을 유지시키는 기밀유지수단(167)을 더 포함할 수 있다. 상기 기밀유지수단(167)은 도 3에서와 같이 상기 필터프레임(163) 내부로 상기 필터(161)가 삽입되고, 상기 필터프레임(163) 내부를 차폐하는 도어나 캡이 포함된다. 또한, 상기 필터프레임(163)과 상기 필터(161) 사이에 형성되는 유격으로 필터링되지 않은 공기가 유출되는 것을 방지시키는 실링구조가 형성될 수 있다.
상기 케이스(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부가 비어 있으며 주요 구성요소들이 장착되는 몸체 및 공기 통로 역할을 하게 된다.
상기 외기흡입구(120a)는 상기 케이스(110)의 일단(외기를 향하는 일측면)에 형성되어 외기가 유입되는 입구 역할을 하게 된다.
상기 급기구(120b)는 상기 케이스(110)의 타단(실내를 향하는 일측면)에 형성되어 상기 외기흡입구(120a)로 유입된 외기를 실내로 공급하는 출구 역할을 하게 된다.
즉 상기 케이스(110)의 내부에는 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로가 형성되고, 통로를 통과하는 경로상에 상기 전열교환부(150)가 구비된다.
상기 내기흡입구(130a)는 상기 케이스(110)의 타단(실내를 향하는 일측면)에 상기 급기구(120b)와 나란하게 형성되는데, 실내 공기를 흡입하는 입구 역할을 하게 된다.
상기 배기구(130b)는 상기 케이스(110)의 일단(외기를 향하는 일측면)에 상기 외기흡입구(120a)와 나란하게 형성되는데, 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 외부로 배출하는 출구 역할을 하게 된다.
즉 상기 케이스(110)의 내부에는 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 통로가 형성되고, 통로를 통화하는 경로상에 전열교환부(150)가 구비된다.
상기 전열교환부(150)는 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로와 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 통로를 가로지르도록 설치되어 배출되는 실내공기와 공급되는 외기가 서로 교차하면서 열교환을 수행하게 된다.
상기 전열교환부(150)의 구조는 일반적인 종래의 환기유니트에 사용되는 전열교환부와 동일한 바 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 급기팬(171)은 상기 케이스(110)의 내부에 설치되고 상기 외기흡입구(120a)로 유입된 외기를 상기 급기구(120b)를 통하여 실내로 공급하는 동력을 발생시킨다.
즉 상기 급기팬(171)은 상기 외기흡입구(120a)와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로 상의 적절한 위치에 설치되면 충분한 바, 반드시 상기 급기구(120b) 내측에 설치될 필요는 없으며 상기 외기흡입구(120a) 내측에 설치될 수도 있다.
상기 배기팬(173)은 상기 케이스(110)의 내부에 설치되고 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 상기 배기구(130b)를 통하여 실외로 배출하는 동력을 발생시킨다.
상기 배기팬(173)의 경우도 상기 내기흡입구(130a)와 상기 배기구(130b)를 연결하는 통로 상의 적절한 위치에 설치되면 충분한 바, 반드시 상기 배기구(130b) 내측에 설치될 필요는 없으며 상기 내기흡입구(130a) 내측에 설치될 수도 있다.
상기 외기흡입구(120a)로부터 유입되는 공기를 정화하는 필터유닛(160)과, 상기 제1챔버(111)의 내부에 설치되고 상기 외기흡입구(120a)로 유입된 외기를 상기 급기구(120b)를 통하여 실내로 공급하는 동력을 발생시키는 급기팬(171)과, 상기 제1챔버(111)의 내부에 설치되고 상기 내기흡입구(130a)로 유입된 실내 공기를 상기 배기구(130b)를 통하여 실외로 배출하는 동력을 발생시키는 배기팬(173)과, 상기 환기유로(120)의 입구측에 설치되는 제1댐퍼(122)와, 상기 배기유로(130)의 입구측에 설치되는 제2댐퍼(132)와, 상기 급기팬(171) 및 배기팬(173)의 동력을 제어하고, 상기 외기흡입구(120a)로부터 유입되는 공기의 유동경로를 제어하는 제어부(175) 및 실내 환경정보를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 감지부(700)를 포함한다.
상기 제1댐퍼(122)는 상기 외기흡입구(120a)의 입구 측에서 상기 분기유로(125) 내부에서 회동 가능하도록 설치되고 상기 제어부(175)에 의하여 자동으로 개폐가 이루어진다.
상기 제2댐퍼(132)는 상기 배기구(130b)의 출구 측에 설치되고 상기 제어부(175)에 의하여 자동으로 개폐가 이루어진다.
상기 외기냉방유로(140)는 상기 분기유로(125)로 부터 분기되어 상기 전열교환부(150)를 경우하지 않고 상기 급기구(120b)의 내측으로 연결된다.
즉, 상기 외기냉방유로(140)는 상기 제1댐퍼(122)의 전단부와 상기 급기구(120b)를 연결하는 통로역할을 하는데, 이와 같은 상기 외기냉방유로(140)를 경유할 경우 상기 전열교환부(150)를 통과하지 않은 외기를 직접 실내로 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 외기냉방 시스템의 제어방법을 나타내는 흐름도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 외기냉방 시스템의 구성을 도시하는 구성도이며, 도 6은 도 4에 나타낸 외기냉방 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 제어부(175)는 상기 제1댐퍼(122), 제2댐퍼(132), 배기팬(173) 및 급기팬(171)의 작동을 제어하고, 실내 오염도와 실내외 온습도를 감지 및 해석하여 오염제어 운전과 외기냉방 운전을 자동으로 수행하도록 명령하는 역할을 한다.
상기 제어부(175)는 실내외 환경정보를 감지하여 그 데이터를 상기 제어부(175)로 전달하는 복수개의 센서들을 포함한다. 상기 센서들에는 실내측에 설치되는 실외 습도센서(210), 실내 습도센서(220), CO2센서(230), TVOC센서(240), 실내 온도센서(250) 및 실외 온도센서(260)를 포함한다.
상기 실외 습도센서(210) 및 실외 온도센서(260)는 상기 제1댐퍼(122)의 전단부에 설치되어 유입되는 외기의 온도와 습도를 감지하여 트랜스미터를 통하여 상기 제어부(175)로 전달하는데, 외기의 온습도를 측정할 수 있는 위치라면 반드시 상기 제1댐퍼(122)의 전단부에 한정되지는 않으며 설치 위치를 자유롭게 선택할 수 있다.
상기 실내 습도센서(220) 및 실내 온도센서(250)는 상기 내기흡입구의 내측, 외측, 또는 실내측 벽면 일측에 설치되어 실내 공기의 온도와 습도를 감지하여 트랜스미터를 통하여 상기 제어부(175)로 전달하는데, 실내의 온습도를 측정할 수 있는 위치라면 설치 위치는 특별히 한정되거나 제한되지 않는다.
상기 제어부(175)는 연중 외기냉방이 가동되는 시기를 설정하여 외기냉방이 이루어지는 기간을 측정하는 타이머(270)가 구비된다. 예컨대 상기 타이머(270)는 국내 외기냉방이 필요한 시기인 초봄부터 늦가을까지 약 3월에서 11월을 설정기간으로 설정할 수 있다.
이와 같이 상기 실외 온도 및 습도센서(260, 210)와 상기 실내 온도 및 습도센서(250, 220)가 구비되는 경우 상기 제어부(175)는 상기 실외 온도 및 습도센서(260, 210)와 실내 온도 및 습도센서(250, 220)로부터 전달받은 신호에 따라 외기엔탈피와 실내엔탈피를 각각 연산하는데, 이와 같은 연산은 도 5에 도시된 연산 및 상기 제어부(175)에 탑재된 프로그램에 의해 자동적인 산출이 가능하다.
상기 CO2센서(230) 및 TVOC센서(240)는 실내의 공기환경을 감지할 수 있는 위치에 하나 또는 복수개 설치할 수 있으며, 이들 각 센서는 별개로 설치하거나 한 개의 유니트로 조합하여 설치 할 수도 있다.
상기 제어부(175)는 실내외 환경정보를 이용하여 상기 환기장치(100)의 작동을 제어할 뿐만 아니라 냉방기기 및 보일러를 함께 제어할 수 있고, 정보를 해석하여 유익한 생활정보를 제공하는 역할을 수행하기도 한다.
상기 제어부(175)는 표시 및 설정부(미도시), 연산 및 제어부(MCU), 외부신호입력부 및 출력구동부(Gateway & I/O Module) 등으로 세분화할 수도 있는데, 수동 운전이나 타임스케쥴 운전에 의해서도 전열교환 운전 및 외기냉방 운전을 선택할 수 있으며 전열교환 운전을 선택할 경우 전열교환부(150)를 경유하는 환기가 이루어진다.
외기냉방 운전을 선택하는 경우 상기 제어부(175)는 외기냉방 기간 부합 조건, 외기온도가 외기냉방 설정 외기실내온도보다 낮은 조건, 실내온도가 외기냉방 설정 실내온도보다 높은 조건, 연산된 외기엔탈피가 실내엔탈피보다 낮은 조건에 한 가지라도 부합하지 않는 경우에는 상기 제1댐퍼(122)를 상기 외기냉방유로(140) 측으로 차단하고, 제2댐퍼(132)를 개방하여 일반적인 전열교환 환기장치와 동일한 기능을 수행하도록 하여 공급되는 외기와 배출되는 실내공기의 열교환이 전열교환부(150)에서 이루어지도록 하고, 상기의 모든 조건에 부합하는 경우에는 상기 제1댐퍼(122)를 상기 환기유로(120) 측으로 차단하고, 제2댐퍼(132)를 개방하여 실외공기가 상기 전열교환부(150)를 경유하지 않고 직접 실내로 공급되는 외기냉방 모드로 운전하게 된다.
외기냉방 기간 부합 조건이란 해당 지역의 기후를 고려하여 미리 설정된 외기냉방이 필요한 기간으로서 국내의 경우 일반적으로 봄, 가을철(혹은 초여름 및 초가을) 또는 여름철 야간을 의미한다.
자동운전을 선택하는 경우 상기 제어부(175)는 실내공기 환경에 따른 오염제어 운전과 실내외 공기환경에 따른 외기냉방 운전을 조합하여 운전하게 되며, 이 때 오염제어 운전의 전열교환 운전은 상기 제1댐퍼(122)를 상기 외기냉방유로(140) 측으로 차단하고, 상기 제1댐퍼(122)가 상기 환기유로(120) 측으로 개방되고 상기 제2댐퍼(132)를 개방하여 운전하되 오염도에 따라 급기 및 배기팬(171, 173)의 단수가 1, 2, 3단으로 자동 조절된다.
즉 상기 제어부(175)는 CO2센서(230) 및 TVOC센서(240)로부터 전달받은 신호를 미리 설정된 수치와 비교하여 실내의 오염도를 판단하고, 판단된 오염도에 따라 상기 급기팬(171)과 상기 배기팬(173)의 작동을 자동 조절하는 것이다.
오염제어 운전의 외기냉방 운전과 비오염 상태에서의 외기냉방 운전은 상기 제1댐퍼(122)를 상기 외기냉방유로(140) 측으로 개방하고, 상기 제2댐퍼(132)를 개방하여 실외 공기가 상기 전열교환부(150)를 경유하지 않고 직접 실내로 공급되도록 하며 상기 급배기팬(171, 173)은 정해진 단수에 의해 운전된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 외기냉방 시스템의 제어방법에 관해 설명한다. 전기한 상기 외기냉방 겸용 전열교환 환기장치(100)는 본 발명인 상기 외기냉방 시스템의 제어방법에 따르는 실시예로써 본 발명을 구현하기 위한 하나의 수단에 불과하며, 그 구성에 대한 다양한 변형을 통해 본 발명이 이루고자 하는 다른 실시예가 가능함은 물론이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명은 실내공기의 환기 여부를 판단하는 단계(S10) 및 환기설정기준에 따라 환기장치 작동판단 단계(S20)를 포함한다.
상기 환기 여부 판단단계(S10)는 실내 공기의 오염정도를 측정하고, 측정된 공기의 오염정도에 따라서 환기장치(100)의 가동 여부를 판단한다.
상기 환기 여부 판단단계(10)의 판단 조건은 휘발성 유기화합물(TVOC ; Total Volatile Organic Compounds, 이하 TVOC라 함) 또는 CO2의 설정농도 중 적어도 하나 이상의 조건이 상기 환기설정기준을 만족하면 환기를 시키도록 판단한다.
여기서 상기 환기설정기준은 TVOC ≥ 제1 TVOC 설정농도이고 CO2 ≥ 제1 CO2 설정농도 범위이거나 또는 CO2 ≥ 제2 CO2 설정농도 범위에서 설정되고, 이 두 가지 범위 중 어느 한 범위를 만족하면 환기가 필요하다고 판단한다.
이때 상기 제2 CO2설정농도는 상기 제1 CO2 설정농도에 비하여 그 범위가 상향 설정되고, 상기 제1 CO2 설정농도 범위 이하에서는 실내에 사람이 없다고 판단하는 경우를 나타낸다.
상기 환기장치 작동판단 단계(S20)는 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준을 초과하는 경우 제1외기냉방 조건에 따라 외기냉방 여부를 판단하고, 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준 이하인 경우 제2외기냉방 조건에 따라 외기냉방 여부를 판단한다.
상기 환기장치(100)는 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환 시켜서 실내로 유입되는 공기의 온도를 낮추어 공급시키는 전열교환모드와, 열교환이 불필요한 경우 외기를 직접 바이패스(By pass) 시켜서 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 제공한다.
이때 상기 환기장치 작동판단 단계(S20)는 상기 제1외기냉방 조건을 만족하는 경우 상기 외기냉방모드로 운전되고, 상기 제1외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 전열교환모드로 운전하도록 판단한다.
상기 제1외기냉방 조건은 복수개의 센서들에 의해서 실내외 온도와 습도, 엔탈피 등을 고려하여 설정된다. 상기 제1외기냉방 조건의 상세한 파라미터를 살펴보면, 실내온도 ≥ 제1설정실내온도, 실외온도 ≥ 제1설정실외온도, 실내온도 - 실외온도 〉제1설정실내외온도차, 실내 엔탈피 - 실외 엔탈피 〉제1설정실내외엔탈피차, 및 외기냉방 기간은 3월~11월 등의 조건을 포함한다.
상기 환기장치의 가동 중, 상기 외기냉방 시스템의 제어방법은 상기 환기여부 판단단계(S10)가 가지는 환기설정기준에 비하여 그 오염정도가 적은 범위로 축소 보정된 실내환경 판단단계(S30)를 포함한다.
여기서 상기 실내환경 판단단계(S30)는 TVOC ≤ 제2 TVOC 설정농도이고 CO2 ≤ 제3 CO2 설정농도 범위에서 설정되고, 이 두 가지 범위를 모두 만족하는 조건에서는 상기 환기장치의 전원을 오프(Off) 시키도록 제어한다.
또한 상기 실내환경 판단단계(S30)가 가지는 설정 범위를 하나라도 만족시키지 못하는 경우, 상기 외기냉방 가동여부 판단 단계(S20)로 피드백(Feedback)시켜 상기 환기설정기준에 따라 상기 환기장치의 가동여부를 판단하고, 외기냉방 시스템이 연속적으로 순환하여 작동하도록 제어된다.
상기 제2외기냉방 조건은 복수개의 센서들에 의해서 실내외 온도와 습도, 엔탈피 등을 고려하여 설정된다. 상기 제2외기냉방 조건의 상세한 파라미터를 살펴보면, 실내온도 ≥ 제2설정실내온도, 실외온도 ≥ 제2설정실외온도, (실내온도 - 실외온도 〉제2설정 실내외온도차(〉상기 제1설정 실내외온도차)), (실내 엔탈피 - 실외 엔탈피 〉제2설정 실내외 엔탈피차(〉상기 설정 실내외엔탈피차) 및 외기냉방 기간은 3월~11월 등의 조건을 포함한다.
따라서 상기 제2외기냉방 조건은 상기 제1외기냉방 조건에 비하여 그 조건이 가혹하게 설정된다. 이는 상기 제2외기냉방 조건이 성립되면 상기 제1외기냉방 조건은 항상 성립되는 관계로 해석된다.
이때 상기 제2외기 냉방 조건의 그 범위를 작게 형성하는 이유는 상기 환기설정기준에 따라서 환기가 필요할 경우에는 급기팬(171) 또는 배기팬(173)을 작동시켜야 하므로, 가능하면 에너지 절약을 위하여 외기냉방을 수행하려고 하는 것이고, 환기가 불필요한 경우에는 외기냉방조건을 엄격하게 하여 환기장치의 작동에 의한 불필요한 에너지 소비를 없애기 위한 것이다.
따라서 상기 외기냉방 시스템은 상기 제2외기냉방 조건이 성립되면 외기냉방모드로 운전이 이루어지고, 상기 제2외기냉방 조건을 하나라도 만족시키지 못하는 경우 상기 환기장치의 전원을 오프시키도록 제어된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 환기장치 110 : 케이스
111 : 제1챔버 113 : 제2챔버
120 : 환기유로 120a : 외기흡입구
120b : 급기구 122 : 제1댐퍼
125 : 분기유로 130 : 배기유로
132 : 제2댐퍼 140 : 외기냉방유로
150 : 전열교환부 160 : 필터유닛
161 : 필터 163 : 필터프레임
167 : 기밀유지수단 171 : 급기팬
173 : 배기팬 175 : 제어부
210 : 실외 습도센서 220 : 실내 습도센서
230 : CO2센서 240 : TVOC센서
250 : 실내 온도센서 260 : 실외 온도센서
270 : 타이머

Claims (10)

  1. 실내로 유입되는 공기와 실외로 배출되는 공기를 열교환시켜서 상기 유입공기를 상기 실내로 공급시키는 전열교환모드와, 상기 열교환이 불필요한 경우 외기를 직접 실내로 유입시키는 외기냉방모드를 제공하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법에 있어서,
    실내 공기의 오염정도를 측정하고, 측정된 실내 공기의 오염도에 따라서 환기 여부를 판단하는 단계; 및
    실내 공기의 오염도가 환기설정기준을 초과하는 경우 제1외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단다고, 실내 공기의 오염도가 상기 환기설정기준 이하인 경우 불필요한 외기냉방을 억제시키도록 외기냉방 설정범위를 축소한 제2외기냉방 조건에 따라 외기냉방 가능여부를 판단하는 환기장치 작동판단 단계를 포함하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 환기 여부 판단 단계의 판단 조건은,
    TVOC 또는 CO2의 설정농도 중 적어도 하나 이상의 조건이 상기 환기설정기준을 만족시키는 경우 환기를 시키도록 판단하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 환기장치 작동판단 단계는,
    상기 제1외기냉방 조건을 만족하는 경우, 상기 외기냉방모드로 운전하고, 상기 제1외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 전열교환모드로 운전하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1외기냉방 조건은,
    실내온도, 실외온도, 실내외 온도차, 실내외 엔탈피차 및 연중 외기냉방기간 중 복수개에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1외기냉방 조건은,
    상기 실내온도가 제1설정실내온도보다 높고, 상기 실외온도가 제1설정실외온도보다 높으며, 상기 실내온도와 상기 실외온도의 차이가 제1설정 실내외온도차 이상 높고, 상기 실내 엔탈피와 상기 실외 엔탈피의 차이가 제1설정 실내외 엔탈피차 보다 높으며, 상기 외기냉방기간이 하나 또는 복수의 개월로 설정하여, 복수개의 파라미터에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 실내의 오염도가 설정범위 이하로 떨어지는 경우 상기 환기장치의 작동을 정지시키는 실내환경 판단단계를 더 포함하는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 실내환경 판단단계는,
    상기 실내의 TVOC 및 CO2의 설정농도를 모두 만족시켜 쾌적한 실내환경을 유지하는 수준으로서, 상기 환기설정기준과 비교하여 그 기준이 하향 설정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 환기장치 작동판단 단계는,
    상기 제2외기냉방 조건을 만족하는 경우, 상기 외기냉방모드로 운전하고, 상기 제2외기냉방 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 환기장치의 전원을 오프(Off)시키는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2외기냉방 조건은,
    실내온도, 실외온도, 실내외 온도차, 실내외 엔탈피차 및 연중 외기냉방기간 중 복수개에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2외기냉방 조건은,
    상기 실내온도가 제2설정실내온도보다 높고, 상기 실외온도가 제2설정실외온도보다 높으며, 상기 실내온도와 상기 실외온도의 차이가 제2설정 실내외온도차 이상 높고, 상기 실내 엔탈피 값과 상기 실외 엔탈피 값의 차이가 제2설정 실내외 엔탈피차 보다 높으며, 상기 외기냉방기간이 하나 또는 복수의 개월로 설정하여, 복수개의 파라미터에 의해 결정되는 외기냉방기능을 가지는 폐열회수 환기시스템의 제어방법.
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