KR20180003341U - 열교환 환기시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 필터링모듈이 구비된 열교환 환기시스템은, 케이스의 내부 공간 일부를 구획하여 재순환유로를 형성하는 격벽패널과, 상기 격벽패널에 구비되어 상기 재순환유로와 외기공급공간이 선택적으로 연통되도록 하는 재순환댐퍼와, 상기 재순환유로으로 유입된 실내공기를 여과하는 필터수단으로 구성된 내부필터링모듈을 포함하여 이루어진다.
상기 격벽패널은 상기 케이스의 서로 대향하는 측벽에 대하여 그 양단이 각각 끼워지는 방식으로 장착되며, 격벽패널에는 케이스 내의 내기배출공간과 재순환유로가 연통되도록 하는 통기구가 형성된다.
상기 필터수단은 프리필터(pre-filter) 및 상기 프리필터와 밀착배치된 메인필터로 구성되며, 상기 메인필터로서는 미세입자포집 기능을 갖는 헤파필터 또는 미세입자포집 기능과 탈취 기능이 조합된 컴비네이션필터가 사용된다.
이와 같은 본 고안에 따른 열교환 환기시스템에 의하면, 일반 환기모드, 바이패스 환기모드, 재순환 모드의 선별적 사용이 가능함과 더불어 재순환 모드 작동시에 열교환기와 필터부를 교체하는 번거로움을 피할 수 있기 때문에 사용편의성이 향상된다는 이점이 있다.

Description

열교환 환기시스템{heat exchange ventilation unit}

본 고안은 필터링모듈에 의하여 실내공기를 순환하여 정화시키는 재순환 모드의 작동이 효율적으로 이루어질 수 있는 열교환 환기시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 실내의 탁한 공기를 외부로 배출시키고 실외의 신선한 공기를 실내로 공급할 수 있도록 하는 다양한 형태의 환기시스템이 사용되어 왔다.

한편 하절기 및 동절기와 같이 실내와 실외의 기온차가 큰 계절에는 실내공간의 쾌적한 온도유지를 위하여 냉방 및 난방을 가동하는 것이 일반적인데, 이때 환기시스템에 의해 실외의 공기가 그대로 실내로 유입되면, 실내의 냉난방 효율이 저하되므로 에너지 낭비가 심하다고 볼 수 있다.

이러한 문제를 조금이라도 줄이기 위하여 실외공기가 실내로 유입되기에 앞서, 배출되는 실내공기와 열교환되도록 함으로써, 온도차로 인한 냉난방부하의 증가요인이 감소되도록 하는 이른바 열교환식 환기시스템이 사용되고 있다.

종래의 일반적인 열교환식 환기시스템는, 내부공간을 형성하는 케이스과, 케이스의 실외측면에 구비되는 외기흡입포트와 내기배출포트, 케이스의 실내측면에 구비되는 외기공급포트와 내기흡입포트, 케이스 내에 구비되는 열교환기 및 다수개의 송풍팬으로 이루어진다.

여기서, 각 포트의 명칭의미는 다음과 같다.

1) 외기흡입포트(OA 포트): 실외공기가 케이스내로 흡입되는 포트

2) 내기배출포트(EA 포트): 케이스내로 흡입된 실내공기가 실외로 배출되는 포트

3) 외기공급포트(SA 포트): 케이스내로 흡입된 실외공기가 실내로 공급되는 포트

4) 내기흡입포트(RA 포트): 실내공기가 케이스내로 흡입되는 포트

이와 같은 종래의 열교환식 환기시스템은 기본적으로 외기흡입포트에서 외기공급포트로 이어지는 이른바 흡기유로와, 내기흡입포트에서 내기배출포트로 이어지는 배기유로가 케이스내의 열교환기에서 교차하는 구성을 이루게 된다.

따라서, 하절기와 같이 실내에 냉방이 가동되는 계절에는, 흡기유로를 통해 실내측으로 유입되는 실외의 더운공기가, 배기유로를 통해 실외측으로 배출되는 실내의 차가운 공기와 열교환되어 그 온도가 낮아진 상태에서 실내로 유입된다.

반대로, 동절기와 같이 실내에 난방이 가동되는 계절에는 흡기유로를 통해 실내측으로 유입되는 실외의 차거운 공기가, 배기유로를 통해 실외측으로 배출되는 실내의 따뜻한 공기와 열교환되어 그 온도가 높아진 상태에서 실내로 유입된다.

이에 따라 겨울철에서는 실내로 유입되는 실외공기의 온도를 높여서 난방손실을 줄이고, 여름철에는 실내로 유입되는 실외공기의 온도를 낮추어서 냉방손실을 줄이는 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 초봄이나 늦여름과 같은 간절기에는 실외공기의 온도 조건이 실내공기의 온도 조건보다 생활하기에 좋은 온도를 형성하고 있으므로 외기를 그대로 유입하여 별도의 냉방비용이 들지 않도록 하기 위한 방식이 필요하나, 종래의 열교환식 환기시스템에 의하면 실외공기와 실내공기가 강제적으로 열교환되기 때문에 이러한 요건을 만족시키지 못한다는 문제점이 있었다.

때문에 이러한 문제점을 해결하기 위하여 바이패스 유로가 구비된 이른바 바이패스식 열교환 환기시스템이 안출된 바 있다.

종래의 바이패스식 열교환 환기시스템은 케이스의 내부에, 열교환기를 거치지 않으면서, 외기흡입포트로부터 외기배출포트로 이어지는 바이패스 유로를 구성하여, 외기흡기포트와 바이패스 유로가 선택적으로 연통되도록 하고 있다.

이러한 종래기술에 의하면 열교환 유로가 열리고 바이패스 유로가 닫히는 일반 환기모드, 열교환 유로가 닫히고 바이패스 유로가 열리는 바이패스 환기모드가 댐퍼의 작동에 의해 선택적으로 전환되도록 함으로써 필요에 따라 환기시에 실내공기와 실외공기가 강제적으로 열교환되는 것을 피할 수 있게 된다.

한편, 최근 들어 황사나 미세먼지의 발생빈도가 농도가 점차 높아지고 있는데, 황사가 미세먼지의 농도가 높을 때에는 가급적 외기가 실내로 유입되지 않도록 하는 것이 실내공기의 오염을 막을 수 있는 방법이라고 볼 수 있다.

그러나, 환기를 하지 않은 상태가 지속되면, 실내에서 발생되는 미세먼지들이 부유하는 현상 및 실내의 이산화탄소 농도가 높아지고, 특히 가스조리기구 등을 사용함으로써 발생하는 유해가스가 배출되지 않는 현상 등으로 인하여 실내공기의 오염이 가속된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 환기를 하지 않고도 실내공기를 정화하는 재순환기능을 갖는 환기시스템이 안출된 바 있으며, 이의 종래기술로서 특허등록 제10-0690987호(명칭: 환기유니트를 이용한 공기청정시스템, 출원인: 임형선)가 있다.

이러한 종래기술에 의하면 기존의 열교환 기능 이외에 실내공기가 재순환되는 과정에서 필터부에 의해 새집증후군을 초래하는 유해성분이 여과되도록 함으로써 실내공기의 청정도를 높일 수 있으며, 이 같은 특성상 실내로 유입된 오염물질의 여과 또한 가능하게 된다.

그러나 이러한 종래기술에 의하면 실내공기를 재순환시키기 위해서는 충분한 여과작동이 이루어지도록 열교환기를 대용량의 필터부로 교체하여 사용해야 하는데, 이를 위해서는 열교환기의 케이스를 열고 열교환기를 탈거한후에 필터부를 장착하는 복잡한 과정을 거쳐야 하므로 그 작업이 매우 번거롭다는 문제점이 있었다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 열교환기와 필터부를 교체할 필요없이 필터링모듈에 의하여 재순환 모드의 작동이 가능해지는 열교환 환기시스템의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 고안에 따른 열교환 환기시스템은, 케이스의 내부 공간 일부를 구획하여 재순환유로를 형성하는 격벽패널과, 상기 격벽패널에 구비되어 상기 재순환유로와 외기공급공간이 선택적으로 연통되도록 하는 재순환댐퍼와, 상기 재순환유로으로 유입된 실내공기를 여과하는 필터수단으로 구성된 내부필터링모듈을 포함하여 이루어진다.

상기 격벽패널은 상기 케이스의 서로 대향하는 측벽에 대하여 그 양단이 각각 끼워지는 방식으로 장착되며, 격벽패널에는 케이스 내의 내기배출공간과 재순환유로가 연통되도록 하는 통기구가 형성된다.

상기 필터수단은 프리필터(pre-filter) 및 상기 프리필터와 밀착배치된 메인필터로 구성되며, 상기 메인필터로서는 미세입자포집 기능을 갖는 헤파필터 또는 미세입자포집 기능과 탈취 기능이 조합된 컴비네이션필터가 사용된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 따른 열교환 환기시스템에 의하면, 일반 환기모드, 바이패스 환기모드, 재순환 모드의 선별적 사용이 가능함과 더불어 대용량의 필터를 적용할 수 있는 특성상, 종래와 같이 재순환 모드 작동시에 열교환기와 필터부를 교체하는 번거로움을 피할 수 있기 때문에 사용편의성이 향상된다는 이점이 있다.

도 1: 본 고안에 따른 열교환 환기시스템의 구성을 나타낸 분해사시도
도 2a: 본 고안에 따른 열교환 환기시스템의 일반 환기모드에서의 공기흐름을 나타낸 예시도
도 2b: 본 고안에 따른 열교환 환기시스템의 바이패스 환기모드에서의 공기흐름을 나타낸 예시도
도 2c: 본 고안에 따른 열교환 환기시스템의 재순환모드에서의 공기흐름을 나타낸 예시도

이하, 본 고안을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도 1 부터 도 2c 까지 참조로 하여 상세하게 설명한다.

본 고안의 다른 실시예에 따른 열교환 환기시스템은, 도 1에 나타난 것과 같이 케이스(20)와, 상기 케이스(20) 내에 구비되는 열교환기(30)와, 상기 케이스(20) 내로 실외공기를 흡입하여 실내측으로 공급하는 흡입송풍기(32)와, 상기 케이스(20) 내로 실내공기를 흡입하여 실외측으로 배출하는 배출송풍기(34), 상기 케이스(20) 내에서 열교환기(30)의 하방에 구성되어 상기 열교환기(30)를 거치지 않고 내기흡입공간(16a)과 내기배출공간(14a)이 연통되도록 하는 바이패스유로를 구성하는 바이패스커버(도면상 열교환기에 가려서 안보임), 내기흡입포트(16)와 바이패스유로가 선택적으로 연통되도록 하는 바이패스댐퍼(26)와, 상기 케이스(20) 내에 재순환유로(50a)를 형성하고 상기 재순환유로(50a)로 유입된 실내공기를 여과하는 내부필터링모듈(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 내부필터링모듈(50)은 상기 케이스(20) 내에 장착되어, 케이스(20)의 내부 공간 일부를 구획하여 재순환유로(50a)를 형성하는 격벽패널(52)과, 상기 격벽패널(52)에 구비되어 상기 재순환유로(50a)와 케이스(20) 내의 외기공급공간(18a)이 선택적으로 연통되도록 하는 재순환댐퍼(54)와, 상기 재순환유로(50a) 측으로 유입된 실내공기를 여과하는 필터수단으로 구성된다.

상기 내부필터링모듈(50)은 상기 격벽패널(52)이 상기 케이스(20)에 분리 가능하게 부착되는 방식으로 설치되며, 예시적으로 상기 격벽패널(52)은 상기 케이스(20)의 서로 대향하는 측벽에 대하여 그 양단이 각각 끼워지는 방식으로 장착될 수 있다.

상기 격벽패널(52)에는 케이스(20) 내의 내기배출공간(14a)과 재순환유로(50a)가 연통되도록 하는 통기구(52a)가 형성되며, 상기 필터수단은 프리필터(pre-filter)(551) 및 상기 프리필터(551)와 밀착배치된 메인필터(552)로 구성된다.

상기 메인필터(552)로서는 미세입자포집 기능을 갖는 헤파필터 또는 미세입자포집 기능과 탈취 기능이 조합된 컴비네이션필터 등이 사용될 수 있다.

상기 필터수단을 구성하는 프리필터(551)와 메인필터(552)는 순차적으로 상기 통기구(52a)와 근접하여 배치된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 열교환 환기시스템은 일반 환기모드, 바이패스 환기모드, 재순환 모드의 3가지 모드로 구분되어 작동되는데, 각 모드별 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.

1) 일반 환기모드에서는, 상기 바이패스댐퍼(26)에 의해 바이패스 유로가 차단된 상태에서, 실내공기가 내기흡입포트(16)를 통하여 내기흡입공간(16a)으로 흡입되고 열교환기(30)를 거쳐서 내기배출포트(14)를 통하여 실외로 배출된다.(도 2a 참조)

그리고, 이와 더불어 외기흡입포트(12)를 통하여 외기흡입공간(12a)으로 흡입된 실외공기 또한 상기 열교환기(30)를 거치면서 실내공기와 열교환된 다음 외기공급포트(18)를 통하여 실내로 공급된다.

일반 환기모드는 열교환 환기시스템이 통상적으로 수행하는 기본적인 작동모드라고 볼 수 있으며, 케이스(20) 내로 유입되는 실외공기가 케이스(20)내의 필터를 통과하게 됨으로써 실외공기에 섞여있는 미세먼지나 황사 등의 오염물질이 여과된 다음에 실내로 공급된다.

일반 환기모드에서 상기 재순환댐퍼(54)는 닫힌 상태를 유지하게 됨으로써 재순환유로(50a)를 통한 공기유동은 이루어지지 않는다.

2) 바이패스 환기모드에서는, 상기 바이패스댐퍼(26)에 의해 바이패스유로가 개방되고, 내기흡입공간(16a)이 차단된 상태에서 실내공기가 내기흡입포트(16)를 통하여 바이패스유로로 유입되어 열교환기(30)를 거치지 않고 내기배출포트(14)를 통하여 실외로 배출된다.(도 2b 참조)

이때, 외기흡입포트(12)를 통하여 케이스(20) 내로 흡입된 실외공기는 열교환기(30)를 거쳐서 외기공급포트(18)를 통해 실내로 공급되지만, 실내로 공급되는 실외공기와, 실외로 배출되는 실내공기가 서로 열교환되지 않는다.

따라서, 바이패스 환기모드는 열교환작용이 필요없는 간절기 등에 단순 환기를 위하여 유용하게 사용되는 모드라고 볼 수 있다.

바이패스 환기모드에서도 상기 재순환댐퍼(54)는 닫힌 상태를 유지하게 됨으로써 재순환유로(50a)를 통한 공기유동은 이루어지지 않는다.

3) 재순환 모드에서는, 바이패스유로가 개방된 상태에서, 내기배출포트(14)가 닫히고, 재순환댐퍼(54)는 개방되며, 외기흡입포트(12)는 닫힌상태가 된다.

따라서, 상기 내기흡입포트(16)를 통하여 케이스(20) 내로 흡입된 실내공기가 열교환기(30)를 거치지 않고 바이패스유로를 거쳐서 내기배출공간(14a)으로 유입된 다음 상기 격벽패널(52)에 형성된 통기구(20a)를 통해서 재순환유로(50a) 측으로 유입된다.

재순환유로(50a) 측으로 유입되는 실내공기는 필터수단을 구성하는 프리필터(551)와 메인필터(552)를 순차적으로 거치면서 여과된 다음. 재순환댐퍼(54)를 통하여 케이스(20) 내의 외기공급공간(18a)으로 유입된 후에 외기공급포트(18)로부터 실내측으로 공급된다.(도 2c 참조)

재순환 모드에서는 실외공기가 실내로 유입되지 않기 때문에 외부의 오염물질이 실내로 유입되어 실내공기가 더 이상 오염되는 현상이 방지되며, 실내공기가 재순환하면서 내부필터링모듈(50)의 프리필터(551)와 메인필터(552)를 거쳐서 반복적으로 여과됨으로써 실내공기의 청정도가 향상된다.

12: 외기흡입포트 14: 내기배출포트
16: 내기흡입포트 18: 내기공급포트
20: 케이스 26: 바이패스 댐퍼
30: 열교환기 50: 내부필터링모듈
50a: 재순환유로 52: 격벽패널
54: 재순환댐퍼 551: 프리필터
552: 메인필터

Claims (5)

1. 실외측면에 외기흡입포트와 내기배출포트가 구비되고,
   실내측면에 내기흡입포트와 외기공급포트가 구비되며,
   상기 외기흡입포트와 연통되는 외기흡입공간,
   상기 내기배출포트와 연통되는 내기배출공간,
   상기 내기흡입포트와 연통되는 내기흡입공간,
   상기 외기공급포트와 연통되는 외기공급공간을 그 내부에 구성하는 케이스;
   상기 케이스 내에 구비되는 열교환기;
   상기 케이스 내로 실외공기를 흡입하여 실내측으로 공급하는 흡입송풍기와, 상기 케이스 내로 실내공기를 흡입하여 실외측으로 배출하는 배출송풍기;
   상기 케이스 내에서 열교환기의 하방에 구성되어 상기 열교환기를 거치지 않고 내기흡입공간과 내기배출공간이 연통되도록 하는 바이패스유로를 구성하는 바이패스커버;
   상기 내기흡입포트와 바이패스유로가 선택적으로 연통되도록 하는 바이패스댐퍼;
   상기 케이스 내에 장착되어, 케이스의 내부 공간 일부를 구획하여 재순환유로를 형성하는 격벽패널과, 상기 격벽패널에 구비되어 상기 재순환유로와 외기공급공간이 선택적으로 연통되도록 하는 재순환댐퍼와, 상기 재순환유로으로 유입된 실내공기를 여과하는 필터수단으로 구성된 내부필터링모듈
   을 포함하여 이루어지는 열교환 환기시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부필터링모듈은 상기 격벽패널이 상기 케이스에 분리 가능하게 부착되는 방식으로 설치되는 것
   을 특징으로 하는 열교환 환기시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 격벽패널에는 케이스 내의 내기배출공간과 재순환유로가 연통되도록 하는 통기구가 형성되는 것
   을 특징으로 하는 열교환 환기시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 필터수단은 프리필터(pre-filter) 및 상기 프리필터와 밀착배치된 메인필터로 구성되며, 상기 메인필터로서는 미세입자포집 기능을 갖는 헤파필터가 사용되는 것을 특징으로 하는 열교환 환기시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 메인필터로서는 미세입자포집 기능과 탈취 기능이 조합된 컴비네이션필터가 사용되는 것을 특징으로 하는 열교환 환기시스템.

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