KR20190013430A - 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환기를 위해 실외로 배기되는 실내 공기와 냉난방을 위해 급기되는 실외 공기가 서로 열교환이 이루어져 실외로 배출되는 에너지를 회수하여 냉난방 효율 향상 및 에너지 절약이 가능한, 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 실내 환기 덕트 시스템은, 실내 공기를 흡기하는 환기팬과, 흡기된 실내 공기를 실외로 배기하는 배기관으로 이루어진 환기라인; 및 실외 공기를 흡기하는 공조팬과, 흡기된 실외 공기를 냉난방용 열교환기로 공급하는 공급관과, 열교환된 공기를 실내로 공급하는 송풍관으로 이루어진 공조라인;을 포함하여 이루어지되, 상기 배기관과 상기 공급관은 배기되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템{AIR VENTILATION DUCT SYSTEM}

본 발명은 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 환기를 위해 실외로 배기되는 실내 공기와 냉난방을 위해 급기되는 실외 공기가 서로 열교환이 이루어져 실외로 배출되는 에너지를 회수하여 냉난방 효율 향상 및 에너지 절약이 가능한, 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템에 관한 것이다.

공장 등의 대형 건물에 대한 공조와 환기를 동시에 수행할 수 있는 환기 겸용 복합 공조장치가 개발되어 있다.

도 5는 종래의 환기 겸용 복합 공조장치를 개략적으로 도시한 구성도로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 환기 겸용 복합 공조장치는, 본체(1)의 내부에 공조(냉방 또는 난방)를 위한 냉난방용 열교환기(2)와, 실내로부터 오염된 실내 공기(이하 실내 공기로 통칭함.)를 실외로 배기되도록 하는 배기팬(3)과, 실외로부터 유입된 신선한 실외 공기(이하 실외 공기로 통칭함.)가 상기 냉난방용 열교환기(2)를 거쳐 실내로 공급되도록 하는 공조팬(4)이 설치되어 있다.

이러한 종래의 환기 겸용 복합 공조장치는, 배기팬(3)의 작동에 의해 실내에서 흡기된 실내 공기가 실외로 배출됨과 동시에, 공조팬(4)의 작동에 의해 실외에서 흡기된 실외 공기가 냉난방용 열교환기(2)를 거치면서 열교환이 이루어져 냉각 또는 가열된 후 실내로 급기된다.

이때 냉난방용 열교환기로 공급되는 공기는 냉방 시 온도가 낮고, 난방 시 온도가 높아야, 냉난방용 열교환기를 거치면서 발생하는 열교환 효율이 높아져 냉난방에 사용되는 에너지를 절감할 수 있음은 주지의 사실이다.

그러나 하절기에 실외 공기의 온도가 높고, 동절기에 실외 공기의 온도가 낮은 것이 당연하므로, 각 절기마다 냉난방을 위한 열교환 효율이 떨어질 수밖에 없어 건물 공조에 많은 에너지가 사용되고 있다.

특히 동남아와 같은 기후를 갖는 지역에서는, 1년 내내 실외 공기가 고온다습하게 유지되므로, 공조를 위해 흡기되는 실외 공기의 온도가 매우 높아(평균 40℃ 내외) 냉방을 위한 열교환 효율이 매우 떨어질 수밖에 없다.

한편 이러한 종래의 환기 겸용 복합 공조장치는 실내의 냉난방 공조와 동시에 환기가 이루어지므로, 일정 시간 이상 냉난방에 사용된 실내 공기를 실외로 그냥 배출하게 되는데, 이때 하절기 냉방된 실내 공기 또는 동절기 난방된 실내 공기가 배출되면서 냉난방에 필요한 열에너지도 함께 배출되어, 그만큼 냉난방 공조에 필요한 에너지의 사용량이 증가될 수밖에 없는 문제점이 있다.

참고로 환기 겸용 복합 공조장치와 관련된 기술로는 등록특허 제10-0902502호, 등록특허 제10-0567416호 등이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

환기를 위해 실외로 배출되는 실내 공기의 열에너지를 실내로 흡기되는 실외 공기가 회수하여 냉난방의 목적에 맞게 실외 공기를 적정한 온도로 냉각 또는 가열시킨 후 열교환기로 공급되도록 함으로써, 열교환기에서의 열교환 효율을 향상시키고 이에 따라 냉난방에 필요한 에너지 사용량을 절감할 수 있는, 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 실내 환기 덕트 시스템은,

실내 공기를 흡기하는 환기팬과, 흡기된 실내 공기를 실외로 배기하는 배기관으로 이루어진 환기라인; 및

실외 공기를 흡기하는 공조팬과, 흡기된 실외 공기를 냉난방용 열교환기로 공급하는 공급관과, 열교환된 공기를 실내로 공급하는 송풍관으로 이루어진 공조라인;을 포함하여 이루어지되,

상기 배기관과 상기 공급관은 배기되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 실내 환기 덕트 시스템에서,

상기 배기관 및 상기 공급관은 모두 열전도성 금속 재질로 이루어져, 배기관과 공급관이 물리적으로 접촉되어 배기되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 실내 환기 덕트 시스템에서,

상기 배기관은 상기 공급관의 둘레를 감싸도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 실내 환기 덕트 시스템에서,

상기 배기관은 입구측 끝단부를 밀폐시키는 마감재가 구비되고,

상기 공급관은 상기 배기관을 관통하여 출구가 상기 마감재 측으로 개구되도록 설치되어 있되,

실외 공기의 급기가 시작되는 상기 열교환기의 급기관 입구는, 상기 마감재가 구비된 배기관의 입구측 끝단부에 연결되어 상기 공급관과 연통하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템은, 환기를 위해 실외로 배출되는 실내 공기에 포함된 열에너지를 회수하여 냉난방의 목적에 맞게 실외 공기를 적정 온도로 냉각 또는 가열시켜 열교환기에 공급함으로써, 열교환기에서의 열교환 효율을 높여 냉난방 공조에 필요한 에너지를 절약할 수 있고,

실내 공기와 실외 공기의 열교환 시 별도의 열교환기를 사용하지 않고 열전도성 금속 재질의 배관을 물리적으로 접촉시켜 열교환이 이루어져 시공비용을 절감할 수 있고,

배기관이 공급관의 둘레를 감싸도록 설치되어 배기관과 공급관의 물리적 접촉 면적을 최대한으로 확보하면서, 열교환기의 급기관 입구를 마감재가 구비된 배기관의 입구측 끝단부에 연결하여 열회수율을 최대한으로 높여, 배기관 및 공급관의 길이를 길게 할수록 실내 공기와 실외 공기의 열교환 효율이 더욱 향상되어 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실내 환기 덕트 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2a, 도 2b, 도 2c는 본 발명의 배기관, 공급관, 급기관의 연결 구조를 개략적으로 도시한 도면들.
도 3은 본 발명의 지그재그 방식의 급, 배기 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 받침대를 개략적으로 도시한 평면도와 측면도.
도 5는 종래의 환기 겸용 복합 공조장치를 도시한 구성도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은, 냉난방된 실내 공기로부터 열에너지를 회수하여 열교환기로 공급되는 실외 공기의 온도를 열교환에 적합한 온도로 맞춤으로써, 열교환 효율 향상을 통해 냉난방 공조에 필요한 에너지를 절약할 수 있는 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템에 관한 것으로,

도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 크게 실내 공기를 실외로 배출하는 환기라인(10)과, 실외 공기를 냉난방에 적합한 온도로 냉각 또는 가열시켜 실내로 공급하는 공조라인(20)을 포함하며, 특히 환기라인(10)의 배기관(12)과 공조라인(20)의 공급관(23)은 배기되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

우선 상기 환기라인(10)은 오염된 실내 공기를 실외로 배출하는 것으로,

실내 공기를 흡기하는 환기팬(11)과, 흡기된 실내 공기를 실외로 배기하는 배기관(12)으로 이루어진다.

상기 환기팬(11)은 실외와 연결된 배기관(12)과, 건물 내부에 설치된 환풍관(13) 사이에 설치되는 것으로, 흡기된 실내 공기를 상기 배기관(12)을 거쳐 실외로 강제 배출한다.

상기 환풍관(13)은 건물의 벽면이나 천장 등에 구비된 환기구와 연결되는 것으로, 각 환기구에는 실내 흡기를 위한 별도의 환풍기 등 추가로 설치될 수 있으며, 별도의 환풍기로 실내 흡기가 이루어지는 경우, 상기 환기팬(11)은 배기관(12)의 출구 측에 설치되어 배기관(12)으로 배기된 실내 공기를 실외로 배출할 수 있다.

상기 배기관(12)은 상기 환기팬(11)에 의해 배출되는 실내 공기가 흐르는 관로로써 일종의 연도이다.

도 2a에서는 이해의 편의를 위해 환기팬(11)을 생략하고 환기구(12A)가 배기관(12)에 직접 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 건물 내부에 복잡하게 연결된 환풍관(13)이 하나의 배기관(12)으로 모여서 연결되어 있는 것으로 해석되어야 한다.

즉, 배기관(12)과 환풍관(13)은, 실내 공기가 배기될 때 공급관(23)과 열교환이 가능하도록 설치되어 있냐는 기준에 따른 편의상의 구분으로써, 흡기된 실내 공기가 배출되는 기능상으론 동일한 부재로 해석되어야 하며, 건물의 모든 실내 환기를 위한 배관 구조, 환기구(12A)의 개수나 환기팬(11)(또는 환풍기)이 설치되는 위치 등에 따라 배기관(12)과 환풍관(13)이 별도의 연도로 상호 연결될 수 있음은 물론 동일한 유로를 갖는 하나의 연도 그 자체일 수 있다.

아울러 상기 배기관(12)은 열전도성이 뛰어난 금속 재질, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스(SUS)로 제작되며, 도 2a에서는 이해의 편의를 위해 사각 단면을 갖는 2개의 배기관(12)이 도시되어 있으나 배기관(12)의 개수 및 모양 또는 형태(판, 관(PIPE), 압축 후렉시블 등) 에 제한이 없다.

다음으로 상기 공조라인(20)은 신선한 실외 공기를 실내로 공급하며, 이때 공급되는 실외 공기를 냉난방 목적에 맞게 냉각 또는 가열시켜 공급하는 것으로,

실외 공기를 흡기하는 공조팬(21)과, 흡기된 실외 공기를 냉난방용 열교환기(22)로 공급하는 공급관(23)과, 열교환된 냉난방 공기를 실내로 공급하는 송풍관(24)으로 이루어진다.

상기 공조팬(21)은 실외에 설치되는 것으로, 실외 공기를 흡기하여 열교환기(22)로 강제 공급하고, 열교환기(22)를 거치면서 냉각 또는 가열된 냉난방 공기를 상기 송풍관(24)을 거쳐 실내로 강제 배출한다.

상기 열교환기(22)는 실내의 냉난방 공조를 위한 것으로, 공급되는 실외 공기를 냉각하거나 가열하는 공지의 장치로써, 공급관(23)과 송풍관(24) 사이에 설치되어 냉난방 공기를 각 송풍관(24)으로 중앙 공급하여, 일종의 패키지 공기 공조 방식(packaged air conditioner, 중앙 냉난방 방식)의 공조 장치를 구성하게 된다.

이러한 열교환기(22)는, 예를 들어 필요에 따라 냉매가 흐르게 하거나 온수가 흐르게 가변할 수 있는 코일 등으로 구성될 수 있는데, 이에 한정되지 않으며 다양한 공지의 형태로 구성될 수 있다.

상기 공급관(23) 및 송풍관(24)은, 상기 공조팬(21)에 의해 흡기된 실외 공기 및 열교환기(22)를 거친 냉난방 공기가 흐르는 관로로써, 일종의 연도이다.

상기 공급관(23) 및 송풍관(24)은 흡기된 실외 공기가 열교환기(22)의 전, 후에서 흐르는 위치에 따른 편의상의 구분으로, 흡기된 실외 공기가 실내로 급기되는 기능상으론 동일한 부재로 해석되어야 하며, 건물의 실내 구조, 급기구의 개수나 열교환기(22)가 설치되는 개수(또는 위치) 등에 따라 도면과 같이 공급관(23) 및 송풍관(24)이 별도의 연도로 상호 연결될 수 있음은 물론, 송풍관(24)이 생략되고 열교환기(22)에서 냉난방 공기가 실내로 바로 급기되어 열교환기(22) 자체가 송풍관(24)의 기능을 대신할 수도 있다.

따라서 도 2a에서는 이해의 편의를 위해 열교환기(22)를 생략하고 열교환기(22)의 급기관(25)이 송풍관(24)과 직접 연결되어 있으며, 건물의 벽면이나 천장 등에 구비된 급기구(24A)가 송풍관(24) 자체에 구비되는 형태를 대표로 도시하였다.

아울러 상기 공급관(23)은 상기 배기관(12)과 마찬가지로 열전도성이 뛰어난 금속 재질, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스(SUS)로 제작되고, 공급관(23)의 개수 및 모양 또는 형태(판, 관(PIPE), 압축 후렉시블 등)에 제한이 없으며, 배기관(12)과 공급관(23)이 물리적으로 접촉되어 배기되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어진다.

또한 배기관(12)과 공급관(23) 사이의 열교환 효율을 높일 수 있도록, 상기 배기관(12)은 상기 공급관(23)의 둘레를 감싸도록 설치된다.

여기서 배기관(12)이 공급관(23) 둘레를 감싸도록 설치된다는 의미는, 배기관(12)의 내측 또는 외측에 공급관(23)이 물리적으로 접촉 가능한 형태로 설치되는 것으로, 도 2a와 같이 배기관(12)의 상, 하면에 2개의 공급관(23)이 면접하여 설치될 수 있다.

또한 도 2b와 같이 공급관(23)의 좌, 우측면에 2개의 배기관(12)을 면접하도록 설치하되, 공조가 이루어지는 실내의 개수에 따라 배기관(12)과 공급관(23)을 교차 배열하여 양측 공급관(23)이 하나의 배기관(12)을 공유하여 열회수가 이루어지는 것도 가능하고,

또는 도 2c와 같이 공급관(23)의 내주면과 외주면을 2개의 배기관(12)으로 둘러싸는 형태로, 복수개의 배기관(12)과 공급관(23)을 스파이럴 덕트 형태로 배열함으로써 열회수 가능한 면적을 증대시키는 것도 가능하다.

또는 도 2d와 같이 공급관(23)을 열교환기(22)와 연결된 복수개의 파이프(P)로 구성하고, 배기관(12)을 상기 파이프(P)들이 내장되는 외장 덕트(D)로 구성하여, 공급관(23)과 배기관(12) 사이의 열교환 효율을 높일 수 있다.

이때 상기 복수개의 파이프(P)를 외장 덕트(D)의 중간 높이에 설치하여 열회수 가능한 면적을 증대시킬 수 있도록, 외장 덕트(D)의 길이방향으로 소정 간격 이격하여 외장 덕트(D)의 중단부에 결합되며 복수개의 파이프(P)가 관통하여 결합된 고정대(27)를 더 포함한다.

상기 고정대(27)는 외장 덕트의 중단부에 후렌치 타입으로 설치되는 것으로, 고정대의 테두리부에 후렌비 바가 구비되어 이를 접합 후 클립으로 끼워 접착하여 설치되며, 이를 통해 파이프(P)의 상, 하부 공간을 배기관(12)으로 사용함으로써, 열 회수 면적을 최대한으로 확보한다.

이러한 고정대(27)는 열교환기(22) 고정대로 사용됨과 동시에, 외장 닥트(D)의 길이방향으로 소정 간격 이격 설치되어 파이프(P)들의 양단이 각 고정대(27)에서 서로 연결(조인)되어 공급관(23)을 형성하며,

이때 고정대(27) 자체를 통해 열교환이 이루어질 수 있도록 열전도성이 뛰어난 금속 재질, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스(SUS)로 제작되며, 이는 상기 파이프(P)도 동일하다.

도면에 도시되지 않았으나, 사각 배기관(12)의 상하좌우 4면에 4개의 공급관(23)이 면접하여 설치되는 등, 배기관(12)의 단면 모양 등에 따라 1개 이상의 공급관(23)이 배기관(12)의 외면에 물리적으로 접촉되는 구조이면 족하며, 따라서 다수개의 공급관(23)이 허니컴 구조로 밀집 설치된 상태에서 공급관(23)들 사이에 하나 이상의 배기관(12)이 끼워져 설치되어 있는 형태도 가능하다.

나아가 상기 배기관(12) 및/또는 공급관(23)은 면접한 다른 관을 향해 돌출된 복수개의 열전도핀(12p)(23p)을 구비하여, 열교환 능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 열전도핀(12p)(23p)은 배기관(12)과 공급관(23)의 면접 형태에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있는데,

도 2b에는 각 배기관(12)과 공급관(23)을 구분하는 칸막이(26)의 양측면에서 돌출된 열전도핀(12p)(23p)이 도시되어 있고,

도 2c에는 외측 배기관(12)의 외측 칸막이(26A)의 내주면에서 돌출된 열전도핀(23p)과, 내측 배기관(12)과 공급관(23)을 구분하는 내측 칸막이(26B)의 내, 외주면에서 돌출된 열전도핀(12p)(23p)이 도시되어 있으며,

이러한 열전도핀(12p)(23p)은 배기관(12)과 공급관(23) 사이의 물리적 접촉 면적을 증대시키면 족하고, 열전도핀(12p)(23p)의 돌출 높이나 모양 등에 제한이 없다.

아울러 도 2b와 같은 사각 덕트 형상의 실시예에서, 배기관(12)과 공급관(23)은 실내 공기를 배기하느냐 반대로 실외 공기를 급기하느냐에 따른 기능상의 구분으로, 배기관(12)과 공급관(23)을 구분하는 칸막이(26)는 급기가 이루어져 공조되는 실내(room)의 개수에 따라 설치 개수나 칸막이들 사이의 폭이 달라질 수 있으며,

이러한 칸막이(26)는 덕트의 좌우(또는 상하) 폭 방향으로 위치 가변이 가능하도록 결합되어, 공조되는 실내의 면적에 다라 배기관(12) 및/또는 공급관(23)의 단면적을 다르게 할 수 있다.

또한 상기 열전도핀(12p)(23p)은 배기관(12) 또는 공급관(23) 또는 칸막이(26)(26A)(26B)를 압출 성형할 때 함께 성형하여 제작하는 것이 바람직하다.

도 2b의 미설명 도면부호 h는 피스 구멍으로, 복수개의 덕트를 길이방향으로 조립하기 위한 볼트 결합에 사용된다.

도 3에는 도 2b의 덕트를 이용한 급기 공급이 개략적으로 도시되어 있다. 도2의 구조를 갖는 덕트를 활용하면 다수개의 실내로 각각 급기하는 공급관(23)들이 2개 이상의 배기관(12)들 사이에 설치되어 열교환이 이루어지므로, 열회수율을 향상시킬 수 있다.

도 3에는 하나의 공급관(23)에서 양측으로 분기되어 급기가 이루어지는 실시예가 도시되어 있으나, 이는 건물의 실내 구조, 급기구의 개수 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

이때 도면에 도시되지 않았으나, 열교환이 이루어지는 배기관(12)과 공급관(23)의 길이 연장을 위해 공급관(23)과 이와 면접 설치된 2개의 배기관(12)을 지그재그 형태로 교차 배열되도록 설치하는 것도 가능하며,

이러한 실시예에 따르면, 배기관(12)과 공급관(23)의 물리적 첩촉 면적(길이)이 넓어짐(길어짐)에 따라 열 교환 가능 시간이 증대되어, 실내 공기에 대한 실외 공기의 열 회수율을 더욱 향상시킬 수 있다.

특히 배기관(12)으로 배기되는 실내 공기로부터, 공급관(23)으로 흡기되는 실외 공기의 열회수율을 높일 수 있도록, 도 2a에 도시된 바와 같이,

상기 배기관(12)은 입구측 끝단부를 밀폐시키는 마감재(12a)가 구비되고,

상기 공급관(23)은 상기 배기관(12)을 관통하여 출구(23a)가 상기 마감재(12a) 측으로 개구되도록 설치되어 있되,

실외 공기의 급기가 시작되는 상기 열교환기(22)의 급기관(25) 입구(25a)는, 상기 마감재(12a)가 구비된 배기관(12)의 입구측 끝단부에 연결되어 상기 공급관(23)과 연통한다.

즉, 도 2a를 참고하면, 상, 하측의 배기관(12) 사이로 공급관(23)이 관통하여 면접하는 형태로 구비되는데, 이때 배기관(12)들의 입구측 끝단부(여기서 입구측이란 배기관(12) 출구(미도시)의 반대편 끝단부를 의미함.)에 배기관(12)의 유로를 밀폐하는 마감재(12a)가 구비되어, 배기관(12)은 출구측만이 개방된 유로를 갖게 되고 공급관(23)은 입구(23a)와 출구(미도시)가 모두 개방된 유로를 갖게 된다.

그리고 흡기된 실외 공기가 열교환기(22)로 투입되는 급기관(25)은 공급관(23)과 열교환기(22)가 연결된 출구의 반대편 입구(25a)가 개구되어 상기 공급관(23)의 출구(23a)에 연결된다.

즉, 급기관(25)은 공급관(23)에서 열교환기(22)와 연결되는 연장선상의 일부로써, 다만 배기관(12)들과 물리적 접촉이 이루어지지 않는 구간을 의미한다.

따라서 열교환이 이루어지도록 물리적으로 접촉된 배기관(12)과 공급관(23)의 길이가 길어질수록 실내 공기에 대한 열 회수율이 높아진다.

이하에서는 도 1, 도 2a에 도시된 실시예를 대표하여, 상기한 구성의 실내 환기 덕트 시스템을 이용한 실내 공조 작동을 구체적으로 설명한다.

우선 하절기에 실내를 냉방으로 공조시키기 위해 시스템을 가동하면, 상기 환기팬(11)과 공조팬(21) 및 열교환기(22)가 작동한다.

그리고 환기팬(11)의 작동에 의해, 환기구(12A) 등으로 흡기된 실내 공기는 배기관(12)을 통해 실외로 배출된다.

동시에 공조팬(21)의 작동에 의해 흡기된 실외 공기는 공급관(23)을 통해 열교환기(22)로 투입되며, 열교환기(22)에서는 냉매 등을 이용한 열교환이 이루어지면서 실외 공기를 냉각시키고, 이렇게 냉각된 공기(이하 냉기로 통칭함.)는 송풍관(24)을 통해 실내로 급기된다.

그리고 시스템의 가동이 일정 시간 경과되면, 급기되는 냉기에 의해 실내의 온도가 설정 온도까지 하강하여 건물의 냉방 공조가 이루어지는데,

본 발명은 실내 공기에 대한 환기가 계속 이루어지므로, 실내의 냉기가 환기라인(10)을 통해 실외로 계속 배출된다.

이때 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이, 배기관(12)과 공급관(23) 상호간에 열교환이 가능한 형태로 설치되어 있는 바,

공급관(23)을 지나는 고온다습의 실외 공기는, 배기관(12)을 통해 서로 크로스(cross)되는 방향(반대 방향)으로 배출되는 실내 냉기로부터 냉열을 회수하게 된다.

즉, 배기관(12)의 실내 냉기가 공급관(23)을 흐르는 고온의 실외 공기로부터 열에너지를 흡수하여, 실외 공기가 냉각된다.

이렇게 냉각된 실외 공기는 공급관(23)의 출구를 지나 급기관(25)의 입구(25a)를 통해 열교환기(22)로 투입된다.

특히 도 2a와 같이 배기관(12)의 입구측 끝단부를 마감재(12a)로 밀폐시킨 상태에서 배기관(12)의 길이 방향을 따라 다수개의 환기구(12A)(환기관)가 병렬 연결되어 있으면, 배기관(12)의 전 구간에 걸쳐 실내 냉기가 균일하게 분포된 상태로 배기되므로, 공급관(23)을 지나는 실외 공기는 공급관(23)의 전 구간에 걸쳐 실내 냉기로부터 냉열을 회수하게 되고, 따라서 배기관(12)과 공급관(23)의 길이가 길어질수록 열교환이 이루어지는 시간이 늘어나기 때문에 실내 냉기에 대한 열 회수율이 높아진다.

아울러 공급관(23)이 배기관(12)을 관통하여 설치되는 등, 앞서 설명한 도 도 2a, 2b, 도 2c와 같이 공급관(23)의 둘레에 배기관(12)이 면접하는 형태로 설치되어 있으면, 동일 길이에 대하여 배기관(12)과 공급관(23) 사이에 열교환이 가능한 면적이 증가되기 때문에 열교환 효율이 더욱 뛰어나진다.

뿐만 아니라 열전도핀(12p)(23p)을 통해 실외 공기와 실내 공기의 접촉 면적을 극단적으로 증대시키면, 실내 공기에 대한 실외 공기의 열 회수율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이렇게 배기되는 실내 냉기로부터 냉열을 흡수하여(즉, 실내 냉기에 열을 빼앗겨) 일정 온도 이하로 냉각된 실외 공기가 열교환기(22)로 공급되면, 열교환기(22) 자체에서의 열교환 효율이 높아져, 더 적은 에너지의 사용만으로 동일한 냉방 공조를 유지할 수 있다.

반대로 동절기에는 고온으로 배기되는 실내 공기로부터 저온으로 흡기되는 실외 공기가 온열을 흡수하여, 일정 온도 이상으로 가열된 실외 공기가 열교환기(22)로 공급되므로 난방 공조에 필요한 에너지 소비량을 줄일 수 있으며, 난방 공조 시 적용되는 구체적인 작동은 냉방 공조와 실내외 공기의 온도만 차이가 있을 뿐 대동소이하므로 상세한 설명을 생략한다.

한편 본 발명에서, 상기 공조팬(21)은 실외의 옥상 등에 설치되어 실외 공기를 흡기하는 바, 대형 건물 전체의 냉난방 공조를 위해선 팬의 흡기용량(즉, 송풍용량)이 대용량일 수밖에 없고, 이러한 대용량의 공조팬(21)은 모터의 출력이 매우 크기 때문에 모터에 의해 발생되는 진동 역시 매우 클 수밖에 없어, 이러한 진동이 받침대와 같은 설치 구조물에 전달되어 소음이 크게 발생하고 구조물 자체의 내구성을 저하시키는 원인이 된다.

또한 기상 악화로 인한 강한 돌풍 내지 태풍 등이 발생할 경우, 모터에 의한 진동과 함께 강풍의 영향으로 대형 공조팬(21)(특히 고층 건물의 옥상에 설치된 대형 공조팬(21))의 하중이 일측으로 쏠릴 수 있는데, 이때 모터의 진동 및 하중의 쏠림에 의한 흔들림 상호간에 공진이 발생하면, 진동 내지 흔들림의 크기가 커지면서 공조팬(21)이 설치된 받침대가 파손되거나 소음이 더욱 커지고, 심한 경우 공조팬(21)이 전복될 위험성이 있다.

이에 본 발명은 상기 공조팬(21)의 진동 내지 흔들림 흡수에서 더 나아가 진동 내지 흔들림을 강제로 억제할 수 있는 방진수단(40S)을 구비한 받침대(40)를 포함하여 이루어진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 받침대(40)에 구비된 방진수단(40S)은,

바닥면에 고정 설치된 바닥판(41),

상기 바닥판(41) 상부에 소정 간격 이격하여 구비되고, 상면에 상기 공조팬(21)이 설치된 지지판(42),

상기 바닥판(41)과 상기 지지판(42) 사이에 게재된 완충 스프링(43),

상기 바닥판(41)의 상면에 설치되고, 스윙축(44b)을 축으로 양단이 시소 운동하는 전달부재(44),

상단이 상기 지지판(42)의 하면에 연결되고, 하단이 상기 전달부재(44)의 일단에 힌지 결합된 제1 승강부재(45),

상단이 상기 바닥판(41)의 하부에 소정 간격 이격하도록 배치되고, 하단이 상기 전달부재(44)의 타단에 힌지 결합된 제2 승강부재(46)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 상기 바닥판(41)과 지지판(42)은 동일 크기의 판상 부재로써, 상하로 소정 간격 이격하여 설치되며, 측면 개구부를 밀폐하는 하우징이 더 추가될 수 있다.

아울러 바닥판(41)과 지지판(42) 사이에는 완충 스프링(43)이 구비되어 지지판(42)의 승하강 높이 변위가 가능하다.

상기 전달부재(44)는, 양단이 좌우 회동 가능하도록 상기 바닥판(41) 상면에 고정 설치된 지지부(44a)에 스윙축(44b)으로 결합된다.

도면에 도시되지 않았으나 상기 전달부재(44)는, 텔레스코픽(telescopic) 타입으로 양단의 길이 조절이 가능한 형태로 이루어진다.

그리고 상기 제1 승강부재(45)는 상기 지지판(42)의 하면에 연결되어 지지판(42)과 함께 승하강되고, 상기 제2 승강부재(46)는 상기 바닥판(41)의 상면에서 상측 수직방향으로 설치된 가이드(47)에 슬라이딩 결합되어 승하강되며,

전달부재(44)의 일단과 제1 승강부재(45)의 하단 및 전달부재(44)의 타단과 제2 승강부재(46)의 하단은 각각 회동축(45a)(46a)으로 결합되어, [제1 승강부재(45)-전달부재(44)-제2 승강부재(46)] 상호간의 각도 조절이 이루어진다.

이러한 방진수단(40S)은, 지지판(42) 상부의 공조팬(21)에 진동이나 흔들림이 발생하면 지지판(42)이 함께 상하로 승하강되며, 제1 승강부재(45)의 승하강 시 전달부재(44)의 시소 운동에 의해 제2 승강부재(46)가 제1 승강부재(45)의 반대 방향으로 승하강이 이루어진다.

따라서 지지판(42)이 하강할 때 제2 승강부재(46)가 상승하면서 제2 승강부재(46)의 상단이 지지판(42)의 하면에 접촉하고,

반대로 지지판(42)이 상승할 때 제2 승강부재(46)가 하강하면서 제2 승강부재(46)의 하단(회동축(46a))이 바닥판(41)의 상면에 접촉하며,

이로 인해 완충 스프링(43)의 탄성력이 공조팬(21)의 진동 내지 흔들림을 흡수함과 동시에, 지지판(42) 또는 바닥판(41)에 접촉하는 제2 승강부재(46)가 지지판(42)의 승하강을 정지시킴으로써, 완충 스프링(43)의 탄성력 반발에 의해 증대될 수 있는 공조팬(21)의 진동 내지 흔들림을 억제시켜, 공조팬(21)의 완충 및 지지 기능이 동시에 발생하게 된다.

즉, 완충 스프링(43)만으로 공조팬(21)의 진동 내지 흔들림을 흡수할 수 있으나, 진동 내지 흔들림이 클 경우 완충 스프링(43)이 압축 후 복귀되면서 발생하는 탄성력이 커지면서 공조팬(21)의 진동 내지 흔들림이 배가될 수 있는데, 본 발명은 완충 스프링(43)을 통한 진동 흡수와 함께 제2 승강부재(46)를 통한 스토핑 작동으로 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.

상기한 구성의 방진수단(40S)은, 받침대(40)에서 서로 대향하는 양 측변에 구비되며(도면에서는 받침대(40)의 각 모서리에 방진수단(40S)이 설치된 구성을 도시하였음.),

이때 방진수단(40S)은, 각 제2 승강부재(46)의 상단을 수평 방향으로 연결하는 연동부재(48)를 포함하여 이루어져, 공조팬(21)의 진동 내지 흔들림이 일측으로 쏠려 지지판(42)이 좌우 불균형하게 승하강될 때, 양측 방진수단(40S)의 각 승강부재(45)(46)들이 동시에 연동하여 작동함으로써, 지지판(42)의 좌우 균형을 맞추면서 충격 흡수 및 스토핑이 이루어질 수 있다.

즉, 공조팬(21)의 진동 내지 흔들림이 일측으로 편중되어 발생할 경우, 지지판(42)의 일측 높이 변화 폭이 커지면서 공조팬(21)의 무게 중심이 일측으로 쏠리게 되어 받침대(40)의 파손 내지 공조팬(21)의 전복이 발생할 수 있는데,

본 발명은 진동 내지 흔들림이 편중되는 일측 제2 승강부재(46)가 승하강될 때, 연동부재(48)로 인해 반대편의 타측 제2 승강부재(46)가 함께 동일 방향으로 승하강이 이루어져, 높이 변화 폭이 작은 지지판(42)의 타측단이 반대편의 일측단과 동일하게 승하강되면서, 지지판(42) 전체가 좌우 균형을 맞추면서 방진수단(40S)들의 완충 및 스토핑 작동이 이루어져, 공조팬(21)이 일측으로 쏠리지 않고 수평 상태를 유지함으로써, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.

또한 상기 제2 승강부재(46)의 상, 하측단 및 연동부재(48)의 상면에는, 고무나 실리콘 등의 가요성 소재로 이루어진 충격흡수재(48a)가 구비되어, 스토핑 접촉 시 발생하는 소음 감소 및 충격 흡수 기능을 갖도록 할 수 있다.

이러한 구성의 받침대(40)는 실외에 설치되는 환기팬(11)에도 동일하게 적용 가능하다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 에너지 절약형 실내 환기 덕트 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 환기라인 11 : 환기팬
12 : 배기관 13 : 환풍관
20 : 공조라인 21 : 공조팬
22 : 열교환기 23 : 공급관
24 : 송풍관 25 : 급기관
27 : 고정대 40 : 받침대
D : 외장 덕트 P : 파이프

Claims (4)

1. 실내 공기를 흡기하는 환기팬과, 흡기된 실내 공기를 실외로 배기하는 배기관으로 이루어진 환기라인; 및
   실외 공기를 흡기하는 공조팬과, 흡기된 실외 공기를 냉난방용 열교환기로 공급하는 공급관과, 열교환된 냉난방 공기를 실내로 공급하는 송풍관으로 이루어진 공조라인;을 포함하여 이루어지되,
   
   상기 배기관과 상기 공급관은 배기되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 실내 환기 덕트 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배기관 및 상기 공급관은 모두 열전도성 금속 재질로 이루어져, 배기관과 공급관이 물리적으로 접촉되어 배기되는 실내 공기와 흡기되는 실외 공기 사이에 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 실내 환기 덕트 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 배기관은 상기 공급관의 둘레를 감싸도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 실내 환기 덕트 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 배기관은 입구측 끝단부를 밀폐시키는 마감재가 구비되고,
   상기 공급관은 상기 배기관을 관통하여 출구가 상기 마감재 측으로 개구되도록 설치되어 있되,
   실외 공기의 급기가 시작되는 상기 열교환기의 급기관 입구는, 상기 마감재가 구비된 배기관의 입구측 끝단부에 연결되어 상기 공급관과 연통하는 것을 특징으로 하는, 실내 환기 덕트 시스템.

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