KR20200093558A - 수동식 비상 냉각 모드를 구비하는 환기 및 공조 시스템 - Google Patents

수동식 비상 냉각 모드를 구비하는 환기 및 공조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은, 특히 정전으로 인해 능동 냉각 기능이 손실된 경우에 능동 환기 및 공조 시스템(6)을 위한 일종의 비상 냉각을 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 이 목적은 룸(room)(2)을 위한 환기 및 공조 시스템(6)으로서, 룸(2)은 열원을 포함하고, 환기 및 공조 시스템(6)은 냉각 공기 공급부(12)와 통기관(10)을 포함하며, 통기관(10)은 냉각 공기 공급부(12)에 연결되는 주 유입구(24)와, 룸(2)으로 통하는 유출구(14)를 포함하고, 다수의 축열 요소(30)가 주 유입구(24)와 유출구(14) 사이에서 통기관(10) 내부에 배치되고, 이에 따라 냉각 공기 공급부(12)가 작동하는 동안에, 냉각 공기 스트림이 통기관(10)을 통과하도록 강제되고, 이에 의해 축열 요소(30)가 냉각, 바람직하게는 동결되며, 룸(2)과 흐름 소통되고, 냉각 공기 공급부(12)가 작동하는 동안에 댐퍼(40)에 의해 폐쇄되는, 통기관(10) 내로의 보조 유입구(36)가 마련되고, 댐퍼(40)는, 냉각 공기 공급부(12)로부터 나온 강제된 냉각 공기 스트림이 중단될 때에 수동 방식으로 자동 개방되도록 구성되며, 이에 따라, 통기관(10)을 통한 자연 대류 기류가 제공되고, 자연 대류 기류는 축열 요소(30)로 열을 전달하는 것에 의해 냉각되는 것인 환기 및 공조 시스템에 의해 달성된다.

Description

수동식 비상 냉각 모드를 구비하는 환기 및 공조 시스템
본 발명은 룸(room)을 위한 환기 및 공조 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 대응하는 작동 방법에 관한 것이다.
특히 핵발전소에 있는 최신 I&C 제어 시스템은 설치실로 보다 강력하게 열을 방출하고, 냉각 기능은 점점 더 중요해지고 있다. 통상적으로, 냉각은 냉각 공기를 설치실로 송출하는 능동 환기 및 공조 시스템에 의해 달성된다. 능동 냉각 기능이 손실된 경우, 설치된 장비가 최대 허용 온도에 도달하기 전까지의 유예 기간은 통상적으로 겨우 2시간이다.
본 발명의 목적은, 특히 정전으로 인해 능동 냉각 기능이 손실된 경우에 능동 환기 및 공조 시스템을 위한 일종의 비상 냉각을 제공하는 것이다. 특히, 기존의 유예 기간은 연장되어야만 한다. 시스템은 신뢰성 있게 작동해야만 하고, 설치 및 유지 관리가 용이해야만 한다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1의 피쳐(feature)를 포함하는 환기 및 공조 시스템에 의해 달성된다.
따라서, 건물에 있는 룸 - 열원 및 냉각 공기 공급부 및 통기관을 포함하는 환기 및 공조 시스템을 포함함 - 을 위한, 다음의 피쳐를 구비하는 환기 및 공조 시스템을 갖는 것이 제안된다.
- 통기관은 냉각 공기 공급부에 연결되는 주 유입구와 룸으로 통하는 유출구를 포함함,
- 다수의 축열 요소가 주 유입구와 유출구 사이의 통기관 내부에 배치됨,
- 이에 따라, 냉각 공기 공급부가 작동하는 동안에, 냉각 공기 스트림을 통기관을 통과하도록 강제하고, 이에 의해 축열 요소를 냉각함,
- 룸과 흐름 소통되고, 냉각 공기 공급부가 작동하는 동안에 댐퍼에 의해 폐쇄되는 통기관 내로의 보조 유입구가 마련됨, 및
- 댐퍼는, 냉각 공기 공급부로부터 나온 강제된 냉각 공기 스트림이 중단될 때에 수동 방식으로 자동 개방되도록 구성됨,
- 이에 따라, 통기관을 통한 자연 대류 기류가 제공되고, 자연 대류 기류는 축열 요소로 열을 전달하는 것에 의해 냉각됨.
요약하자면, 기본 사상은 축열 요소와 수동 비복귀 댐퍼에 의해 능동 룸 냉각에서 수동 냉각으로의 수동 전환을 제공하는 것이다. 통기관 내부의 축열 요소가 냉각되는 강제식 냉각 모드로부터 사전 냉각된 축열 요소가 자연 대류 기류를 위한 냉각 용량을 제공하는 자연 대류 냉각 모드로의 수동 전환이 제공된다. 따라서, 능동 냉각 서브시스템이 (예컨대 정전으로 인해) 작동 정지되면, (축열 요소의 냉각 용량이 초과될 때까지) 수 시간의 유예 기간 동안 비상 냉각이 실시된다. 수동 냉각 후, 능동 서브시스템이 복원되면, 시스템은 상시 냉각 기능으로 자동으로 다시 전환된다.
바람직하게는, 축열 요소는 상변화 재료(Phase Change Material)를 포함한다. 상변화 재료는, 특정 온도에서 용융 및 고화함으로써 대량의 에너지를 저장 및 방출할 수 있는, 높은 융해열을 지닌 물질이다. 재료가 고체에서 액체로 그리고 그 반대로 변할 때 열이 흡수되거나 방출된다; 이에 따라, PCM은 잠열 저장 유닛으로서 분류된다.
바람직하게는, 상변화 재료는 주로 16 ℃ 내지 30 ℃의 온도 범위에서 고체-액체 상전이를 겪는다.
바람직하게는, 상변화 재료는 함수염을 주성분으로 하거나 함수염을 포함한다. 장점으로는, 높은 잠열 저장 용량, 이용 가능성 및 저렴한 비용, 비교적 높은 융점, 높은 열전도율, 높은 융해열, 불연성이 있다.
바람직하게는, 축열 요소는 플레이트형 또는 시트형 형상을 각각 갖는다. 따라서, 축열 요소는 그 사이에 기류를 위한 간극을 갖도록 서로 평행하고/평행하거나 서로 앞뒤로 적층될 수 있다.
바람직하게는, 댐퍼는 냉각 공기 공급부의 작동 중에 통기관 내부에 조성되는 기류 압력으로 인해 수동 방식으로 자동 폐쇄되도록 구성된다.
바람직하게는, 댐퍼에 작용하는 개방력은 질량체 및/또는 스프링에 의해 달성된다. 이에 따라, 개방력은 댐퍼에 영구 작용하고, 일단 폐쇄력이 개방력 미만으로 떨어지면 댐퍼를 개방한다.
바람직하게는, 자연 대류 기류를 지원하기 위해, 통기관의 유출구는 룸 바닥에 근접하게 배치되고, 보조 유입구는 룸 천장에 근접하게 배치된다. 동일한 이유로, 통기관은 필수적으로 직선형이고 수직방향으로 정렬된다.
대응하는 작동 방법은, 냉각 공기 공급부가 작동하는 동안 축열 요소가 강제된 냉각 공기 스트림에 의해 냉각되고, 후속하는 자연 대류 모드 중에 축열 요소는 자연 대류 기류를 위한 냉각기로서 작용하는 것을 특징으로 한다.
요약하자면, 본 발명에 따른 환기 및 공조 시스템의 바람직한 실시예는 다음과 같이 작동한다:
a) 상시 작동 시, 공급 공기는 PCM 모듈을 포함하는 하우징(바람직하게는 내진 구성으로 설치됨)을 통과하도록 안내된다.
b) 온도가 대략 +17 ℃인 공급 공기는 모듈 내의 PCM을 동결한다.
c) 하우징 내부에 있는 PCM 블럭은 상시 작동에 있어서 강제된 기류에 의해 특정 압력 강하를 겪도록 구성된다.
d) PCM 모듈의 블럭을 통한 이러한 공기의 압력차는, 바람직하게는 웨이트 레버(weight lever)를 지닌 특별한 비복귀 댐퍼가 폐쇄 상태로 유지되어, 공기가 반드시 PCM 모듈을 통과하여 이들을 +17 ℃로 영구 동결 상태로 유지하고, 이에 따라 PCM 모듈을 지닌 안전 등급 하우징은 잠재적으로 영구적으로 이용 가능하다.
e) 상시 작동 시에, 공급 공기는 바닥 영역에서 PCM 블럭을 떠나, 바닥에서 자연 환기에 의해 냉각되는 장치로 분배된다(저온 냉각 공기의 밀도가 높을수록 기류가 낮은 룸 레벨에 유지된다).
f) 공급 공기가 손실(능동 냉각 기류의 임의의 손실)된 경우, 구성의 상부 부분에 설치된 특별한 비복귀 댐퍼가 개방된다.
g) 룸 내부의 공기가 전기(또는 방열) 설비에 의해 가열되고 룸 천장으로 상승한다.
h) 고온 공기는 (저온 기류로 인한 압력 손실이 거의 없이) 개방된 비복귀 댐퍼를 통해 PCM 블럭 하우징 내로 진입한다.
i) 공기는 수직 설치된 PCM 모듈들 사이의 간극을 통해 흘러, PCM 플레이트의 표면을 통과할 때에 냉각된다. 공기의 열은 PCM 재료로 전달되고, PCM 재료는 특정 온도 범위에서 주목할만한 피크를 가지며, 공기 온도는 PCM 재료 내로 잠열이 포함됨으로써 거의 일정하다.
j) 천장 아래에 있는 룸의 공기 온도가 따뜻할수록, PCM 블럭 내부와 외부의 공기 밀도차는 높아진다. 이러한 차이로 인해, PCM의 공기 온도가 룸 공기 온도보다 낮기만 하다면 PCM 모듈들 사이의 갭에서 본질적으로 안전한 대류 기류가 형성되고 유지된다. 넓은 범위의 용융 용량에 있어서 일정한 PCM 온도는 잠재 에너지 저장의 주된 긍정적인 효과이며, 룸 공기 온도 거동에 유익하다.
k) 냉각 공기는 바닥 영역에서 PCM 블럭을 빠져나와, 자연 통기(natural draft)에 의해 발열 설비로 라우팅된다.
l) 강제 환기가 다시 활성화(전력 재통전)되는 경우, 특별한 비복귀 댐퍼가 다시 폐쇄되고, PCM 모듈이 다시 동결된다.
m) PCM 블럭 상하류에서의 선택적 온도 측정은 PMC 모듈의 열적 부하에 관한 신뢰성 있는 정보를 보장한다.
n) 시스템은 (열적 부하 조건을 위한 선택적 온도 측정에 대해서는 예외로 하고) 추가의 전기 장치 없이 작동한다.
본 발명에 따른 시스템은 “유예 기간”이라고 하는 특정 시간 동안 룸의 본질적으로 안전한 냉각을 보장한다. 이러한 규정된 유예 기간 동안, 최대 허용 가능 룸 공기 온도는 초과되지 않으며, 이에 따라 설치된 장비는 규정된 룸 공기 조건 내에서 작동할 수 있다. 요구되는 유예 기간은 통기관 내부에 설치된 PCM 질량체의 크기를 기초로 한다. 견딜만한 노력에 의해 24시간의 유예 기간이 실현될 수 있다. 이에 기초하여, 룸 냉각의 안전성이 증가되고, 핵과 관련하여 룸 냉각 HVAC 시스템의 능동 부분의 등급이 낮춰질 수 있는데, 이로 인해 비용이 대폭 절감된다.
본 발명의 예시적인 실시예가 첨부되는 개략도에 도시되고, 후속 단락에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 작동 중에 폐열을 생성하는 다수의 전기 또는 전자 기기 및 제어(I&C) 구성요소를 포함하는 룸의 평면도를 보여준다.
도 2는 도 1에 나타낸 횡단선을 따른 룸의 측단면도를 보여주며, 이 도면에서는 환기 및 공조(Ventilation and Air Conditioning; VAC) 시스템이 설치되어 있고, 능동 환기 모드가 기류를 나타내는 화살표로 시각화되어 있다.
도 3은 수동 환기 모드가 시각화된, 도 1의 측단면도를 보여준다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시한 통기관의 보다 상세한 단면도이다.
유사한 구성요소는 도면 전반에 걸쳐 동일한 도면부호로 마킹된다.
도 1은 룸(2), 특히 다수의 전기/전자 구성요소, 특히 작동 중에 폐열을 생성하는 기기 및 제어(I&C) 구성요소(4)를 포함하는 핵발전소의 제어실을 보여준다. 실온을 허용 가능한 최대값으로 유지하기 위해, 작동 중에 룸(2) 내로 냉각 공기를 송출하는 환기 및 공조(VAC) 시스템(6)이 마련된다. 몇몇 실시예에서는, 추가의 가열 시스템이 일체화되어, 조합형 가열, 환기 및 공조 시스템(HVAC)을 형성한다.
VAC 시스템(6)의 상시 작동 모드가, 도 1에 나타낸 횡단선을 따른 룸(2)의 측단면도를 보여주는 도 2에 시각화되어 있다. 예컨대, l&C 구성요소(4)는 룸(2)의 중앙 구역에서 캐비넷(8) 내부에 배치된다. VAC 시스템(6)은, 유입구 측에서 냉각 공기 공급부(12)에 접속되는 통기관(10)을 포함한다. 도 2에 개략적으로만 나타낸 냉각 공기 공급부(12)는 룸(2) 외부에 배치될 수 있다. 통기관(10)은 또한, 유출구(14)를 제외하고는 적어도 부분적으로 룸(2) 외부에 배치될 수 있다. 통기관(10)은 여기에 도시하지 않은 다른 섹션을 포함할 수 있다. 냉각 공기 공급부(12)는, 예컨대 증기-압축 사이클이나 열전 냉각을 이용하는 냉장고 형태의 전기 공기 냉각기와, 냉각 기류를 통기관(10)을 통과하도록 강제하는 팬 또는 환풍기를 포함할 수 있다. 상시 작동 중에, 냉각 공기는 룸(2)으로 통하는 유출구(14)에서 통기관(10)을 빠져나간다. 예컨대, 유출구(14)는 l&C 구성요소(4) 주위의 둘레 영역에서 룸(2)의 바닥(16)에 근접하게 배치된다. 이에 따라, 이들 구성요소 위로 냉각 공기가 유동하여, 이들 구성요소부터 나온 폐열이 기류로 전달된다. 그 후, 고온 기류가 다른 팬에 의해, 바람직하게는 천장(20) 바로 아래의 룸(2)의 상부 영역에 배치된 공기 배출 개구(18)를 통해 룸(2)으로부터 인출된다. 도 2에서는, 통기관(10)과 룸(2)을 통과하는 기류가 대응하는 화살표로 시각화되어 있다.
예컨대 정전으로 인해 냉각 공기 공급부(12)가 룸(2) 안과 l&C 구성요소들 사이의 온도 조작을 중단하게 되면, 한계값을 금세 초과할 수 있다. 상기한 상황을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 VAC 시스템(6)에는 수동(비상) 냉각 시스템 및 능동 냉각 모드와 수동 냉각 모드 간의 수동 전환 기구가 장착된다. 이러한 수동 냉각 모드는 도 1과 동일한 룸(2)의 측단면도를 보여주는 도 3에 예시된다. 모두 통기관(10) 내에 포함되거나 통기관에 부착되는 수동 냉각 시스템과 수동 전환 기구의 상세는 도 4에 단면도로 도시되어 있다.
도 3에서 볼 수 있다시피 그리고 도 4에서 보다 상세하게는, 통기관(10) 또는 채널은 바람직하게는, 상시 냉각 공정 중에 하향 냉각 기류에 상응하게 수직방향으로 정렬되는 직선형 섹션을 포함한다. 통기관(10)은 하우징(22)으로 둘러싸인다. 상부에는, 주 유입구(24)가 공기 공급관을 통해 고온 공기 공급부(12)에 유동적으로 접속된다. 바람직하게는 룸(2)의 바닥(16)보다 약간 높게 배치되는 저부에, 룸(2)으로 통하는 유출구(14)가 마련된다. 유출구(14)는 그릴(26)을 포함할 수 있다.
통기관(10) 내부에는, 지지 구조(32)에 의해 다수의 축열 요소(30)가 배치되고, 이에 따라 상시 작동 중에 이들 축열 요소는 그 위로 냉각 공기 공급부(12)에 의해 제공되는 강제된 냉각 공기 스트림이 유동한다. 축열 요소(30)에 의해 약간의 압력 강하가 유발되지만, 축열 요소(30)들 사이 및/또는 축열 요소(30)와 하우징(22) 사이의 잔류 자유 공간이, 통기관(10)을 통과하는 기류가 차단되지 않는 것을 보장한다. 바람직하게는, 축열 요소(30)는 화살표로 나타낸 주 흐름 방향과 평행하게 정렬되는 편평한 면을 갖는 플레이트형 형상을 갖는다. 축열 요소 중 다수는 흐름 방향에 대해 평행하게 및/또는 서로 앞뒤로 설치될 수 있다. 축열 요소(30)는 바람직하게는 상변화 재료(PCM)(34)로 형성되거나 상변화 재료를 포함하고, 이에 따라 PCM 요소 또는 PCM 블럭 또는 PCM 플레이트 또는 PCM 모듈이라고도 한다. PCM(34)은, 상시 작동 중에 냉각 공기 공급부(12)에 의해 공급되는 냉각 공기 - 예컨대 17 ℃의 온도를 가짐 - 가 PCM(34)을 고체 상태가 되게 동결하도록 선택된다.
따라서, 상시 작동 중에 통기관(10)을 통과하도록 강제되는 냉각 기류는 축열 요소(30)를 냉각하고 동결시켜, 후속 비상 냉각 모드를 위해 준비시킨다. 냉각 공기는 축열 요소(30)를 통과한 후, 유출구(14)에서 통기관(10)을 빠져나가, 캐비넷(8)들 사이에서 룸 바닥으로 송출된다. I&C 폐열로 인한 고온 공기가 상승하여, 천장(20) 아래의 공기 배출구(18)에서 룸(2)으로부터 추출된다.
축열 요소(30) 상류, 즉 축열 요소 위에는, 룸(2)과 흐름 연통되는, 통기관(10) 내로의 보조 유입구(36)가 마련된다. 바람직하게는, 보조 유입구(36)는 룸(2)의 천장(20)에 근접하게 배치된다. 냉각 공기 공급부(12)의 상시 작동 중에, 보조 유입구(36)는 댐퍼(40) 또는 플랩에 의해 폐쇄된다. 그러나, (H)VAC 작동이 중단된 경우에 댐퍼(40)는 아래에서 더욱 설명하는 바와 같이 자동 개방된다. 룸(2)에 조성된 온도 계층화로 인해, 온도가, 예컨대 24 ℃ to 52 ℃ 범위인 고온 공기는 이제 보조 유입구(36)를 통해 통기관(10)에 진입하고, 이 통기관 내에서 열을 축열 요소(30)로 방출하고, 이에 의해 고온 공기는 냉각되고, 활성 냉각 모드와 동일한 흐름 방향으로 가라앉는다. 이러한 방식으로, 축열 요소의 냉각 용량을 초과하지 않는 한, 룸(2)과 통기관(10)을 통과하는 자연 대류 흐름이 형성되고 제공된다. 이러한 수동 냉각 모드는 흐름 방향을 나타내는 화살표에 의해 도 3에 시각화되어 있다.
수동 냉각 프로세스 중에, 축열 요소(30)의 PCM(34)은 고온 기류 통과에 의해 가열되고, 이에 따라 그 상태가 고체에서 액체로 변한다(용융된다). 상변화로 인해 그리고 이에 따른 관련 잠열로 인해, 상당히 큰 축열 용량이 달성될 수 있다. PCM 요소는 이에 따라 잠열 저장부 기능을 하여, 자연 대류 기류를 위한 냉각 용량을 제공한다. 그 결과, PCM(34)의 온도는, PCM이 완전히 용융될 때까지 거의 일정하게 유지된다.
도 4에 도시한 통기관(10)은 룸(2) 내부, 즉 도 3에 도시한 바와 같이 둘레벽(48)으로 에워싸인 공간 내에 배치된다. 그러나, 변형예에서 통기관(10)은 벽(48) 자체 내부 또는, 보조 유입구(36)와 유출구(14)가 룸(2) 내로 분기되기만 한다면 벽(48) 뒤의 다른 룸에 배치될 수 있다. 그러나, 자연 대류 흐름을 제공하기 위해 전체 흐름 경로를 오히려 짧게 그리고 직선형으로 유지하는 것이 바람직하다. 어느 한 실시예에서, 하우징(22) 내 및/또는 하우징 주위에 단열부를 포함하는 것이 바람직하다. 하우징(22)에 있는, 축열 요소(30)에 대한 접근을 용이하게 하는 관리 도어 또는 윈도우도 또한 유리하다. 전체 하우징(22)은 바람직하게는 모듈형 구조를 갖고, 이에 따라 필요한 경우에 설치 및 확장을 용이하게 한다. 통기관(10) 바닥의 베이스 프레임(50)으로 인해 바닥(16)에 견고하고 진동 방지식으로 자립하는 것이 보장된다. 바람직하게는, 상부의 연결 부재(60)가 냉각 공기 공급부(12)에서 나온 공급 공기 도관에 대한 유연한 연결을 보장한다. 축열 요소(30)가 부착되는 내부 지지 구조(32)는 바람직하게는 지진 하중을 견디고 흡수하거나 감쇠시키도록 구성된다.
능동 냉각 작동에서 수동 냉각 작동으로의 완전한 수동 전환을 위해, 보조 유입구(36) 내에 또는 보조 유입구(36) 직후에 특별한 비복귀 댐퍼, 간략하게 댐퍼(40)가 배치되며, 이 댐퍼는 능동 냉각 작동 중에는 축열 요소(30)에 의해 유발되는 배압이 주어진 경우에 강제된 공기 흐름에 의해 조성되는 압력에 의해 자동 폐쇄된다. 댐퍼(40)는, 강제된 냉각 공기 스트림, 그리고 이에 따른 폐쇄 압력이 중단된 경우에 수동 방식으로 자동 개방되도록 구성된다. 이것은 바람직하게는 개방 상태로 댐퍼(40)를 잡아당기는 스프링 요소 및/또는 질량체(52) 및/또는 그 자체 중량에 의해 달성된다. 개방력을 적절한 레벨로 증가시키기 위해, 레버(54), 특히 스프링 하우징 레버 및/또는 중량 하우징 레버가 마련될 수 있다. 즉, 댐퍼(40)는 휴지 위치에서 스프링력 및/또는 중량에 의해 개방 상태로 당겨지고 유지되며, 개방력을 초과하는, 통기관(10) 내부의 강제 흐름 유도 압력에 의해서만 폐쇄된다. 강제식 환기 및 냉각의 복귀 후, 댐퍼(40)는 다시 자동 폐쇄되고, 이에 따라 축열 요소(30)가 냉각되고 다시 동결된다.
구성의 상세는 어느 정도 변할 수 있다. 예컨대, 주 유입구(24)와 보조 유입구(36)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 하우징(22) 상부에서 대향 측부에 또는 대안으로서 나란히 또는 상하로 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 배치될 수 있다. 도 4에 나타낸 변형예에서, 주 유입구와 보조 유입구는, 연결 부재(60)에 의해 하우징(22)에 연결되는 공급 공기 도관(62)의 섹션 내에 배치될 수 있다. 이 경우, 이에 따른 공급 공기 도관(62)의 섹션은 통기관(10)의 일부로 간주될 수 있다. 추가의 안내 베인(66)은 비복귀 댐퍼가 개방 위치에서 폐쇄 위치로 위치 변경 - 능동 환기 기류를 이용함 - 하도록 비복귀 댐퍼에 충분한 임펄스를 제공하는 데 유리할 수 있다. 물론, 다수의 통기관(10)은 하나의 룸(2) 내에, 바람직하게는 냉각 공기 공급부(12)에 의해 제공되는 강제식 기류에 대해 평행한 구성으로 배치될 수 있다. 이 경우, 공급 공기 도관(62)은 도 1에 나타낸 분기부를 포함한다.
물론, 룸(2) 내부의 열원은 지금까지 설명한 전기/전자 구성요소와 상이한 타입의 것일 수 있다.
대체로, 축열 요소(30), 특정 PCM(34)의 개수와 흐름 채널의 기하학적 구조가 실제 냉각 요구에 대하여 적합하게 선택된다면, (H)VAC 작동의 중단 후에 수동 (비상) 냉각의 비교적 긴 유예 기간, 바람직하게는 핵 상황에서 24 시간이 달성된다.
축열 요소(30)의 PCM(34)은 바람직하게는, 냉각 공기 공급부(12)에 의해 공급되고, 통상적으로 16 ℃ 내지 30 ℃ 범위의 온도를 갖는 냉각 기류와 접촉할 때에 동결되도록 선택된다. 다른 한편으로, PCM(34)은 바람직하게는 자연 대류 모드 중에 16 ℃ 내지 30 ℃ 범위의 용융 온도에서 용융된다. 이에 대하여, 동결/용융 이력이 고려되어야만 한다.
적절한 재료로는 파라핀 또는 함수염이 있다. 함수염을 주성분으로 하는 PCM 블럭은, 불연성이거나 적어도 좀처럼 인화되지 않기 때문에 바람직하다. 더욱이, PCM 블럭은 복수 회의 동결 및 용융 사이클을 겪을 때에 그 축열 용량에 악영향을 주는 메모리 효과를 갖지 않는다. 함수염은 또한 높은 체적 잠열 저장 용량을 갖는다.
실험 및 수치 계산 중에, 통기관(10) 내부에, 예를 들어 400개의 상기한 함수염 PCM 블럭의 스택은 각각 약 1100 × 700 × 2500 mm의 크기, 약 1400 kg의 무게(하우징 및 베이스 프레임 포함)를 갖고, 적어도 24 시간 동안 열 하중이 약 25.5 kW인, 면적이 약 160m2이고 높이가 3.4 m인 룸을 위해 요구되는 약 2200000kJ 범위의 냉각 용량은 대략 183000 kJ의 열 용량을 갖는 12개의 통기관(10)에 의해 제공될 수 있는 것이 확인되었다
2 : 룸 4 : I&C 구성요소
6 : VAC 시스템 8 : 캐비넷
10 : 통기관 12 : 냉각 공기 공급부
14 : 유출구 16 : 바닥
18 : 공기 배출구 20 : 천장
22 : 하우징 24 : 주 유입구
26 : 그릴 30 : 축열 요소
32 : 지지 구조 34 : PCM
36 : 보조 유입구 40 : 댐퍼
44 : 기류 48 : 벽
50 : 베이스 프레임 52 : 질량
54 : 레버 60 : 연결 부재
62 : 공급 공기 도관 66 : 안내 베인

Claims (13)

  1. 열원을 포함하는 룸(room)(2)을 위한 환기 및 공조 시스템(6)으로서, 상기 공조 시스템은 냉각 공기 공급부(12) 및 통기관(10)을 포함하고,
    - 통기관(10)은 냉각 공기 공급부(12)에 연결되는 주 유입구(24)와 룸(2)으로 통하는 유출구(14)를 포함하며,
    - 다수의 축열 요소(30)가 주 유입구(24)와 유출구(14) 사이에서 통기관(10) 내부에 배치되고,
    - 이에 따라, 냉각 공기 공급부(12)가 작동하는 동안에, 냉각 공기 스트림이 통기관(10)을 통과하도록 강제되고, 이에 의해 축열 요소(30)가 냉각, 바람직하게는 동결되며,
    - 룸(2)과 흐름 소통되고, 냉각 공기 공급부(12)가 작동하는 동안에 댐퍼(40)에 의해 폐쇄되는, 통기관(10) 내로의 보조 유입구(36)가 마련되고,
    - 댐퍼(40)는, 냉각 공기 공급부(12)로부터 나온 강제된 냉각 공기 스트림이 중단될 때에 수동 방식으로 자동 개방되도록 구성되며,
    - 이에 따라, 통기관(10)을 통한 자연 대류 기류가 제공되고, 자연 대류 기류는 축열 요소(30)로 열을 전달하는 것에 의해 냉각되는 것인 환기 및 공조 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 축열 요소(30)는 상변화 재료(34)를 포함하는 것인 환기 및 공조 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상변화 재료(34)는 주로 16 ℃ 내지 30 ℃ 온도 범위의 고체-액체 상전이를 겪는 것인 환기 및 공조 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상변화 재료(34)는 함수염을 주성분으로 하는 것인 환기 및 공조 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 축열 요소(30)는 플레이트형 또는 시트형 형상을 갖는 것인 환기 및 공조 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 댐퍼(40)는 냉각 공기 공급부(12)의 작동 중에 통기관(10) 내부에 조성되는 기류 압력으로 인해 수동 방식으로 자동 폐쇄되도록 구성되는 것인 환기 및 공조 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 댐퍼(40)에 작용하는 개방력은 질량체(52) 및/또는 스프링에 의해 얻어지는 것인 환기 및 공조 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 유출구(14)는 룸(2)의 바닥(16)에 근접하게 배치되는 것인 환기 및 공조 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 보조 유입구(36)는 룸(2)의 천장(20)에 근접하게 배치되는 것인 환기 및 공조 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 통기관(10)은 기본적으로 직선형이고 수직방향으로 정렬되는 것인 환기 및 공조 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 열원은 다수의 전기/전자 구성요소를 포함하는 것인 환기 및 공조 시스템.
  12. 열원을 포함하는 룸(2)과 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 관련 환기 및 공조 시스템을 구비하는 건물.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 환기 및 공조 시스템(6)의 작동 방법으로서,
    냉각 공기 공급부(12)가 작동하는 동안에 축열 요소(30)가 강제된 냉각 공기 스트림에 의해 냉각되고, 후속하는 자연 대류 모드 동안에 축열 요소(30)가 자연 대류 기류를 위한 냉각기로서 작용하는 것인 환기 및 공조 시스템의 작동 방법.
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