KR20200062447A - 고천장 공장용 통합 hvac 시스템 - Google Patents

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KR20200062447A KR1020180147514A KR20180147514A KR20200062447A KR 20200062447 A KR20200062447 A KR 20200062447A KR 1020180147514 A KR1020180147514 A KR 1020180147514A KR 20180147514 A KR20180147514 A KR 20180147514A KR 20200062447 A KR20200062447 A KR 20200062447A
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Abstract

본 발명은, 공장용 통합 HVAC 시스템(100)으로서, 냉방수단(110); 상기 냉방수단(110)과 연통되며, 공장의 천장 측에 구비된 메인덕트(120); 상기 메인덕트(120)와 연통된 개별 HVAC 모듈(130)로서, 공장 작업자의 작업 공간의 상측에 배치되어 상기 공장 작업자에게 조명, 냉난방 및 공기조화 중 하나 이상을 제공하는 개별 HVAC 모듈(130); 및 상기 개별 HVAC 모듈(130)의 작동을 제어하는 작업환경 제어부(140); 를 포함하고, 상기 작업환경 제어부(140)는, 상기 공장 작업자가 위치한 공간을 센싱하여 상기 개별 HVAC 모듈(130)을 작동함으로써, 상기 공장 작업자가 위치한 공간에 국부적으로 조명, 냉난방 및 공기조화 중 어느 하나 이상을 제공하는 공장용 통합 HVAC 시스템을 제공한다.

Description

고천장 공장용 통합 HVAC 시스템{Integrated HVAC system for high ceiling plant}
본 발명은 고천장 공장용 통합 HVAC 시스템으로서, 보다 상세하게는, 개별 HVAC 모듈을 이용하여 공장 내 작업자가 위치된 공간에 국부적으로 HVAC를 제공하는 시스템에 관한 것이다.
국내 산업분야는 에너지 소비 비중(약 61.6%)이 가장 높으며, 특히, 제조 공장의 비생산 설비의 에너지 소비 비중은 약 20~25%, 그 중 공기조화설비 및 조명이 약 10~15%를 차지한다.
제조 공장의 경우, FEMS(Factory Energy Management Systems)를 통해 생산 설비에 대한 에너지 제어를 이용하여 에너지 절약을 도모하지만, 현재 비생산 설비에 대한 에너지 절감 기술 개발이 매우 미비한 상태이다.
신규 공장 설립시 "건축물의 에너지절약 설계기준"과 "건축물 마감재료의 난연성능 기준"을 만족하는 자연채광 제품의 필요성이 있고, 쾌적한 근무 환경 개선을 위해 자연채광 유입과 냉난방 및 환기의 중요성이 강조되고 있는 바, 자연채광과 자연환기를 통한 공기조절 기능이 첨부된 건축 시스템의 개발이 필요한 상태이다.
국내 공장 건물의 현황과 관련하여, '공장 설립 온라인 지원 시스템'에 축적된 DB를 분석해보면, 하기의 표 1에 도시된 바와 같이, 국내에 188,296개의 회사의 공장이 등록되어 있으며, 이 중 99% 이상이 중소기업 공장 회사이다(2018년 3월 기준).
Figure pat00001
<표 1>
중소 규모 공장 건물(500m2 미만 건물)은 '에너지 절약 계획서 제출 예외' 대상으로서, 별도의 냉난방 설비 설계가 이뤄지지 않은 상태에서 가동 중이며, 대다수는 냉난방 방식으로 이동식 에어컨 및 전기 온풍기와 같은 간이 냉난방기를 사용하고 있으며, 조명 방식은 반사갓을 이용한 고압 나트륨등 및 메탈할라이드 램프를 사용하고 있다.
이와 같이, 현재의 대다수 공장 건물은 생산설비에 의한 제조 환경(제조 수율)에만 초점이 맞춰져 있는 바, 공장 작업자의 작업환경 및 안전에는 매우 무관심한 상황이다.
대형 공장 건물을 제외하고는 국내의 대부분의 중소규모 공장 건물에서는 작업들이 열악한 작업환경에 노출되어 있으며, 고천장의 공장 건물 내부에는 실제로 대형 선풍기나 냉풍기, 온풍기와 같은 별도의 산업용 냉방기기/전열기기를 불안전하게 사용하고 있는 바, 화재와 같은 대형 사고의 위험을 안고 있다.
또한, 공장 건물에서 취약한 자연 채광 성능으로 인해 산업 현장에서 작업자의 능률, 건강, 및 안전에 큰 문제가 야기되고 있으며, 열악한 작업환경으로 인해 산업 재해 안전이 큰 문제로 대두되고 있는 바, 작업자의 건강에 치명적인 지장을 주고 있는 것이 현실이다.
이와 같이, 근본적으로 이러한 작업 여건을 개선하기 위해서는 공장 건물에서 작업자의 안전하고 건강한 열 및 빛 환경 조성을 위한 Light-HVAC 시스템 도입이 절실하다.
한편, 대다수의 공장 건물에서는 작업 공정상 필요한 공간을 확보하기 위해, 대규모의 단일 공간을 형성하며, 작업환경과 전반환경 구분없이 설치되어 과도한 조명과 공기조화설비 에너지 소비가 발생된다.
이에 따라, 공장의 공간을 구성하는 작업(task) 환경 및 전반(ambient) 환경을 구분하여 필요한 시간, 온도, 광도 등을 고려하여 상황별 제어를 통해 불필요한 에너지 낭비를 최소화하는 방안이 필요하다.
한편, 종래기술로는 한국등록특허 제10-0648016호가 있으며, 이는 대형 공장의 냉난방 공간 축소 장치에 관한 기술이다. 구체적으로는, 대형 공장의 상부에 크로스바를 형성하고, 액튜에이터의 구동에 의해 상하로 움직이면서 공장 내부의 냉난방 공간이 축소되도록 하는 공간축소수단을 크로스바에 복수개 형성하고, 공간축소수단의 액튜에이터는 무선제어기에서 송출되는 아프신호 또는 리모콘신호를 수신한 제어 수단의 제어에 의해 원격제어함으로써, 냉난방 공간을 축소시키는 기술이다.
그러나, 상기 종래기술 역시, 냉난방 공간 자체를 축소시키는 구성 만을 개시하고 있을 뿐, 작업환경에만 국부적으로 HVAC를 제공하는 구성에 대해서는 전혀 개시하고 있지 않는 바, 결국 작업자를 중심으로 작업환경을 향상시키는 기술은 아니다.
이에 따라, 에너지 낭비를 최소화함과 동시에, 작업자의 작업환경을 개선시킴으로써, 작업 능률 및 작업자의 안전성을 향상시킬 수 있는 HVAC 시스템에 관한 기술의 필요성이 대두되고 있다.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0648016호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공장의 공간을 구성하는 작업환경 및 전반환경을 구분하여 필요한 시간, 온도, 광도 등을 고려하여 상황별 제어를 통해 불필요한 에너지 낭비를 최소화하는 통합 HVAC 시스템을 제안하고자 한다.
또한, 대다수의 공장들에서는 별도의 산업용 냉방기기 및 난방기기를 불안전하게 사용하고 있는 바, 이러한 산업용 냉방기기 및 난방기기에 의한 화재의 위험성을 없앰과 동시에, 작업자의 동선을 해치지 않으면서, 작업자에게 국부적으로 HVAC를 제공하는 통합 HVAC 시스템을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 공장용 통합 HVAC 시스템(100)으로서, 냉방수단(110); 상기 냉방수단(110)과 연통되며, 공장의 천장 측에 구비된 메인덕트(120); 상기 메인덕트(120)와 연통된 개별 HVAC 모듈(130)로서, 공장 작업자의 작업 공간의 상측에 배치되어 상기 공장 작업자에게 조명, 냉난방 및 공기조화 중 하나 이상을 제공하는 개별 HVAC 모듈(130); 및 상기 개별 HVAC 모듈(130)의 작동을 제어하는 작업환경 제어부(140); 를 포함하고, 상기 작업환경 제어부(140)는, 상기 공장 작업자가 위치한 공간을 센싱하여 상기 개별 HVAC 모듈(130)을 작동함으로써, 상기 공장 작업자가 위치한 공간에 국부적으로 조명, 냉난방 및 공기조화 중 어느 하나 이상을 제공하는 공장용 통합 HVAC 시스템을 제공한다.
또한, 상기 개별 HVAC 모듈(130)은, 상기 메인덕트(120)와 연결되며, 상기 공장 작업자가 위치한 공간인 하방을 향해 연장된 개별덕트(131); 상기 개별덕트(131)의 하부 측에 구비되되, 상기 공장 작업자보다는 높은 위치에 구비되며, 상기 개별덕트(131)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된 베이스 프레임(132); 및 상기 베이스 프레임(132)에 구비되는 조명장치(133), 개별난방수단(134) 및 재실센서(135); 를 포함하며, 상기 재실센서(135)에 의해, 상기 베이스 프레임(132) 하측에 공장 작업자의 재실이 센싱되면, 상기 재실센서(135)로부터 재실정보를 수신한 상기 작업환경 제어부(140)가 상기 개별 HVAC 모듈(130)을 작동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 개별덕트(131)는, 플렉서블하도록 형성되어 길이 조절이 가능한 것이 바람직하다.
또한, 상기 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은, 상기 개별 HVAC 모듈(130)의 수평 방향으로의 이동을 가이드하도록 형성되며, 상기 메인덕트(120)와 결합된 덕트 프레임(150); 을 더 포함하며, 상기 메인덕트(120) 내측에는, 일측은 상기 개별 HVAC 모듈(130)의 개별덕트(131)의 상단과 연통되고, 타측은 상기 냉방수단(110)와 연통된 길이조절관(122)이 구비되며, 상기 개별 HVAC 모듈(130)이 상기 덕트 프레임(150)을 따라 수평 방향으로 이동할 때, 상기 길이조절관(122)의 길이가 수평 방향으로 연장 또는 축소되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 재실센서(135)에 의해 공장 작업자의 위치가 센싱되면, 상기 작업환경 제어부(140)는, 상기 공장 작업자가 위치한 작업 공간 측으로 상기 개별 HVAC 모듈(130)을 이동시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스 프레임(132)는 거리인식센서(136)를 더 구비하며, 상기 거리인식센서(136)는 상기 베이스 프레임(132) 및 상기 공장 작업자 사이의 높이를 인식하여 상기 개별덕트(131)의 길이가 조절되도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스 프레임(132)은, 플레이트 형상으로 형성되며, 고정부재(137)에 의해 상기 메인덕트(120) 측에 고정되고, 상기 개별덕트(131)는, 상기 베이스 프레임(132)의 중심을 하방을 향해 관통하여 형성되며, 길이 조절이 가능한 주름관인 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스 프레임(132)의 저면에는 상기 조명장치(133), 개별난방수단(134) 및 재실센서(135)가 구비되고, 상기 개별난방수단(134)은 공장 작업자에게 복사열을 공급하도록 형성된 난방패널인 것이 바람직하다.
또한, 상기 개별 HVAC 모듈(130)은, 오염물질 감지센서; 및 흡기장치; 를 더 포함하며, 상기 오염물질 감지센서로부터 오염물질이 발생됨이 센싱되면, 상기 작업환경 제어부(140)가 상기 흡기장치를 작동시켜 상기 오염물질을 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 난방수단(160); 을 더 포함하며, 상기 메인덕트(120)는 상기 냉방수단(110) 또는 상기 난방수단(160)과 선택적으로 연통되며, 상기 작업환경 제어부(140)는, 동절기에 상기 메인덕트(120)를 통해 상기 공장 작업자가 위치한 공간에 국부적으로 온풍을 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공장 전체에 냉방 또는 난방을 각각 공급하는 메인 냉방장치(210) 및 메인 난방장치(220); 상기 공장 내부를 환기시키는 환기조절장치(230); 상기 공장 내부에 공급되는 채광량을 조절하는 채광조절장치(240); 상기 공장의 내외부의 온도 및 습도를 센싱하는 온습도 센서(250); 및 상기 온습도 센서(250)로부터 상기 공장 내부 전체의 온습도 정보를 수신하고, 상기 전체 냉난방장치(210, 220), 환기조절장치(230) 및 채광조절장치(240)의 작동을 제어하는 전체환경 제어부(260); 를 더 포함하고, 상기 전체환경 제어부(260)는, 상기 개별 HVAC 모듈(130)와는 별도로, 상기 온습도 센서(250)에 의해 센싱된 온습도 정보를 통해 상기 공장 내부의 전체환경을 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공장의 내부 공간은 평면을 기준으로 N개의 개별 구역으로 분할되어 있고, 상기 개별 HVAC 모듈(130)은, 상기 개별 구역마다 구비되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템은, 공장의 환경을 작업환경 및 전반환경으로 구분함으로써, 대공간의 조명, 공기조화설비 시스템을 실시간으로 최적화되도록 제어하여 대공간의 작업환경 조성 및 에너지 절감을 동시에 가능하게 하는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 개별 HVAC 모듈은 특정한 구조로 형성됨에 따라, 개별덕트가 수직 방향으로 길이 조절이 가능하게 형성됨으로써, 작업자의 근거리에서 작업자에게 냉방, 난방 및 조명을 제공할 수 있으며, 개별 HVAC 모듈이 수평 방향으로 이동 가능하도록 형성되어 작업자가 작업 공간 내에서 이동하여 작업을 수행하는 경우에도, 국부적으로 작업환경을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템이 공장에서 사용되는 상태를 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 재실센서가 작업자의 위치를 센싱한 후, 개별 HVAC 모듈이 작업자의 작업 위치로 이동된 상태를 도시하는 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 개별 HVAC 모듈이 공장 내의 구역별로 배치된 상태를 도시하는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 개별 HVAC 모듈이 공장 내의 해당 구역 내에서 수평 방향으로 이동하는 상태를 도시하는 모식도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은, 작업환경 제어부(140) 및 전반환경 제어부(260)를 포함하며, 작업환경 제어부(140)는 후술할 개별 HVAC 모듈(130)을 제어하도록 구성되고, 전반환경 제어부(260)는 개별 HVAC 모듈(130)이 아닌, 메인 냉난방장치 등을 제어하도록 구성된다.
본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은 냉방수단(110), 메인덕트(120), 개별 HVAC 모듈(130) 및 작업환경 제어부(140)를 포함한다.
냉방수단(110)은 공지된 냉방장치로 구비되며, 개별 HVAC 모듈(130)에 구비된 개별덕트(131)에 저온의 공기를 공급할 수 있는 모든 수단을 포함한다.
메인덕트(120)는 공장의 천장 측에 구비되는 것이 바람직하며, 메인덕트(120)는 팬 유닛 및 개별 덕트(131)와 연통되도록 형성되며, 냉방수단(110)에 의해 제공된 저온의 공기는 팬 유닛에 의해 개별 덕트(131)로 공급된다.
개별 HVAC 모듈(130)은 개별 덕트(131)에 의해 메인덕트(120)와 연통되며, 공장 작업자의 작업 공간의 상측에 배치되어 공장 작업자에게 조명, 냉난방 및 공기조화 중 하나 이상을 제공하도록 형성된다. 이 때, 개별 HVAC 모듈(130)은 다수로 형성될 수 있으며, 공장의 평면을 기준으로 구획된 구역별로 구비될 수 있다. 개별 HVAC 모듈(130)의 구체적인 구성 및 동작에 대해서는 후술하도록 한다.
전술한 바와 같이, 공장 내에는 개별 HVAC 모듈(130)과는 별도로, 공장 내 전반환경을 제어하는 전반환경 제어부(260)가 구비된다. 전반환경 제어부(260)는 공장 내에 구비된 메인 난방장치(210), 메인 냉방장치(220), 환기 조절 장치(230), 채광 조절 장치(240) 및 온습도 센서(250)와 연결되며, 이들의 작동을 제어한다.
도 2는 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템이 공장에서 사용되는 상태를 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 2를 참조하면, 전반환경 제어부(260)는 온습도 센서(250)와 전기적으로 연결되며, 온습도 센서(250)는 공장의 외부 및 내부에 각각 구비될 수 있다. 온습도 센서(250)는 공장 내부의 온습도를 센싱하여 전반환경 제어부(260)에 온습도 관련 정보를 전송할 수 있으며, 이에 따라, 공장 전반환경의 온도가 높은 경우에는 자동으로 메인 난방장치(210)가 가동될 수 있고, 공장 전반환경의 온도가 낮은 경우에는 자동으로 메인 냉방장치(210)가 가동될 수 있다. 또한, 메인 난방장치(210) 및 메인 냉방장치(220)는 전반환경 제어부(260)에 의해 자동으로 작동되는 것이 아니라, 공장 관리자에 의해 수동으로 작동될 수도 있다.
이와 같이, 전반환경 제어부(260)는 공장 내부 전체의 온습도를 센싱하여 가동되며, 공장 내부 전체의 온습도는 작업자가 작업 공간에서 실제로 체감하는 온습도와 상이할 수 있는 바, 메인 난방장치(210) 및 메인 냉방장치(220)의 작동만으로는 작업자의 작업환경 니즈를 충족시키지 못할 수 있고, 또한, 작업자에게는 작업 공간의 온습도가 매우 중요함에도 불구하고, 작업 공간 이외의 공간들 전체의 온습도를 유지하기 위해, 과도한 냉방 에너지 및 난방 에너지를 소비하게 되는 바, 에너지 효율의 측면에서도 매우 바람직하지 않다.
이에 따라, 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은 공장 작업자가 위치한 공간에 국부적으로 조명, 냉난방 및 공기조화를 제공하기 위한 개별 HVAC 모듈(130)을 구비한다. 개별 HVAC 모듈(130)은 공장 내부 전체 환경인 전반환경이 아니라, 작업자가 실제로 작업하고 있는 공간에만 국부적으로 조명, 냉난방 및 공기조화를 제공한다. 이 때, 설계자의 선택에 따라, 개별 HVAC 모듈(130)은 공기조화를 제외한 조명 및 냉난방만을 제공할 수도 있다.
개별 HVAC 모듈(130)은 개별덕트(131) 및 베이스 프레임(132)을 포함한다.
개별덕트(131)는 메인덕트(120)와 연통되며, 메인덕트(120)는 전술한 바와 같이, 작업자의 작업 동선 확보 및 충분한 작업 공간의 확보를 위해, 공장의 천장 측에 구비되는 것이 바람직한 바, 개별덕트(131)는 공장 작업자가 위치한 공간인 하방을 향해 연장되는 것이 바람직하다.
베이스 프레임(132)은 개별덕트(131)의 하부 측에 구비되되, 공장 작업자보다는 높은 위치에 구비되고, 하방을 향해 연장되는 개별덕트(131)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된다. 또한, 베이스 프레임(132)에는 조명장치(133), 개별난방수단(134)이 구비되는 바, 베이스 프레임(132)의 하측에서 작업 중인 작업자에게 조명장치(133)를 통해 조명을 제공함과 동시에, 개별난방수단(134)을 통해 따뜻한 공기를 제공할 수 있다. 이 때, 베이스 프레임(132)에는 재실센서(135)가 더 구비되며, 재실센서(135)에 의해 베이스 프레임(132) 하측에 공장 작업자의 재실이 센싱될 때, 조명장치(133) 및 개별난방수단(134)을 통해 조명과 난방이 제공될 수 있다. 다만, 재실센서(135)가 구비되지 않는 경우에는, 작업자가 직접 온오프 스위치를 이용하여 조명장치(133) 및 개별난방수단(134)을 작동시킬 수 있으며, 냉방수단(110)에 의해 개별덕트(131)로 차가운 공기가 공급되도록, 냉방수단(110) 역시 작업자에 의해 수동으로 작동 가능하도록 형성될 수 있다.
개별덕트(131)는 플렉서블하도록 형성되어 상하 방향으로 길이 조절이 가능하도록 형성될 수 있고, 주름관 형태인 것이 바람직하다. 이에 따라, 개별덕트(131)는 작업자와 인접한 거리 또는 적정한 위치에서 작업자에게 조명, 냉방 및 난방을 제공할 수 있는 바, 작업자가 위치한 작업 공간에만 국부적으로 이를 제공함으로써, 에너지 소비를 최소화시킬 수 있다.
한편, 베이스 프레임(132)는 거리인식센서(136)를 더 구비하며, 거리인식센서(136)는 베이스 프레임(132) 및 공장 작업자 사이의 높이를 센싱하여 개별덕트(131)의 길이가 조절되도록 형성된다. 전술한 바와 같이, 개별덕트(131)는 상하 방향으로 길이 조절이 가능하도록 형성되며, 거리인식센서(136)를 통해 베이스 프레임(132) 하부면 및 작업자의 최고 높이(예로, 머리 끝 부분) 사이의 거리를 인식함으로써, 개별덕트(131)가 상하 방향으로 길이 조절되도록 형성된다. 이는 작업자마다 신장이 서로 상이함에 따라, 작업자마다 최적의 베이스 프레임(132) 높이가 상이하기 때문이다.
상기와 같이, 거리인식센서(136)로부터 작업환경 제어부(140)에 베이스 프레임(132) 및 작업자 사이의 거리에 관한 정보가 전송될 수 있으며, 상기 정보를 바탕으로 개별덕트(131)의 길이가 조절되는 것이 바람직하나, 해당 개별 HVAC 모듈(130) 구역 내에서 작업을 하는 작업자 또는 관리자에 의해 개별덕트(131)의 길이가 조절 가능함은 물론이다.
베이스 프레임(132)은, 플레이트 형상으로 형성되며, 고정부재(137)에 의해 메인덕트(120) 측에 고정된다. 고정부재(137)는 와이어로 형성될 수 있으며, 베이스 프레임(132)이 주름관 형태인 개별덕트(131)에 더욱 견고하게 고정되도록 보강하는 역할을 한다. 즉, 고정부재(137)의 일단은 메인덕트(120) 측에 결합되고, 타단은 베이스 프레임(132)에 결합된다.
또한, 개별덕트(131)는, 베이스 프레임(132)의 중심을 하방을 향해 관통하여 형성될 수 있으며, 상기 고정부재(137)는 개별덕트(131)가 베이스 프레임(132)을 관통한 위치를 사이에 두고 한 쌍으로 구비됨으로써, 더욱 베이스 프레임(132)을 안정적으로 고정할 수 있다.
베이스 프레임(132)의 저면에는 조명장치(133), 개별난방수단(134) 및 재실센서(135)가 구비되고, 개별난방수단(134)은 공장 작업자에게 복사열을 공급하도록 형성된 난방패널로 구성될 수 있다. 베이스 프레임(132)은 공장 작업자의 상측에 위치되는 바, 공장 작업자에게 조명을 제공하는 조명장치(133), 난방을 제공하는 개별난방수단(134) 및 재실센서(135)는 베이스 프레임(132)의 저면에 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 개별 HVAC 모듈(130)은 오염물질 감지센서(미도시) 및 흡기장치(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 오염물질 감지센서는 베이스 프레임(132)의 저면에 구될 수 있다. 이 때, 흡기장치는 개별덕트(131)와는 별개로 구비된 관으로 형성되는 것이 바람직하나, 개별덕트(131) 자체가 흡기덕트로써 역할을 수행할 수도 있다. 이 때에는 팬 유닛이 가동하여 강제로 오염물질을 흡입한 후, 공장 외부로 배출되도록 형성될 수 있으며, 이 과정에서 필터 유닛(미도시)을 거치도록 형성될 수 있다.
공장 내부의 환기 및 채광은 환기 조절 장치(230) 및 채광 조절 장치(240)에 의해 수행되며, 이는 전반환경 제어부(260)에 의해 동작된다. 환기 조절 장치(230)는 공장에 구비된 윈도우를 개방하여 수행되거나, 환기팬이 가동되어 수행될 수 있고, 채광 조절 장치(240)는 공장의 지붕 측에 구비된 차광막의 윈도우 개폐 여부를 조절함으로써 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 재실센서가 작업자의 위치를 센싱한 후, 개별 HVAC 모듈이 작업자의 작업 위치로 이동된 상태를 도시하는 모식도이다.
전술한 바와 같이, 도 2에서는 개별덕트(131)의 상하 방향으로의 길이 조절에 대해 설명하였으나, 도 3에서는 개별 HVAC 모듈(130)의 수평 방향으로의 이동을 설명한다.
도 3을 참조하면, 재실센서(135)는 공장 작업자의 위치를 센싱할 수 있으며, 공장 작업자의 위치가 센싱된 경우, 작업환경 제어부(140)는 공장 작업자가 위치한 작업 공간 측으로 개별 HVAC 모듈(130)을 이동시킬 수 있다. 재실센서(135) 및 작업환경 제어부(140)는 무선 전기적 신호로 송수신 가능하며, 상기 개별 HVAC 모듈(130)의 이동은 수평 방향으로의 이동을 의미한다.
본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은, 개별 HVAC 모듈(130)의 수평 방향으로의 이동을 위해, 덕트 프레임(150)을 더 포함한다.
덕트 프레임(150)은 개별 HVAC 모듈(130)의 수평 방향으로의 이동을 가이드하도록 형성되며, 메인덕트(120)와 결합된다. 이 때, 메인덕트(120)는 공장 천장 측에 수평 방향으로 연장되며, 덕트 프레임(150) 역시 메인덕트(120)에 대응되는 위치에 구비될 수 있다.
메인덕트(120) 내측에는, 일측은 개별 HVAC 모듈(130)의 개별덕트(131)의 상단과 연통되고, 타측은 냉방수단(110)와 연통된 길이조절관(122)이 구비되며, 개별 HVAC 모듈(130)이 덕트 프레임(150)을 따라 수평 방향으로 이동할 때, 길이조절관(122)의 길이가 수평 방향으로 연장 또는 축소되도록 형성된다.
즉, 메인덕트(120) 자체는 공장 천장 측에 고정된 구조이며, 메인덕트(120) 내부에 별도의 관인 길이조절관(122)이 구비되고, 개별 HVAC 모듈(130)이 이동함에 따라, 길이조절관(122)이 소정의 거리만큼 이동함으로써, 공장 작업자가 이동하여 작업하더라도, 이동한 공장 작업자의 위치에 국부적으로 냉방, 난방 및 조명을 제공할 수 있다. 이 때, 길이조절관(122)의 구조는 상기에 제한되지 않으며, 개별 HVAC 모듈(130)이 수평 방향으로 이동하더라도, 메인덕트(120)로부터 개별 HVAC 모듈(130)에 구비된 개별덕트(131)로 공기가 연통되는 구조라면, 다른 형태로 구성될 수 있다.
한편, 개별 HVAC 모듈(130)은 적어도 둘 이상 구비될 수 있으며, 이들은 메인덕트(120)를 공유하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 메인덕트(120) 및 개별 HVAC 모듈(130)의 개별덕트(131) 사이에는 공기의 유동을 개폐하는 댐퍼(D)가 각각 구비될 수 있다. 각각의 댐퍼(D)는 작업환경 제어부(140)와 무선 전기적 신호를 송수신하도록 구성된다.
즉, 특정 개별 HVAC 모듈(130)의 베이스 프레임(132)에 구비된 재실센서(135)에 의해 공장 작업자의 재실이 확인되면, 재실센서(135)로부터 작업환경 제어부(140)로 무선 전기적 신호를 송신하고, 작업환경 제어부(140)에서는 해당 댐퍼(D)에 무선 전기적 신호를 송신하여 해당 댐퍼(D)의 개방 명령을 함으로써, 공장 작업자가 위치한 공간에 구비된 개별 HVAC 모듈(130)에서는 냉방, 난방 및 조명을 작업자에게 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은 메인 난방장치(210)와는 별도로, 난방수단(160)을 구비할 수 있고, 메인덕트(120)는 냉방수단(110) 또는 난방수단(160)과 선택적으로 연통될 수 있다. 실제로 냉방수단(110) 및 난방수단(160)은 상호 동시에 사용되는 경우가 거의 없으며, 이들의 사용은 계절에 의존적인 바, 선택적으로 메인덕트(120)와 연통되어 사용 가능하다. 전술한 바와 같이, 개별난방수단(134)이 베이스 프레임(132)에 구비될 수 있으나, 이는 난방 패널 형태인 바, 복사열을 공급하는 것이 아니라, 작업자에게 온풍을 공급하기 위해 난방수단(160)이 구비되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 개별 HVAC 모듈이 공장 내의 구역별로 배치된 상태를 도시하는 모식도이다.
도 4를 참조하면, 제 1 내지 제 8 개별 HVAC 모듈(130a, 130b, 130c, 130d, 130e, 130f, 130g, 130h)가 구비되며, 이들은 각각 작업환경 제어부(140)에 전기적으로 연결된다. 이러한 전기적 연결 내지 무선 연결과 관련하여, 이는 중소형 공장에 적용 가능한 분산형 로컬/클라우드 제어 플랫폼으로 이뤄질 수 있으며, 이들의 구성(예로, 센서 등)은 IoT 기술을 이용하여 각각이 제어될 수 있다.
도 1 내지 3을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은, 온습도 센서(250)로부터 공장 내부 전체의 온습도 정보를 수신하고, 전체 냉난방장치(210, 220), 환기조절장치(230) 및 채광조절장치(240)의 작동을 제어하는 전체환경 제어부(260)를 더 포함하고, 전체환경 제어부(260)는, 개별 HVAC 모듈(130)와는 별도로, 온습도 센서(250)에 의해 센싱된 온습도 정보를 통해 상기 공장 내부의 전체환경을 제어한다.
이 때, 전체환경 제어부(260)는 작업환경 제어부(140)와 재실정보 및 온습도 정보를 주고 받도록 구성되는 바, 작업자의 인원 및 공장 내부의 온습도를 고려할 수 있고, 개별 HVAC 모듈(130)에 의해 작업 공간의 온도, 습도, 조명, 채광량 등이 기설정된 기준에 충족된 경우에는 개별 HVAC 모듈(130)만을 가동하도록 설정할 수 있고, 전반환경과 관련된 구성은 스위치-오프 하도록 알고리즘으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 공장을 운영하는 관리자 입장에서는 에너지 소비를 최소화할 수 있으며, 공장 작업자 입장에서는 최적의 작업환경에서의 작업을 통해 작업 능률 향상 및 생산성 증대라는 효과를 발휘할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 공장용 통합 HVAC 시스템의 개별 HVAC 모듈이 공장 내의 해당 구역 내에서 수평 방향으로 이동하는 상태를 도시하는 모식도이다.
도 5를 참조하면, 공장의 내부 공간은 평면을 기준으로 N개의 개별 구역으로 분할되어 있고, 개별 HVAC 모듈(130)은 개별 구역마다 구비될 수 있다. 이와 같이, 공장의 내부 공간은 N개의 개별 구역으로 구분됨에 따라, 다수의 공장 작업자가 개별 HVAC 모듈(130)을 사용함으로써, 작업환경을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 제 2 개별 HVAC 모듈(130b)이 담당하는 구역은 Zone 2이며, 제 2 개별 HVAC 모듈(130b)은 Zone2 내에서만 수평 방향으로 이동하도록 구성된다. 도 5는 Zone2의 특정 위치에 작업자가 위치한 경우, 제 2 개별 HVAC 모듈(130b)이 작업자의 위치를 센싱한 후, 작업 공간으로 이동하는 것을 개략적으로 도시하고 있다. 도 5에서는 설명의 편의상 Zone 1 내지 8로만 도시하였으나, 공장 평면의 형태 및 공장 내부의 기계 및 장치의 배치에 따라, 그에 적합하게 설계될 수 있다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 공장용 통합 HVAC 시스템
110: 냉방수단
120: 메인덕트
130: 개별 HVAC 모듈
140: 작업환경 제어부
150: 덕트 프레임
160: 난방수단
210: 메인 냉방장치
220: 메인 난방장치
230: 환기조절장치
240: 채광조절장치
250: 온습도 센서
260: 전체환경 제어부

Claims (12)

  1. 공장용 통합 HVAC 시스템(100)으로서,
    냉방수단(110);
    상기 냉방수단(110)과 연통되며, 공장의 천장 측에 구비된 메인덕트(120);
    상기 메인덕트(120)와 연통된 개별 HVAC 모듈(130)로서, 공장 작업자의 작업 공간의 상측에 배치되어 상기 공장 작업자에게 조명, 냉난방 및 공기조화 중 하나 이상을 제공하는 개별 HVAC 모듈(130); 및
    상기 개별 HVAC 모듈(130)의 작동을 제어하는 작업환경 제어부(140); 를 포함하고,
    상기 작업환경 제어부(140)는,
    상기 공장 작업자가 위치한 공간을 센싱하여 상기 개별 HVAC 모듈(130)을 작동함으로써, 상기 공장 작업자가 위치한 공간에 국부적으로 조명, 냉난방 및 공기조화 중 어느 하나 이상을 제공하는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별 HVAC 모듈(130)은,
    상기 메인덕트(120)와 연결되며, 상기 공장 작업자가 위치한 공간인 하방을 향해 연장된 개별덕트(131);
    상기 개별덕트(131)의 하부 측에 구비되되, 상기 공장 작업자보다는 높은 위치에 구비되며, 상기 개별덕트(131)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장된 베이스 프레임(132); 및
    상기 베이스 프레임(132)에 구비되는 조명장치(133), 개별난방수단(134) 및 재실센서(135); 를 포함하며,
    상기 재실센서(135)에 의해, 상기 베이스 프레임(132) 하측에 공장 작업자의 재실이 센싱되면, 상기 재실센서(135)로부터 재실정보를 수신한 상기 작업환경 제어부(140)가 상기 개별 HVAC 모듈(130)을 작동시키는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 개별덕트(131)는, 플렉서블하도록 형성되어 길이 조절이 가능한,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공장용 통합 HVAC 시스템(100)은,
    상기 개별 HVAC 모듈(130)의 수평 방향으로의 이동을 가이드하도록 형성되며, 상기 메인덕트(120)와 결합된 덕트 프레임(150); 을 더 포함하며,
    상기 메인덕트(120) 내측에는,
    일측은 상기 개별 HVAC 모듈(130)의 개별덕트(131)의 상단과 연통되고, 타측은 상기 냉방수단(110)와 연통된 길이조절관(122)이 구비되며,
    상기 개별 HVAC 모듈(130)이 상기 덕트 프레임(150)을 따라 수평 방향으로 이동할 때, 상기 길이조절관(122)의 길이가 수평 방향으로 연장 또는 축소되는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 재실센서(135)에 의해 공장 작업자의 위치가 센싱되면,
    상기 작업환경 제어부(140)는, 상기 공장 작업자가 위치한 작업 공간 측으로 상기 개별 HVAC 모듈(130)을 이동시키는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임(132)는 거리인식센서(136)를 더 구비하며,
    상기 거리인식센서(136)는 상기 베이스 프레임(132) 및 상기 공장 작업자 사이의 높이를 인식하여 상기 개별덕트(131)의 길이가 조절되도록 형성된,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임(132)은, 플레이트 형상으로 형성되며, 고정부재(137)에 의해 상기 메인덕트(120) 측에 고정되고,
    상기 개별덕트(131)는, 상기 베이스 프레임(132)의 중심을 하방을 향해 관통하여 형성되며, 길이 조절이 가능한 주름관인,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임(132)의 저면에는 상기 조명장치(133), 개별난방수단(134) 및 재실센서(135)가 구비되고,
    상기 개별난방수단(134)은 공장 작업자에게 복사열을 공급하도록 형성된 난방패널인,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 개별 HVAC 모듈(130)은,
    오염물질 감지센서; 및
    흡기장치; 를 더 포함하며,
    상기 오염물질 감지센서로부터 오염물질이 발생됨이 센싱되면, 상기 작업환경 제어부(140)가 상기 흡기장치를 작동시켜 상기 오염물질을 제거하는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    난방수단(160); 을 더 포함하며,
    상기 메인덕트(120)는 상기 냉방수단(110) 또는 상기 난방수단(160)과 선택적으로 연통되며,
    상기 작업환경 제어부(140)는, 동절기에 상기 메인덕트(120)를 통해 상기 공장 작업자가 위치한 공간에 국부적으로 온풍을 공급하는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공장 전체에 냉방 또는 난방을 각각 공급하는 메인 냉방장치(210) 및 메인 난방장치(220);
    상기 공장 내부를 환기시키는 환기조절장치(230);
    상기 공장 내부에 공급되는 채광량을 조절하는 채광조절장치(240);
    상기 공장의 내외부의 온도 및 습도를 센싱하는 온습도 센서(250); 및
    상기 온습도 센서(250)로부터 상기 공장 내부 전체의 온습도 정보를 수신하고, 상기 전체 냉난방장치(210, 220), 환기조절장치(230) 및 채광조절장치(240)의 작동을 제어하는 전체환경 제어부(260); 를 더 포함하고,
    상기 전체환경 제어부(260)는,
    상기 개별 HVAC 모듈(130)와는 별도로, 상기 온습도 센서(250)에 의해 센싱된 온습도 정보를 통해 상기 공장 내부의 전체환경을 제어하는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 공장의 내부 공간은 평면을 기준으로 N개의 개별 구역으로 분할되어 있고, 상기 개별 HVAC 모듈(130)은, 상기 개별 구역마다 구비되는,
    공장용 통합 HVAC 시스템.
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