KR20160092567A - 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기후에 따라 데이터센터의 실내를 항온항습으로 유지하도록 하는 공조시스템의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기의 상태(온도, 습도)와 설정된 급기의 상태(온도, 습도)를 비교하여, 미스트를 분사하여 잠열로 외기를 냉각, 급기의 냉각 및 가습, 선택적인 댐퍼의 온/오프로 내기 및 외기의 유로 변경으로, 설정 급기의 상태(온도, 습도)로 급기를 조절해 실내로 제공하여, 내기 및 외기를 열교환기로 서로 간접으로 열교환 시켜, 교차오염의 우려가 없고, 적은 에너지로 데이터센터의 실내를 항시 항온항습으로 유지할 수 있으며, 물의 증발잠열을 이용하여 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 사용에너지를 절감할 수 있고, 외기 상태(온도, 습도)에 따라 효율적인 운전할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법을 제공한다.

Description

기후 적응형 항온항습시스템 제어방법{Climate adaptive type constant temperature and humidity air-conditioning system control method}

본 발명은 기후에 따라 데이터센터의 실내를 항온항습으로 유지하도록 하는 공조시스템의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기의 상태(온도, 습도)와 설정된 급기의 상태(온도, 습도)를 비교하여, 미스트를 분사하여 잠열로 외기를 냉각, 급기의 냉각 및 가습, 선택적인 댐퍼의 온/오프로 내기 및 외기의 유로 변경으로, 설정 급기의 상태(온도, 습도)로 급기를 조절해 실내로 제공하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 데이터센터는 기업 및 개인에게 전산 설비나 네트워크 설비를 임대하거나, 고객의 설비를 유치하여 유지, 보수 등의 서비스를 제공하며, 이러한 데이터센터는 보통 통신기기를 포함하는 데이터 서버 및 데이터베이스를 탑재한 랙 복수개가 열을 이루어 설치되어 있으며, 작업자가 작업할 수 있는 작업공간을 포함하고 있다.

한편, 상기한 서버랙을 포함하는 기기는 고온에서 작동이 원활하지 않으며, 또한 작동 중에 열이 발생하기 때문에, 상기 데이터센터는 이를 냉각시키기 위한 냉각장치가 필요로 한다. 나아가, 상기 데이터센터는 전자부품이나 회로의 경우 습기가 많으면 누전의 위험이 있고, 습기가 너무 적은 경우에는 정전기 발생 및 스파크 등에 의한 화재나 전자부품 파손 등의 문제가 발생할 우려가 높다.

때문에, 데이터센터는 냉각 및 항온항습을 위한 공기조화장치가 설치되며, 이러한 기술의 예로 대한민국 등록특허공보 제10-0478755호, 제10-1103394호, 제10-2010-0013312호 등에는 전산실 및 랙에 설치하는 다양한 공기조화장치에 대한 기술이 공개된 바 있다.

그런데, 종래의 기술은 데이터센터를 항온항습을 유지하도록 하기 위해 외기를 인입하여 외기를 지정온도로 냉각 또는 히팅하여 공급하거나, 외기와 내기를 서로 혼합하거나, 냉매를 이용한 열교환기로 내기를 냉각하여 순환되도록 하였다.

하지만 상기한 종래의 기술은 외기 및 내기를 냉각하기 위해 에너지의 소비가 많아지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 내기 및 외기를 열교환기로 서로 간접으로 열교환 시켜, 교차오염의 우려가 없고, 적은 에너지로 데이터센터의 실내를 항시 항온항습으로 유지할 수 있으며, 물의 증발잠열을 이용하여 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 사용에너지를 절감할 수 있고, 외기 상태(온도, 습도)에 따라 효율적인 운전할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법은 실내의 내기를 제공받아 외부에서 인입한 외기와 열교환기로 열교환하여, 열교환에 의해 냉각된 급기를 실내로 재공급하는 항온항습시스템과, 급기가 통하는 급기통로에 구비되어, 실내로 재공급되는 급기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 급기상태측정센서와, 외기가 통하는 외기통로에 구비되어, 실외에서 열교환기로 인입되는 외기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 외기상태측정센서와; 내기가 통하는 내기통로에 구비되어, 실내에서 제공되는 내기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 내기상태측정센서 및 상기 급기상태측정센서, 외기상태측정센서, 내기상태측정센서에서 제공하는 측정값을 바탕으로 상기 항온항습시스템을 제어하는 제어유닛을 포함하여, 상기 제어유닛에 급기의 상태(온도, 습도)를 설정하는 단계와, 상기 외기상태측정센서, 내기상태측정센서 및 급기상태측정센서로 각각 외기, 내기 및 급기의 상태(온도, 습도)를 측정하여 제어유닛으로 제공하는 단계와, 상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 항온항습시스템은 실내에서 열교환기로 제공되는 내기가 유동하는 내기통로와, 외부에서 열교환기로 제공되는 외기가 유동하고, 외기에 미스트를 선택적으로 분사하는 미스트분사노즐을 포함하는 외기통로와, 상기 열교환기에서 외부로 배출되는 배기가 유동하고, 선택적 구동으로 배기를 외부로 송풍하는 배기송풍유닛을 포함하는 배기통로와, 상기 열교환기에서 실내로 공급되는 급기가 유동하고, 선택적 구동으로 급기를 실내로 송풍하는 급기송풍유닛을 포함하는 급기통로와, 상기 내기통로에서 열교환기로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 내기를 상기 내기통로에서 열교환기로 유동시키는 제1댐퍼와, 상기 내기통로에서 배기통로로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 내기를 상기 내기통로에서 배기통로로 유동시키는 제2댐퍼와, 상기 열교환기에서 배기통로로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 배기를 상기 열교환기에서 배기통로로 유동시키는 제3댐퍼와, 상기 열교환기에서 급기통로로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 배기를 상기 열교환기에서 급기통로로 유동시키는 제4댐퍼와, 상기 열교환기와 급기통로가 통하는 경계상에 구비되어, 열교환기에서 급기통로를 따라 유동하여 실내로 공급되는 급기를 선택적으로 냉각하는 급기쿨링유닛과, 상기 급기쿨링유닛의 일측에 구비되어, 실내로 송풍되는 급기에 선택적으로 가습하는 기화식가습기를 포함할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서, 측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 높고, 측정된 외기의 습도가 설정된 급기의 습도보다 낮으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 미스트 분무 운전모드로 구동하는 단계를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 미스트 분무 운전모드로 구동하는 단계에서, 상기 항온항습시스템의 미스트 분무 운전모드는 상기 제어유닛이 제1댐버, 제3댐퍼를 개방하고, 배기송풍유닛 및 급기송풍유닛을 운전하여, 내기통로 및 외기통로를 통해 인입되는 내기 및 외기가 열교환기로 공급되어, 열교환기에서 내기와 외기의 열교환이 이루어지도록 한 후, 열교환된 배기 및 급기를 배기통로와 급기통로를 통해 실외와 실내로 송풍하는 단계와, 상기 제어유닛이 미스트분사노즐을 구동하여, 외기통로를 통해 인입되는 외기에 미스트를 분사해 잠열에 의해 외기를 냉각하는 단계와, 상기 제어유닛이 급기쿨링유닛을 급기의 온도에 따라 비례 제어하여, 열교환기에서 열교환에 의해 냉각된 급기를 재냉각하는 단계를 포함하여, 실내의 내기를 미스트 분무를 통해 냉각된 외기와의 열교환으로 1차 냉각하고, 급기의 온도에 따라 비례 제어되는 급기쿨링유닛으로 2차 냉각하여, 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급한다.

또한 본 발명에 따른 상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서, 측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 높고, 측정된 외기의 습도가 설정된 급기의 습도보다 높으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 순환 운전모드로 구동하는 단계를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 순환 운전모드로 구동하는 단계에서, 상기 항온항습시스템의 순환 운전모드는 상기 제어유닛이 제1댐버를 개방하고, 급기송풍유닛을 구동하여, 내기통로를 통해 인입되는 내기를 외기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시켜 급기로 전환하여 급기통로를 통해 실내로 송풍하는 단계와, 상기 제어유닛이 급기쿨링유닛을 급기의 온도에 따라 비례 제어하여, 열교환기를 통과한 급기를 냉각하는 단계와, 상기 제어유닛이 기화식가습기를 급기의 상대습도에 따라 비례 제어하여, 열교환기를 통과한 급기를 가습하는 단계를 포함하여, 실내의 내기를 외기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시키고, 급기의 온도에 따라 비례 제어되는 급기쿨링유닛으로 냉각한 후, 급기의 상대습도에 따라 비례 제어되는 기화식가습기로 가습하여 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급한다.

더불어 본 발명에 따른 상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서, 측정된 외기의 상태(온도, 습도)가 설정된 급기의 상태(온도, 습도)와 지정 근사치에 준하면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 전외기 운전모드로 구동하는 단계를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 전외기 운전모드로 구동하는 단계에서, 상기 항온항습시스템의 전외기 운전모드는 상기 제어유닛이 제2댐퍼, 제4댐퍼를 개방하고, 배기송풍유닛 및 급기송풍유닛을 구동하여, 내기통로를 통해 인입되는 내기는 배기통로를 통해 바로 실외로 송풍하고, 외기통로를 통해 인입되는 외기를 내기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시켜 급기로 전환하여 급기통로를 통해 실내로 송풍하는 단계와, 상기 제어유닛이 미스트분사노즐을 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례 제어하여, 외기통로를 통해 인입되는 외기에 미스트를 분사해 외기의 온도 조절 및 습도 조절하는 단계를 포함하여, 실내의 내기를 실외로 바로 송풍하고, 실외의 외기를 내기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시켜, 급기로 전환하여 실내로 공급하며, 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례 제어되는 미스트분사노즐로 인입되는 외기에 미스트를 분사하여, 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급한다.

그리고 본 발명에 따른 상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서, 측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 낮으면, 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 혼합 운전모드로 구동하는 단계를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 혼합 운전모드로 구동하는 단계에서, 상기 항온항습시스템의 혼합 운전모드는 상기 제어유닛이 제1댐버, 제2댐퍼, 제4댐퍼의 개도율을 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례제어하고, 배기송풍유닛 및 급기송풍유닛을 구동하여, 내기통로 를 통해 인입되는 내기 중 일부를 배기통로로 바로 송풍하고, 다른 일부는 열교환기로 공급하여, 외기통로를 통해 인입된 외기와 열교환이 이루어지도록 한 후, 열교환된 배기 및 급기를 급기통로를 통해 실내로 송풍하는 단계와, 상기 제어유닛이 기화식가습기를 급기의 상대습도에 따라 비례 제어하여, 열교환기를 통과한 급기를 가습하는 단계를 포함하여, 실내의 내기 일부를 실외로 바로 송풍하고, 다른 일부는 외기와 혼합한 후, 급기통로에서 급기의 상대습도에 따라 비례 제어되는 기화식가습기로 가습하여 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급한다.

본 발명에 따른 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 내기 및 외기를 열교환기로 서로 간접으로 열교환 시켜, 교차오염의 우려가 없고, 적은 에너지로 실내를 년 중 항시 항온항습으로 유지할 수 있는 효과를 가진다.

둘째, 외기와 내기의 열교환이 효과적으로 이루어지는 구조로 되어 있고, 물의 증발잠열을 이용하여 에너지효율을 향상시킬 수 있어, 사용에너지를 절감할 수 있는 효과를 가진다.

셋째, 측정된 외기 상태(온도, 습도)에 대응하여 효율적인 운전할 수 있기 때문에 운영비용을 절감할 수 있어, 경제적 이득이 발생하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 기후 적응형 항온항습시스템을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 미스트 분무 운전모드에 따라 기후 적응형 항온항습시스템을 유동하는 내기 및 외기의 흐름을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 순환 운전모드에 따라 기후 적응형 항온항습시스템을 유동하는 내기의 흐름을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전외기 운전모드에 따라 기후 적응형 항온항습시스템을 유동하는 내기 및 외기의 흐름을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 혼합 운전모드에 따라 기후 적응형 항온항습시스템을 유동하는 내기 및 외기의 흐름을 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 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.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 기후에 따라 데이터센터의 실내를 항온항습으로 유지하도록 외기의 상태(온도, 습도)와 설정된 급기의 상태(온도, 습도)를 비교하여, 미스트를 분사하여 잠열로 외기를 냉각, 급기의 냉각 및 가습, 선택적인 댐퍼의 온/오프로 내기 및 외기의 유로 변경으로, 설정 급기의 상태(온도, 습도)로 급기를 조절해 실내로 제공하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저 데이터센터의 항온항습시스템(100)을 살펴보면, 데이터 서버 및 데이터베이스가 탑재된 다수의 랙(rack)을 수용하는 데이터센터 실내의 상측을 통해 상기 랙(rack)에서 방출하는 열기로 예열된 내기를 수집하고, 상기 데이터센터 실내의 하부를 통해 항온항습시스템에서 조절된 항온항습 급기를 공급한다.

상기한 항온항습시스템(100)을 보다 상세하게 살펴보면, 상기 항온항습시스템(100)에는 내기, 외기, 배기 및 급기가 유동하는 내기통로(110), 외기통로(120), 배기통로(130), 급기통로(140)와, 상기 내기 및 외기가 서로 간접으로 열교환하는 열교환기(300)를 포함한다.

먼저 상기 내기통로(110)는 실내와 연결되어, 실내에서 인입된 내기를 열교환기(200)로 안내한다.

이때 상기 내기통로(110)의 일측단은 실내와 연결되고, 일측단과 대향진 타측단은 상기 내기통로(110)와 열교환기(200)와의 경계상인 상기 열교환기(200)의 내기인입부와 연결된다.

그리고 상기 내기통로(110)에서 열교환기(200)로 통하는 경계상에는 제1댐퍼(111)가 구비되어, 상기 제1댐퍼(111)의 개폐에 따라 내기를 상기 내기통로(110)에서 열교환기(200)로 유동시킨다.

또한 상기 내기통로(110)에서 배기통로(130)로 통하는 경계상에는 제2댐퍼(112)가 구비되어, 상기 제2댐퍼(112)의 개폐에 따라 내기를 상기 내기통로(110)에서 배기통로(130)로 유동시킨다.

그리고 상기 외기통로(120)는 외부와 상기 열교환기(200)와 연결되어, 외부의 외기를 열교환기(200)로 안내한다.

이때 상기 외기통로(120)에는 미스트분사노즐(121)을 포함하여, 상기 열교환기(200)로 제공되는 외기에 미스트를 선택적으로 분사하는 외기를 잠열로 냉각하고 가습한다.

그리고 상기 열교환기(200)의 하부에는 상기 미스트분사노즐(121)로 공급되는 물이 수용되고, 제어유닛(150)에 의해 구동하는 워터펌프를 포함한다.

또한 상기 배기통로(130)는 외부와 상기 열교환기(200)와 연결되어, 상기 열교환기(200)에서 내기와 열교환을 마친 배기가 배출되도록 외부로 안내한다.

이때 상기 배기통로(130)에는 배기송풍유닛(131)을 배치하여, 상기 배기송풍유닛(131)의 구동에 따라 상기 열교환기(200)에서 내기와 열교환을 마친 배기를 외부로 원활하게 송풍이 이루어지도록 한다.

여기서 상기 배기송풍유닛(131)은 팬이 전동모터에 직결로 연결된 형태로 구성하여, 종래와 같이 벨트를 이용한 종동 송풍유닛보다 동력손실을 절감하는 효과를 가진다.

그리고 상기 급기통로(140)는 상기 열교환기(200)와 실내와 연결되어, 상기 열교환기(200)에서 외기와 열교환되어 냉각된 급기를 실내로 안내한다.

이때 상기 급기통로(140)에는 상기 열교환기(200)에서 외기와 열교환하여 냉각된 급기를 제공받아, 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 선택적으로 급기를 냉각하는 급기쿨링유닛(142)를 구비하고, 상기 급기쿨링유닛(142)의 후방에는 급기송풍유닛(141)을 배치하여, 열교환기(200)에서 외기와 열교환을 마친 급기를 실내로 송풍한다.

여기서 또한 상기 급기송풍유닛(141)은 팬이 전동모터에 직결로 연결된 형태로 구성하여, 종래와 같이 벨트를 이용한 종동 송풍유닛보다 동력손실을 절감하는 효과를 가진다.

그리고 상기 급기쿨링유닛(142) 코일의 횡단면을 유선형으로 형성하여, 코일 후단부에서 공기가 박리되지 않아 급기쿨링유닛(142)의 효율이 증대하고, 공기 저항이 감소하여 송풍기의 정압 손실이 낮아져 운전 동력을 감소시킨다.

또한 상기 급기쿨링유닛(142)의 일측에는 습윤된 가습 엘리멘트에 통과 공기의 현열에 의해 기화증발시키는 기화식가습기(143)가 구비되고, 상기 기화식가습기(143)는 별도의 열원(전기, 가스 etc) 없이 실내로 송풍되는 급기에 선택적으로 가습한다.

그리고 상기 열교환기(200)는 내기가 유동하는 내기유로 및 외기가 유동하는 외기유로를 서로 교차하게 적층하여, 상기 내기 및 외기는 십자흐름(Cross flow)으로 유동시켜, 외기 및 내기의 열교환이 이루어지도록 한다.

상기한 열교환기(200)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 열교환기(200)는 외기 및 내기가 서로 근접하여 간접으로 열교환이 이루어지도록 하는 격판과, 외기의 유로를 제공하는 제1부재, 내기의 유로를 제공하는 제2부재로 구성하는데, 먼저 상기 격판은 판 상으로 적어도 둘 이상의 복수개로 이루어지고, 복수개로 이루진 격판들은 서로 일정 간격을 두고 적층되는 간접열교환기의 구조를 이룬다.

이때 서로 적층된 상기 격판들 사이에는 제1부재 및 제2부재가 교번으로 배치되어, 외기 및 내기의 유로를 제공한다.

여기서 제1부재 및 제2부재는 파형으로 그 상한부 및 하한부가 상기 격판과 접합되어, 파형에 의해 생성된 통로를 통해 외가 통과하는 외기유로 및 내기가 통과하는 내기유로를 형성한다.

이때 상기 제1부재 및 제2부재는 서로의 길이방향이 '+'자 형을 이루도록 교차되게 배치되어, 상기 내기 및 외기는 십자흐름(Cross flow)을 보이고, 외기 및 내기가 외기유로 및 내기유로를 통과함에 따라 외기 및 내기의 열이 상기 격판으로 전도되어, 격판을 통해 외기 및 내기가 서로 열교환 한다.

상기 열교환기(200)에서 배기통로(130)로 통하는 경계상에는 제3댐퍼(201)가 구비되어, 상기 제3댐퍼(201)가 개폐에 따라 배기를 상기 열교환기(200)에서 배기통로(130)로 유동시키고, 상기 열교환기(200)에서 급기통로(140)로 통하는 경계상에는 제4댐퍼(202)가 구비되어, 상기 제4댐퍼(202)가 개폐에 따라 배기를 상기 열교환기(200)에서 급기통로(140)로 유동시킨다.

본 발명에 따른 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법은 외기의 상태(온도, 습도)에 따라 그 제어를 달리 실시하는데, 실내의 내기를 제공받아 외부에서 인입한 외기와 열교환기(200)로 열교환하여, 열교환에 의해 냉각된 급기를 실내로 재공급하는 항온항습시스템(100)과, 급기가 통하는 급기통로(140)에 구비되어, 실내로 재공급되는 급기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 급기상태측정센서와, 외기가 통하는 외기통로(120)에 구비되어, 실외에서 열교환기(200)로 인입되는 외기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 외기상태측정센서와, 내기가 통하는 내기통로(110)에 구비되어, 실내에서 제공되는 내기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 내기상태측정센서 및 상기 급기상태측정센서, 외기상태측정센서, 내기상태측정센서에서 제공하는 측정값을 바탕으로 상기 항온항습시스템(100)을 제어하는 제어유닛(150)을 포함한다.

상기 제어유닛(150)은 상기 내기상태측정센서, 외기상태측정센서 및 급기상태측정센서에서 인가하는 측정값을 바탕으로 구동제어가 가능하게 전기적으로 연결된 제1댐퍼(111), 제2댐퍼(112), 제3댐퍼(201), 제4댐퍼(202)와, 미스트분사노즐(121)과, 배기송풍유닛(131)과, 급기쿨링유닛(142)과, 급기송풍유닛(141) 및 기화식가습기(143)를 제어한다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법의 실시를 단계별로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 a)단계로, 상기 제어유닛(150)에 급기의 상태(온도, 습도)를 설정한다.

상기 설정단계에서 설정되는 급기의 상태(온도, 습도)는 상기 제어유닛(150)이 항온항습시스템(100)을 제어하기 위한 기준으로, 사용자의 설정에 의해 얼마든지 조절이 가능하다.

다음은 b)단계로, 상기 외기상태측정센서, 내기상태측정센서 및 급기상태측정센서로 각각 외기, 내기 및 급기의 상태(온도, 습도)를 측정하여 제어유닛(150)으로 제공한다.

이때 상기 외기상태측정센서, 내기상태측정센서 및 급기상태측정센서에서 측정된 측정값은 실시간으로 제어유닛(150)에 제공되는 것이 바람직하고, 상기 제어유닛(150)에 포함된 메모리부에 시간별로 저장될 수 있다.

다음은 c)단계로, 상기 제어유닛(150)에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛(150)이 항온항습시스템(100)을 제어한다.

이때 상기 c)단계에서 제어유닛(150)은 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로, 항온항습시스템(100)을 미스트 분무 운전모드, 순환 운전모드, 전외기 운전모드, 혼합 운전모드 중 어느 하나의 운전모드로 운전한다.

c)단계에서 상기한 각각의 미스트 분무 운전모드, 순환 운전모드, 전외기 운전모드, 혼합 운전모드 별로 급기의 상태(온도, 습도)를 조절하기 위한 실시를 단계별로 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 2에 도시한 바와 같이 측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 높고, 측정된 외기의 습도가 설정된 급기의 습도보다 낮으면, 상기 제어유닛(150)이 상기 항온항습시스템(100)을 미스트 분무 운전모드로 운전하는데, 상기 항온항습시스템(100)의 미스트 분무 운전모드는 상기 제어유닛(150)이 제1댐버(111), 제3댐퍼(201)를 개방하고, 배기송풍유닛(131) 및 급기송풍유닛(141)을 구동하여, 내기통로(110) 및 외기통로(120)를 통해 인입되는 내기 및 외기가 열교환기(200)로 공급되어, 열교환기(200)에서 내기와 외기의 열교환이 이루어지도록 한 후, 열교환된 배기 및 급기를 배기통로(130)와 급기통로(140)를 통해 실외와 실내로 송풍한다.

이때 상기 제2댐퍼(112) 및 제4댐퍼(202)는 폐쇄된 상태를 유지하고, 상기 제어유닛(150)이 미스트분사노즐(121)을 구동하여, 외기통로(120)를 통해 인입되는 외기에 미스트를 분사해 잠열에 의해 외기를 선 냉각한 후, 열교환기(200)로 공급한다.

또한 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 선택적으로 상기 제어유닛(150)이 급기쿨링유닛(142)을 급기의 온도에 따라 비례 제어하여, 열교환기(200)에서 열교환에 의해 냉각된 급기를 재냉각한다.

따라서 미스트 분무 운전모드는 기온이 높고, 습도가 낮은 기후에서의 운전모드로 실내의 내기를 미스트 분무를 통해 냉각된 외기와의 열교환으로 1차 냉각하고, 급기의 온도에 따라 비례 제어되는 급기쿨링유닛(142)으로 2차 냉각하여, 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급하는 순환 흐름을 보인다.

다음으로 도 3에 도시한 바와 같이 측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 높고, 측정된 외기의 습도가 설정된 급기의 습도보다 높으면, 상기 제어유닛(150)이 상기 항온항습시스템(100)을 순환 운전모드로 운전하는데, 상기 항온항습시스템(100)의 순환 운전모드는 상기 제어유닛(150)이 제1댐버(111)를 개방하고, 급기송풍유닛(141)을 구동하여, 내기통로(110)를 통해 인입되는 내기를 외기와의 열교환 없이 열교환기(200)를 통과시켜 급기로 전환하여 급기통로(140)를 통해 실내로 송풍한다.

이때 상기 제1댐버(111)를 제외한 제2댐퍼(112), 제3댐퍼(201), 제4댐퍼(202)는 폐쇄된 상태를 유지하고, 내기 만을 내기통로(110), 열교환기(200), 급기통로(140)를 통해 실내로 순환시키는 내기의 흐름을 이룬다.

그리고 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 선택적으로 상기 제어유닛(150)이 급기쿨링유닛(142)을 급기의 온도에 따라 비례 제어하여, 열교환기(200)를 통과한 급기를 냉각하고, 상기 제어유닛(150)이 기화식가습기(143)를 급기의 상대습도에 따라 비례 제어하여, 열교환기(200)를 통과한 급기를 가습한다.

따라서 상기 항온항습시스템(100)의 순환 운전모드는 기온이 높고, 습도가 높은 우천과 같은 기후에서의 운전모드로, 실내의 내기를 외기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시키고, 급기의 온도에 따라 비례 제어되는 급기쿨링유닛(142)으로 냉각한 후, 급기의 상대습도에 따라 비례 제어되는 기화식가습기(143)로 가습하여 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급하는 순환 흐름을 보인다.

다음으로 도 4에 도시한 바와 같이 측정된 외기의 상태(온도, 습도)가 설정된 급기의 상태(온도, 습도)와 지정 근사치에 준하면, 상기 제어유닛(150)이 상기 항온항습시스템(100)을 전외기 운전모드로 운전하는데, 상기 항온항습시스템(100)의 전외기 운전모드는 상기 제어유닛(150)이 제2댐퍼(112), 제4댐퍼(202)를 개방하고, 배기송풍유닛(131) 및 급기송풍유닛(141)을 구동하여, 내기통로(110)를 통해 인입되는 내기는 배기통로(130)를 통해 바로 실외로 송풍하고, 외기통로(120)를 통해 인입되는 외기를 내기와의 열교환 없이 열교환기(200)를 통과시켜 급기로 전환하여 급기통로(140)를 통해 실내로 송풍한다.

이때 상기 제1댐퍼(111) 및 제3댐퍼(201)는 폐쇄된 상태를 유지하고, 실내에서 인입되는 내기를 외부로 바로 송풍하고, 외기를 급기로 전환하여 급기통로(140)를 통해 실내로 송풍한다.

그리고 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 선택적으로 상기 제어유닛(150)이 미스트분사노즐(121)을 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례 제어하여, 외기통로를 통해 인입되는 외기에 미스트를 분사해 외기의 온도 조절 및 습도 조절한다.

따라서 상기 항온항습시스템(100)의 전외기 운전모드는 기온과 습도가 실내와 유사한 기후에서의 운전모드로 실내의 내기를 실외로 바로 송풍하고, 실외의 외기를 내기와의 열교환 없이 열교환기(200)를 통과시켜, 급기로 전환하여 실내로 공급하며, 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례 제어되는 미스트분사노즐(121)로 인입되는 외기에 미스트를 분사하여, 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급한다.

또한 도 5에 도시한 바와 같이 측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 낮으면, 상기 제어유닛(150)이 상기 항온항습시스템(100)을 혼합 운전모드로 운전하는데, 상기 항온항습시스템(100)의 혼합 운전모드는 상기 제어유닛(150)이 제1댐버(111), 제2댐퍼(112), 제4댐퍼(202)의 개도율을 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례제어하고, 배기송풍유닛(131) 및 급기송풍유닛(141)을 구동하여, 내기통로 (110)를 통해 인입되는 내기 중 일부를 배기통로(130)로 바로 송풍하고, 다른 일부는 열교환기(200)로 공급하여, 외기통로(120)를 통해 인입된 외기와 열교환이 이루어지도록 한 후, 열교환된 배기 및 급기를 급기통로(140)를 통해 실내로 송풍한다.

이때 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 선택적으로 상기 제어유닛(150)이 기화식가습기(143)를 급기의 상대습도에 따라 비례 제어하여, 열교환기(200)를 통과한 급기를 가습한다.

따라서 상기 항온항습시스템(100)의 혼합 운전모드는 외부의 기온이 실내의 온도보다 낮은 기후에서의 운전모드로, 실내의 내기 일부를 실외로 바로 송풍하고, 다른 일부는 외기와 혼합한 후, 급기통로(140)에서 급기의 상대습도에 따라 비례 제어되는 기화식가습기(143)로 가습하여 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 항온항습시스템 110: 내기통로
111: 제1댐퍼 112; 제2댐퍼
120: 외기통로 121: 미스트분사노즐
130: 배기통로 131: 배기송풍유닛
140: 급기통로 141: 급기송풍유닛
142: 급기쿨링유닛 143: 기화식가습기
150: 제어유닛 200: 열교환기
201: 제3댐퍼 202: 제4댐퍼

Claims (10)

1. 실내의 내기를 제공받아 외부에서 인입한 외기와 열교환기로 열교환하여, 열교환에 의해 냉각된 급기를 실내로 재공급하는 항온항습시스템과; 급기가 통하는 급기통로에 구비되어, 실내로 재공급되는 급기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 급기상태측정센서와; 외기가 통하는 외기통로에 구비되어, 실외에서 열교환기로 인입되는 외기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 외기상태측정센서와; 내기가 통하는 내기통로에 구비되어, 실내에서 제공되는 내기의 상태(온도, 습도)를 측정하는 내기상태측정센서; 및 상기 급기상태측정센서, 외기상태측정센서, 내기상태측정센서에서 제공하는 측정값을 바탕으로 상기 항온항습시스템을 제어하는 제어유닛;을 포함하는 항온항습시스템을 제어함에 있어서,
   상기 제어유닛에 급기의 상태(온도, 습도)를 설정하는 단계;
   상기 외기상태측정센서, 내기상태측정센서 및 급기상태측정센서로 각각 외기, 내기 및 급기의 상태(온도, 습도)를 측정하여 제어유닛으로 제공하는 단계;
   상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계;를 포함하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 항온항습시스템은
   실내에서 열교환기로 제공되는 내기가 유동하는 내기통로와;
   외부에서 열교환기로 제공되는 외기가 유동하고, 외기에 미스트를 선택적으로 분사하는 미스트분사노즐을 포함하는 외기통로와;
   상기 열교환기에서 외부로 배출되는 배기가 유동하고, 선택적 구동으로 배기를 외부로 송풍하는 배기송풍유닛을 포함하는 배기통로와;
   상기 열교환기에서 실내로 공급되는 급기가 유동하고, 선택적 구동으로 급기를 실내로 송풍하는 급기송풍유닛을 포함하는 급기통로와;
   상기 내기통로에서 열교환기로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 내기를 상기 내기통로에서 열교환기로 유동시키는 제1댐퍼와;
   상기 내기통로에서 배기통로로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 내기를 상기 내기통로에서 배기통로로 유동시키는 제2댐퍼와;
   상기 열교환기에서 배기통로로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 배기를 상기 열교환기에서 배기통로로 유동시키는 제3댐퍼와;
   상기 열교환기에서 급기통로로 통하는 경계상에 구비되어, 개폐에 따라 배기를 상기 열교환기에서 급기통로로 유동시키는 제4댐퍼와;
   상기 열교환기와 급기통로가 통하는 경계상에 구비되어, 열교환기에서 급기통로를 따라 유동하여 실내로 공급되는 급기를 선택적으로 냉각하는 급기쿨링유닛과;
   상기 급기쿨링유닛의 일측에 구비되어, 실내로 송풍되는 급기에 선택적으로 가습하는 기화식가습기;를 포함하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서,
   측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 높고, 측정된 외기의 습도가 설정된 급기의 습도보다 낮으면,
   상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 미스트 분무 운전모드로 구동하는 단계;를 포함하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 미스트 분무 운전모드로 구동하는 단계에서,
   상기 항온항습시스템의 미스트 분무 운전모드는
   상기 제어유닛이 제1댐버, 제3댐퍼를 개방하고, 배기송풍유닛 및 급기송풍유닛을 구동하여, 내기통로 및 외기통로를 통해 인입되는 내기 및 외기가 열교환기로 공급되어, 열교환기에서 내기와 외기의 열교환이 이루어지도록 한 후, 열교환된 배기 및 급기를 배기통로와 급기통로를 통해 실외와 실내로 송풍하는 단계와,
   상기 제어유닛이 미스트분사노즐을 구동하여, 외기통로를 통해 인입되는 외기에 미스트를 분사해 잠열에 의해 외기를 냉각하는 단계와,
   상기 제어유닛이 급기쿨링유닛을 급기의 온도에 따라 비례 제어하여, 열교환기에서 열교환에 의해 냉각된 급기를 재냉각하는 단계;를 포함하여,
   실내의 내기를 미스트 분무를 통해 냉각된 외기와의 열교환으로 1차 냉각하고, 급기의 온도에 따라 비례 제어되는 급기쿨링유닛으로 2차 냉각하여, 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서,
   측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 높고, 측정된 외기의 습도가 설정된 급기의 습도보다 높으면,
   상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 순환 운전모드로 구동하는 단계;를 포함하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 순환 운전모드로 구동하는 단계에서,
   상기 항온항습시스템의 순환 운전모드는
   상기 제어유닛이 제1댐버를 개방하고, 급기송풍유닛을 구동하여, 내기통로를 통해 인입되는 내기를 외기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시켜 급기로 전환하여 급기통로를 통해 실내로 송풍하는 단계와,
   상기 제어유닛이 급기쿨링유닛을 급기의 온도에 따라 비례 제어하여, 열교환기를 통과한 급기를 냉각하는 단계와;
   상기 제어유닛이 기화식가습기를 급기의 상대습도에 따라 비례 제어하여, 열교환기를 통과한 급기를 가습하는 단계;를 포함하여,
   실내의 내기를 외기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시키고, 급기의 온도에 따라 비례 제어되는 급기쿨링유닛으로 냉각한 후, 급기의 상대습도에 따라 비례 제어되는 기화식가습기로 가습하여 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서,
   측정된 외기의 상태(온도, 습도)가 설정된 급기의 상태(온도, 습도)와 지정 근사치에 준하면,
   상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 전외기 운전모드로 구동하는 단계;를 포함하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 전외기 운전모드로 구동하는 단계에서,
   상기 항온항습시스템의 전외기 운전모드는
   상기 제어유닛이 제2댐퍼, 제4댐퍼를 개방하고, 배기송풍유닛 및 급기송풍유닛을 구동하여, 내기통로를 통해 인입되는 내기는 배기통로를 통해 바로 실외로 송풍하고, 외기통로를 통해 인입되는 외기를 내기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시켜 급기로 전환하여 급기통로를 통해 실내로 송풍하는 단계와,
   상기 제어유닛이 미스트분사노즐을 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례 제어하여, 외기통로를 통해 인입되는 외기에 미스트를 분사해 외기의 온도 조절 및 습도 조절하는 단계;를 포함하여,
   실내의 내기를 실외로 바로 송풍하고, 실외의 외기를 내기와의 열교환 없이 열교환기를 통과시켜, 급기로 전환하여 실내로 공급하며, 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례 제어되는 미스트분사노즐로 인입되는 외기에 미스트를 분사하여, 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
9. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어유닛에서 설정된 급기의 상태(온도, 습도) 기준값 및 측정된 외기, 내기, 급기의 상태(온도, 습도) 비교하여 비교값을 토대로 상기 제어유닛이 항온항습시스템을 제어하는 단계에서,
   측정된 외기의 온도가 설정된 급기의 온도보다 낮으면,
   상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 혼합 운전모드로 구동하는 단계;를 포함하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.
   
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어유닛이 상기 항온항습시스템을 혼합 운전모드로 구동하는 단계에서,
    상기 항온항습시스템의 혼합 운전모드는
    상기 제어유닛이 제1댐버, 제2댐퍼, 제4댐퍼의 개도율을 급기의 상태(온도, 습도)에 따라 비례제어하고, 배기송풍유닛 및 급기송풍유닛을 구동하여, 내기통로 를 통해 인입되는 내기 중 일부를 배기통로로 바로 송풍하고, 다른 일부는 열교환기로 공급하여, 외기통로를 통해 인입된 외기와 열교환이 이루어지도록 한 후, 열교환된 배기 및 급기를 급기통로를 통해 실내로 송풍하는 단계와,
    상기 제어유닛이 기화식가습기를 급기의 상대습도에 따라 비례 제어하여, 열교환기를 통과한 급기를 가습하는 단계;를 포함하여,
    실내의 내기 일부를 실외로 바로 송풍하고, 다른 일부는 외기와 혼합한 후, 급기통로에서 급기의 상대습도에 따라 비례 제어되는 기화식가습기로 가습하여 설정된 급기의 상태(온도, 습도)로 조절된 급기를 실내로 공급하는 기후 적응형 항온항습시스템 제어방법.

Images