KR20220122032A - 공조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 공조 시스템은, 실외기 및 실내기를 구비하여, 냉방 운전 또는 난방 운전을 수행하는 공기조화기, 상기 실내기에 연결되는 하나 이상의 리모컨, 및, 실외에서 유입되는 공기를 제1 덕트를 통해 실내로 공급하고, 제2 덕트를 통해 상기 실내에서 유입되는 공기를 상기 실외로 배출하는 환기장치를 포함하고, 상기 실외기, 및 상기 리모컨에 구비되는 센서들에서 감지되는 온도 및 습도 데이터에 기초하여, 상기 공기조화기 또는 상기 환기장치가 단독 운전하거나, 상기 공기조화기 및 상기 환기장치가 동시 운전할 수 있다.

Description

공조 시스템{Air-conditioning system}

본 발명은 공조 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기조화기와 환기장치가 연동하여 효율적으로 운전하는 공조 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

쾌적한 실내 환경을 조성하기 위하여 다양한 공조 기기들이 개발되고 있다.

환기장치는, 실내의 오염된 공기를 실외로 배기시키고, 실외의 신선한 공기를 실내로 급기시키는 장치로서, 실내 공기의 신선도를 일정수준으로 유지시켜주는 장치이다.

폐열을 회수하여 에너지 손실을 저감시키는 열회수 환기장치가 주로 사용하는 데, 이러한 열회수 환기장치에는 폐열회수를 위해 실내의 오염된 공기와 실외의 신선한 공기를 열교환시키는 전열교환기가 구비된다. 열회수 환기장치는 전열교환 또는 외기 바이패스(By pass) 방식으로 환기 운전을 수행할 수 있다.

또한, 환기장치는, 실내로 공급하는 공기에 수분을 공급하는 가습유닛을 구비하여, 실내의 습도를 조절하는 가습기능을 수행할 수도 있다.

한편, 공기조화기는 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절하고, 실내 공기를 정화하도록 함으로서 인간에게 보다 쾌적한 실내 환경을 제공하기 위해 설치된다. 일반적으로 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.

이러한 공기조화기는 열교환기로 구성된 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성된 실외기로 분리되어 제어되며, 압축기 또는 열교환기로 공급되는 전원을 제어함으로서 동작된다.

한편, 공기조화기의 성능 향상을 위해 환기장치가 함께 사용되는 경우가 증가하는 추세로. 공기조화기와 환기장치가 연동하여 효율적으로 운전하는 방안이 요구된다.

한편, 소형 전산실 및 통신 기지국은 내부 서버 장비 혹은 통신 장비의 발열로 인해 1년 365일 24시간 실내 냉방을 해야 하는 시설이다. 공기조화기만으로 서버 장비 혹은 통신 장비를 수용하는 소형 전산실 및 통신 기지국을 1년 365일 24시간 냉방하는 것은, 전력 소모량이 과다하고 습도 관리에 어려움이 있었다.

본 발명의 목적은, 공기조화기와 환기장치가 연동하여 효율적으로 운전하는 공조 시스템 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 공기조화기 및 환기장치 연동 제어시, 공기조화기 및 환기장치가 외기 상태에 따라 단독 운전 또는 동시 운전을 수행함으로써, 에너지 소비를 감소시키고, 냉/난방 운전 효율 및 환기 운전 효율을 향상할 수 있는 공조 시스템 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 공기조화기 및 환기장치를 상황에 따라 적절한 운전 모드로 동작시킴으로써 운전 비용 및 에너지 소비를 절감할 수 있는 공조 시스템 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 서버 장비 혹은 통신 장비를 수용하는 소형 전산실 및 통신 기지국을 최적의 온도, 습도로 관리할 수 있는 공조 시스템 및 그 동작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에 의해서 이해될 수 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 공조 시스템은, 실외기 및 실내기를 구비하는 공기조화기, 상기 실내기에 연결되는 하나 이상의 리모컨, 및, 실외에서 유입되는 공기를 제1 덕트를 통해 실내로 공급하고, 제2 덕트를 통해 상기 실내에서 유입되는 공기를 상기 실외로 배출하는 환기장치를 포함하고, 상기 실외기, 및 상기 리모컨에 구비되는 센서들에서 감지되는 온도 및 습도 데이터에 기초하여, 상기 공기조화기 또는 상기 환기장치가 단독 운전하거나, 상기 공기조화기 및 상기 환기장치가 동시 운전할 수 있다.

상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점 온도를 계산하고, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점온도 중 적어도 하나가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위를 벗어나는 경우에 상기 공기조화기가 단독 운전할 수 있다

상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점온도를 계산하고, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도보다 높은 경우에, 상기 공기조화기와 상기 환기장치가 동시 운전할 수 있다.

상기 제1 덕트의 토출구와 상기 제2 덕트의 유입구에는 온도 센서가 배치되며, 상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점온도를 계산하고, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 상기 제2 덕트의 유입구 측 온도보다 낮고, 장비 유입 설정 온도보다 높은 경우에, 상기 공기조화기와 상기 환기장치가 동시 운전할 수 있다.

상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점온도를 계산하고, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도보다 낮은 경우에, 상기 환기장치가 단독 운전할 수 있다.

또한, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값 이상이고, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 이상이면, 상기 환기장치가, 내부의 전열교환기를 거치지 않는 바이패스 운전을 수행할 수 있다.

또한, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값보다 낮거나, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도보다 낮고, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 최소값보다 낮으면, 상기 환기장치가, 내부의 전열교환기를 이용하는 전열 교환 운전 및, 내부의 가습유닛을 통하여 수분을 공급하는 가습 운전을 수행할 수 있다.

또한, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값보다 낮거나, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도보다 낮고, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 최소값 이상이면, 상기 환기장치가, 내부의 전열교환기를 이용하는 전열 교환 운전을 수행할 수 있다.

상기 환기장치의 냉난방유닛을 통해, 상기 실내로 공급되는 공기를 가열할 수 있다.

상기 리모컨은 실내에 수용된 장비의 공기 유입구 측에 배치할 수 있다.

상기 제1 덕트의 토출구와 상기 제2 덕트의 유입구는 상기 실내기의 흡입구와 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기조화기와 환기장치가 연동하여 효율적으로 운전할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기조화기 및 환기장치 연동 제어시, 외기 상태에 따라 단독 운전 또는 동시 운전을 수행함으로써, 에너지 소비를 감소시키고, 냉/난방 운전 효율 및 환기 운전 효율을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기조화기 및 환기장치를 상황에 따라 적절한 운전 모드로 동작시킴으로써 운전 비용 및 에너지 소비를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 서버 장비 혹은 통신 장비를 수용하는 소형 전산실 및 통신 기지국을 최적의 온도, 습도로 관리할 수 있다.

한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템에 구성의 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환기장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 환기유닛의 열교환기의 사시도와, 냉난방유닛의 냉난방코일의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환기장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환기장치 및 댐퍼 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 간략한 내부 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템에 구성의 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템의 동작 방법을 도시한 순서도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템의 공조 시스템의 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템(Air-conditioning system)은, 하나 이상의 공기조화기, 환기장치를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템은, 공기조화기, 환기장치 외에도 서버 등 다른 기기를 포함할 수 있다. 공조 시스템에 포함되는 기기들은 통신 모듈을 구비하여 다른 기기와 유/무선으로 통신하며 연계된 동작을 수행할 수 있다.

또한, 본 명세서에서, 공기조화기, 및, 환기장치가 동시에 기동되는 경우는, 공기조화기와 환기장치의 운전 시작 시간이 동일한 것만을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 본 명세서에서, 공기조화기, 환기장치가 동시에 기동되는 경우는, 어느 하나의 기기가 운전 중이거나 어느 하나의 기기를 운전시키는 명령이 수신된 상태에서 다른 기기가 운전을 시작하거나 다른 기기를 운전시키는 명령이 수신되는 경우를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서, 공기조화기, 환기장치가 동시에 기동되는 경우는, 공기조화기가 운전 중일 때, 환기장치가 운전을 시작하거나 환기장치를 운전시키는 명령이 수신되는 경우를 포함할 수 있다. 마찬가지로 본 명세서에서, 공기조화기, 환기장치가 동시에 기동되는 경우는, 환기장치가 운전 중일 때, 공기조화기가 운전을 시작하거나 공기조화기를 운전시키는 명령이 수신되는 경우를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템에 구성의 예시를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 공조 시스템(1)은, 환기장치(10), 실외기(20), 실내기(30) 및 원격제어장치(35)를 포함할 수 있다.

환기장치(10)는, 덕트(40, 50)를 통해 사용자가 생활하는 실내공간(S1, S2, S3)과 연결될 수 있다. 환기장치(10)는, 실외에서 유입되는 공기를 제1 덕트(40)를 통해 실내로 공급할 수 있고, 제2 덕트(50)를 통해 실내에서 유입되는 공기를 실외로 배출할 수 있다.

여기서, 환기장치(10)에서 실내로 공급되는 공기는 급기(supply air, SA), 실내를 순환하고 환기장치(10)로 돌아오는 공기는 환기(return air, RA), 실외에서 환기장치(10)로 유입되는 공기는 외기(outdoor air, OA), 환기장치(10)에서 실외로 배출되는 공기는 배기(exhaust air, EA)로 명명될 수 있다.

환기장치(10)는, 실외공기와 실내공기를 서로 열교환시킬 수 있다. 환기장치(10)는, 실외에서 유입되어 실내로 공급되는 공기를 냉각 또는 가열시킬 수 있다. 환기장치(10)는, 실외에서 유입되어 실내로 공급되는 공기에 수분을 공급할 수 있다.

공조 시스템(1)은, 제1 덕트(40)의 일단에 위치하여, 실내공간(S1, S2, S3)으로 토출되는 공기의 양을 조절하는 급기댐퍼(45)를 포함할 수 있다. 공조 시스템(1)은, 제2 덕트(50)의 일단에 위치하여, 실내공간(S1, S2, S3)으로부터 흡입되는 공기의 양을 조절하는 배기댐퍼(55)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기(2)는, 복수의 유닛들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기(2)는, 실내에 설치되는 실내기(30)와 실외에 설치되는 실외기(20)를 포함할 수 있다.

실외기(20)는, 설정에 따라 냉매를 압축하거나 열교환하여, 환기장치(10) 및/또는 실내기(30)로 냉매를 공급할 수 있다.

실외기(20)는, 냉매를 압축하여 고압의 기체 냉매를 토출하는 압축기(미도시), 냉매로부터 기체 냉매와 액체 냉매를 분리하여 기화되지 않은 액체 냉매가 압축기로 유입되는 것을 방지하는 어큐뮬레이터(미도시), 압축기에서 토출된 냉매 중 오일을 회수하는 오일분리기(미도시), 실외공기와의 열교환에 의하여 냉매를 응축하거나 증발되도록 하는 실외 열교환기(미도시), 실외 열교환기의 열교환을 보다 원활하게 하기 위하여 실외 열교환기로 공기를 유입하고 열교환된 공기를 외부로 토출하는 실외기팬(미도시), 실외온도를 측정하는 온도센서(미도시), 실외습도를 측정하는 습도센서(미도시) 등을 포함할 수 있다.

실내기(30)는, 냉각 또는 가열된 공기를 실내공간(S1, S2, S3)으로 공급할 수 있다. 실내기(30)는, 실외기(20)로부터 냉매를 공급받아 실내로 냉온의 공기를 토출할 수 있다.

실내기(30)는, 실내 열교환기(미도시)와, 실내기팬(미도시), 공급되는 냉매가 팽창되는 팽창밸브(미도시), 실내온도를 측정하는 온도센서(미도시), 실내습도를 측정하는 습도센서(미도시) 등을 포함할 수 있다.

실내기(30)는 공기 흡입구와 토출구를 여닫음과 아울러 공기를 안내하는 베인을 포함할 수 있고, 베인은 공기 흡입구와 각 토출구를 여닫음을 뿐 아니라, 흡입 공기와 토출 공기의 방향을 안내한다.

원격제어장치(35)는, 실내기(30)에 연결되어, 실내기(30)로 사용자의 제어명령을 전달하고, 실내기(30)의 상태정보를 수신하여 표시할 수 있다. 이때 원격제어장치(35)는, 실내기(30)와의 연결 형태에 따라 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.

원격제어장치(35)는, 실내온도를 측정하는 온도센서(미도시), 실내습도를 측정하는 습도센서(미도시), 재실자를 감지하는 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다.

공조 시스템(1)에 포함된 유닛들은 유/무선으로 상호 간에 통신 연결되어, 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들면, 실외기(20)는, 환기장치(10) 및/또는 실내기(30)의 요구(demand)에 의해 동작할 수 있다. 예를 들면, 환기장치(10)는, 실외기(20), 실내기(30) 및/또는 원격제어장치(35)로부터 수신되는 데이터에 기초하여 동작할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환기장치의 사시도이다.

도 2를 참조하면, 환기장치(10)는, 실내에서 실외로 배출되는 공기가 유동하는 배기유로와, 실외에서 실내로 유입되는 공기가 유동하는 급기유로가 형성되는 하우징(15)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하우징(15)은, 배기유로와 급기유로의 적어도 일부가 상호 교차되도록 형성될 수 있다.

환기장치(10)는, 공기를 유동시키는 환기유닛(100), 공기를 냉각 또는 가열하는 냉난방유닛(200) 및/또는 공기에 수분을 공급하는 가습유닛(300)을 포함할 수 있다.

환기유닛(100)은, 실외공기와 실내공기를 상호 열교환하는 열교환기(110)를 포함할 수 있다.

도 3은 도 2의 환기유닛의 열교환기의 사시도와, 냉난방유닛의 냉난방코일의 사시도이다.

열교환기(110)의 구조의 일 예와 관련하여, 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

도 3의 도면부호 (a)를 참조하면, 열교환기(110)는, 평판형의 평면판재(113)와, 물결형상의 절곡판재(114)가 교대로 적층되어 구성될 수 있다. 평면판재(113)를 사이에 두고 배치된 절곡판재(114)는, 직각으로 교차하도록 구성될 수 있다.

열교환기(110)는 전체적으로 사각 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 열교환기(110)는, 평면판재(113) 및 절곡판재(114)의 적층에 의하여 제1유로(115)와 제2유로(116)를 포함할 수 있다. 제1유로(115)와 제2유로(116)는, 서로 직교하도록 형성될 수 있다.

열교환기(110)를 구성하는 평면판재(113)의 표면 또는 절곡판재(114)의 표면에는, 수증기를 흡착하기 위한 흡착재가 도포될 수 있다. 흡착재는, 예를 들면, 실리카겔(Silica-gel), 제올라이트(Zeolite), 이온교환수지(Ion-exchange resin) 등을 포함할 수 있다.

예를 들면, 열교환기(110)를 구성하는 평면판재(113)의 표면 또는 절곡판재(114)의 표면에 흡착재가 도포되고, 박막 필름 재질 등으로 구성되어, 제1유로(115)와 제2유로(116)를 각각 통과하는 공기는 열교환과 함께 수분교환도 가능하게 된다.

즉, 실내에서 공급된 환기(RA)가 제1유로(115)로 유동하고, 실외에서 흡입된 외기(OA)가 제2유로(116)로 유동하는 경우, 제1유로(115)에서 흡착제에 의하여 수분이 흡착되어 제2유로(116)의 외기(OA)로 수분을 공급하여, 외기(OA)의 습도를 상승시킬 수 있다. 이를 통해, 가습유닛(300)이 환기장치(10)에 구비되는 경우, 가습유닛(300)에 의한 가습과정이 수행될 수 있으나, 가습유닛이 구비되지 않는 경우에도 외기(OA)와 환기(RA)의 습도차를 일차적으로 줄일 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 환기유닛(100)은, 실내외 공기를 유동시키는 적어도 하나의 송풍팬을 구비할 수 있다. 예를 들면, 환기유닛(100)은, 실내공기를 실외로 유동시키는 배기팬(120)과, 실외공기를 실내로 유동시키는 급기팬(130)을 포함할 수 있다.

즉, 배기팬(120)은 실내의 오염된 공기를 강제로 흡입하여 실외로 배출하고, 급기팬(130)은 실외로부터 공기를 강제 흡입하여 실내로 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 배기팬(120) 및 급기팬(130)을 이용하여 실내와 실외의 공기를 교환함으로써 실내를 환기시키는 공기조화 시스템(10)의 운전모드를, 환기운전모드라 명명할 수 있다.

배기팬(120)은, 제2 덕트(50)를 통해 실내에서 유입되는 공기(RA)를 실외와 연결되는 제4 덕트(70)로 유동시킬 수 있다. 배기팬(120)은, 제4 덕트(70)에 인접하여 배치될 수 있다. 여기서, 제2 덕트(50)를 통해 실내에서 유입된 공기인 환기(RA)가 제4 덕트(70)를 통해 배기(EA)로 배출되기까지의 하우징(15) 내 유로를 배기유로로 명명할 수 있다.

급기팬(130)은, 제3 덕트(60)를 통해 실외에서 유입되는 공기(OA)를 실내와 연결되는 제1 덕트(30)로 유동시킬 수 있다. 급기팬(130)은, 제1 덕트(40)에 인접하여 배치될 수 있다. 여기서, 제3 덕트(60)를 통해 실외에서 유입된 공기인 외기(OA)가 제1 덕트(30)를 통해 급기(SA)로 배출되기까지의 하우징(15) 내 유로를 급기유로로 명명할 수 있다.

냉난방유닛(200)은, 급기팬(130)에 의해 유입되는 실외공기를 열교환시킬 수 있다. 예를 들면, 냉난방유닛(200)은, 냉매 사이클을 이용하여, 급기팬(130)에 의해 실외에서 유입되는 공기를 냉각 또는 가열할 수 있다.

냉난방유닛(200)은, 냉매가 증발 또는 응축되는 냉난방코일(210), 냉난방코일(210)에 냉매를 선택적으로 공급하는 팽창밸브(미도시) 등을 포함할 수 있다. 팽창밸브는, 예를 들면, 전자팽창밸브(Electric expansion valve, EEV)일 수 있고, 냉매를 선택적으로 차단 또는 공급하거나, 냉난방코일(210) 내부로 유입되는 냉매를 팽창시키는 역할을 수행할 수 있다.

냉난방코일(210)의 구조의 일 예와 관련하여, 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

도 3의 도면부호 (b)를 참조하면, 냉난방코일(210)은 크로스핀 식의 핀-튜브(Fin-Tube)형 열교환기로 구성될 수 있다.

냉난방코일(210)은, 장방형 판 형상으로 형성된 알루미늄 등과 같은 금속 재질의 다수의 핀(213)과, 핀(213)을 관통하는 냉매관(215)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 실외기(20)에서 공급되는 냉매는, 냉매관(215)을 통해 유동하는 동안 급기팬(130)에 의해 유동하는 공기와 열교환될 수 있고, 열교환된 냉매는 다시 실외기(20)로 유동할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 가습유닛(300)은, 실내로 배출되는 급기(SA)에 수분을 공급할 수 있다. 예를 들면, 가습유닛(300)은, 가습소자(310)를 포함할 수 있고, 물을 수증기로 기화시켜 공기 중에 수분을 공급할 수 있다.

가습유닛(300)에는, 물이 유동하는 유로가 형성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(15)에 형성된 물 유입부(320)를 통해 가습유닛(300)의 가습소자(310)로 물이 공급될 수 있고, 하우징(15)에 형성된 물 배출부(330)를 통해, 가습소자(310)에서 하우징(15)의 외부로 물이 배출될 수 있다.

가습유닛(300)은, 물의 유동량을 조절하는 밸브를 포함할 수 있다. 여기서, 물의 유동량을 조절하는 밸브는, 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 솔레노이드 밸브의 개도량에 따라, 급기(SA)에 공급되는 수분의 양이 조절될 수 있다.

가습유닛(300)은, 제1 덕트(40)에 인접하여 배치될 수 있고, 냉난방유닛(200)을 통해 냉각 또는 가열된 공기에 수분을 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환기장치의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 환기장치(10)는, 통신부(410), 센서부(420), 저장부(430), 입력부(440), 출력부(450) 및/또는 제어부(460)를 포함할 수 있다.

통신부(410)는, 공기조화 시스템(1)에 포함된 유닛 중 적어도 하나와 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 통신부(410)는, 홈 네트워크를 지원하는 시리얼 통신 프로토콜 표준 규격인 RS-485 통신 방식에 따라, 신호를 송수신하는 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 통신부(410)는, 와이파이(Wi-fi), 블루투스(bluetooth), 비콘(beacon), 지그비(zigbee) 등의 근거리 무선통신 방식으로, 실외기(20) 및 실내기(30) 중 적어도 하나와 상호 간에 신호를 송수신할 수 있다.

센서부(420)는, 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서부(420)는, 냉매의 온도를 측정하는 냉매온도센서(미도시), 외기(OA)의 온도, 습도 등을 측정하는 온습도 센서(미도시), 급기(SA)의 온도, 습도 등을 측정하는 온습도 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다.

저장부(430)는, 제어부(460) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 예를 들면, 저장부(430)는, 제어부(460)에 의해 처리 가능한 다양한 작업들을 수행하기 위한 목적으로 설계된 응용 프로그램들을 저장하고, 제어부(460)의 요청 시, 저장된 응용 프로그램들 중 일부를 선택적으로 제공할 수 있다. 저장부(430)에 저장되는 프로그램 등은, 제어부(460)에 의해 실행될 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않는다.

저장부(430)는, 휘발성 메모리(예: DRAM, SRAM, SDRAM 등)나, 비휘발성 메모리(예: 플래시 메모리(Flash memory), 하드 디스크 드라이브(Hard disk drive; HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-state drive; SSD) 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 있어서, 저장부(430)와 메모리는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

입력부(440)는, 환기장치(10)의 동작과 관련된 각종 사용자 명령을 수신할 수 있고, 입력된 명령에 대응하는 제어 신호를 제어부(460)에 전달할 수 있다. 입력부(440)는, 터치 패드, 물리적 버튼 등을 포함할 수 있다.

출력부(450)는, 디스플레이(미도시), 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)(미도시) 등의 표시 장치를 구비할 수 있다. 예를 들면, 출력부(450)는, 환기장치(10)의 운전 상태, 에러 발생 등과 관련된 동작 상태나, 실내온도, 목표온도 등의 정보를 표시할 수 있다.

출력부(450)는, 스피커(미도시), 버저(미도시) 등의 오디오 장치를 구비할 수 있다. 예를 들면, 출력부(450)는, 환기장치(10)의 운전 상태에 대한 효과음을 출력할 수 있고, 에러 발생시 소정의 경고음을 출력할 수 있다.

제어부(460)는, 환기장치(10)에 구비된 각 구성과 연결될 수 있다. 예를 들면, 제어부(460)는, 환기장치(10)에 구비된 각 구성과 상호 간에 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있고, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

제어부(460)는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있고, 이에 포함된 프로세서를 이용하여, 환기장치(10)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 여기서, 프로세서는 CPU(central processing unit)과 같은 일반적인 프로세서일 수 있다. 물론, 프로세서는 ASIC과 같은 전용 장치(dedicated device)이거나 다른 하드웨어 기반의 프로세서일 수 있다.

제어부(460)는, 통신부(410) 및/또는 센서부(420)를 통해 수신되는 데이터를 저장부(430)에 저장할 수 있다. 예를 들면, 제어부(460)는, 통신부(410)를 통해 실외기(20), 실내기(30) 및/또는 원격제어장치(35)로부터 수신되는 다양한 데이터(예: 실외온도, 실외습도, 실내온도, 실내습도 등)을 저장부(430)에 저장할 수 있다.

제어부(460)는, 통신부(410) 및/또는 센서부(420)를 통해 수신되는 데이터에 기초하여, 다양한 연산을 수행할 수 있다.

제어부(460)는, 가습유닛(300)을 통해 급기(SA)에 공급되는 수분의 양(이하, 필요 가습량)을 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(460)는, 통신부(410)를 통해 실외기(20), 실내기(30) 및/또는 원격제어장치(35)로부터 수신되는, 실외온도, 실외습도, 실내온도, 실내습도 등에 대한 데이터에 기초하여, 필요 가습량을 결정할 수 있다.

제어부(460)는, 필요 가습량에 따라 가습유닛(300)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(460)는, 필요 가습량에 대응하여, 가습유닛(300)에 포함된 물의 유동량을 조절하는 밸브의 개도량을 조절할 수 있다.

환기장치(10)는, 실내의 오염된 공기를 실외로 배기시키는 장치로, 많은 경우에 실외의 신선한 공기를 실내로 급기시키는 구성을 포함한다. 특히, 최근에는 폐열을 회수하여 에너지 손실을 저감시키는 에너지 회수 환기장치(Energy Recovery Ventilation, ERV)를 주로 사용한다. 이러한 에너지 회수 환기장치에는 폐열회수를 위해 실내의 오염된 공기와 실외의 신선한 공기를 열교환시키는 전열교환기가 구비된다. 에너지 회수 환기장치에는 열교환기를 거치지 않는 바이패스 유로가 형성되고, 댐퍼가 바이패스유로를 선택적으로 개폐시킴으로써, 열교환 운전 또는 바이패스 운전을 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환기장치 및 댐퍼 동작을 나타내는 도면이다.

환기장치(10)는, 실내 공기를 실외로 배출하기 위한, 배기 배출구(70)와 배기 흡입구(50)와 배기팬(미도시)를 구비하며, 실외 공기(외기, OA)를 실외로 배출하기 위한, 흡기 흡입구(60)와 흡기 배출구(40)와 흡기팬(미도시)를 구비한다. 또한, 케이스(50) 내부에, 배기구(70, 50)와 흡기구(60, 40)가 교차하는 지점에, 흡기되는 실외공기와, 배기되는 실내공기를 열교환하는 전열교환기(110)가 구비된다.

또한, 전열교환기(100)의 동작을 제어하는 댐퍼(500)를 더 구비할 수 있다. 이때, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 외기 도입 바이패스 운전의 경우에는 외기(OA)가 실내로 공급되는 급기 유로(OA-SA)와, 내기(RA)가 실외로 배출되는 배기 유로(RA-EA) 간에 열교환이 이루어지지 않도록 댐퍼(500)가 배치될 수 있다. 다만, 도 5의(b)에 도시된 바와 같이, 전열교환 운전의 경우에는 외기(OA)가 실내로 공급되는 급기 유로(OA-SA)와, 내기(RA)가 실외로 배출되는 배기 유로(RA-EA) 간에 열교환이 이루어지도록 댐퍼(500)가 배치될 수 있다.

환기장치(100)의 동작의 예는 다음과 같다.

먼저, 실내공기가 어느 정도 오염되었을 때 배기팬이 동작하여, 실내오염공기가 배기 흡입구(50)를 통해 유입된 다음, 전열교환기(110)를 지나 배기 배출구(70)를 통해 실외로 배출된다.

또한, 급기팬이 동작하여, 신선한 실외공기가 급기 흡입구(60)를 통해 유입된 다음, 전열교환기(110)를 지나 급기 배출구(40)를 통해 실내로 공급된다.

이때, 전열교환기(110)를 지나는 실내공기와 실외공기는 상호 열교환되어 실내에 적합한 온도의 실외공기가 공급된다. 이에 의해, 실내 온도와 실내로 유입되는 공기의 온도 차를 줄여서 실내 온도의 급격한 변화를 방지할 수 있다.

한편, 댐퍼(500)는, 전열교환기(110)의 동작 상태를 제어하여, 환기장치(100)가 상술한 전열 교환 운전 모드로 동작하거나, 보통의 환기 운전 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 여름, 겨울과 같이, 실내와 실외의 온도 또는 습도 차이가 많을 경우, 댐퍼(500)는, 전열교환기(110)의 높이가 가장 높도록 제어할 수 있다. 즉, 사각형의 단면적을 갖는 전열교환기(110)의 상하 높이가 그 단면적의 대각선이 되도록 제어한다. 이에 의해, 흡기되는 공기와 배기되는 공기 사이에 전열 교환이 활발히 수행되게 된다.

다음, 봄, 가을과 같이, 실내와 실외의 온도, 습도 차이가 적을 경우, 댐퍼(500)는, 전열교환기(110)의 높이가 가장 낮도록 제어할 수 있다. 즉, 사각형의 단면적을 갖는 전열교환기(110)의 상하 높이가 가장 작아지도록 제어한다. 즉, 전열교환기(110)가 바이패스 모드가 되도록 제어한다. 이에 의해, 흡기되는 공기와 배기되는 공기 사이에 전열 교환은 최소가 되게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공기조화기의 간략한 내부 블록도이다.

도 6을 참조하면, 공기조화기(2)는, 압축기(693), 실외 팬(691), 실내 팬(692), 제어부(670), 센싱부(650), 카메라 모듈(655), 통신부(660), 메모리(640)를 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기(2)는, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681), 실내 팬 구동부(682), 절환 밸브, 팽창 밸브 등 각종 밸브(611), 표시부(630), 및 입력부(620)를 더 포함할 수 있다.

입력부(620)는, 다수개의 조작 버튼을 구비하여, 입력되는 공기조화기의 운전 목표 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달한다.

표시부(630)는, 공기조화기(2)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부(630)는, 실내기(20)의 동작상태를 출력하는 표시수단을 구비하여, 운전상태 및 에러를 표시할 수 있다.

센싱부(650)는, 복수의 센서를 구비하여 공기조화기(2)의 동작, 상태와 관련덴 데이터를 획득할 수 있다. 센싱부(650)는, 다양한 센서를 구비하여 사이클 운전 데이터를 획득할 수 있다.

예를 들어, 센싱부(650)는, 복수의 온도 센서를 포함할 수 있다. 토출 온도 감지부는, 압축기(693)에서의 냉매 토출 온도를 감지할 수 있으며, 감지된 냉매 토출 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달할 수 있다. 실외 온도 감지부는, 공기조화기(2)의 실외기(60) 주변의 온도인, 실외 온도를 감지할 수 있으며, 감지된 실외 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달할 수 있다. 실내 온도 감지부는, 공기조화기(2)의 실내기(20) 주변의 온도인, 실내 온도를 감지할 수 있으며, 감지된 실내 온도에 대한 신호를 제어부(670)로 전달할 수 있다.

제어부(670)는, 감지된 냉매 토출 온도, 감지된 실외 온도, 감지된 실내 온도 중 적어도 하나, 및 입력된 목표 온도에 기초하여, 공기조화기(2)가 운전하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 최종 목표 과열도를 산출하여, 공기조화기(2)가 운전하도록 제어할 수 있다.

또한, 센싱부(650)는 습도 센서, 압력 센서, 기타 공기조화기(2)의 동작, 상태와 관련덴 데이터를 획득할 수 있는 센서를 포함할 수 있고, 센서들의 센싱 데이터를 제어부(670)로 전달할 수 있다.

제어부(670)는, 센싱부(650)에서 감지된 센싱 데이터에 기초하여 공기조화기(2)를 제어할 수 있다.

한편, 제어부(670)는, 압축기(693), 실내 팬(692), 실외 팬(691)의 동작 제어를 위해, 도면에서 도시된 바와 같이, 각각, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681), 실내 팬 구동부(682), 밸브 제어부(610)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(670)는, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681), 또는 실내 팬 구동부(682)에, 목표 온도에 기초하여, 각각 해당하는 속도 지령치 신호를 출력할 수 있다.

그리고 각각의 속도 지령치 신호에 기초하여, 압축기 모터(102b), 실외 팬 모터(105b), 실내 팬 모터(109b)는, 각각, 목표 회전 속도로 동작 될 수 있다.

한편, 제어부(670)는, 압축기 구동부(683), 실외 팬 구동부(681), 또는 실내 팬 구동부(682)에 대한 제어 이외에, 공기조화기(2) 전반의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(670)는, 밸브 제어부(610)를 통하여 냉/난방 절환밸브 또는 사방밸브(110)의 동작을 제어할 수 있다. 또는, 제어부(670)는, 밸브 제어부(610)를 통하여 팽창기구 또는 팽창 밸브(106)의 동작을 제어할 수 있다.

한편, 공기조화기(2)는, 압축기(693), 실외 팬(691), 실내 팬(692), 제어부(670), 메모리(640) 등 각 유닛에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

한편, 공기조화기(2)는, 카메라 모듈을 더 포함할 수 있다.

카메라 모듈은, 디지털 카메라를 포함할 수 있다. 디지털 카메라는 적어도 하나의 광학렌즈와, 광학렌즈를 통과한 광에 의해 상이 맺히는 다수개의 광다이오드(photodiode, 예를 들어, pixel)를 포함하여 구성된 이미지센서(예를 들어, CMOS image sensor)와, 광다이오드들로부터 출력된 신호를 바탕으로 영상을 구성하는 디지털 신호 처리기(DSP: Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 정지영상은 물론이고, 정지영상으로 구성된 프레임들로 이루어진 동영상을 생성하는 것도 가능하다.

카메라 모듈은, 실내기(60)가 배치된 실내공간을 촬영하여 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 카메라 모듈이 촬영한 이미지 데이터는 제어부(670) 및/또는 서버 등 다른 기기로 전달될 수 있다.

제어부(670)는, 이미지 데이터에 기초하여 재실 여부 재실중인 인원의 수, 밀도 등을 판별할 수 있다.

메모리(640)는, 공기조화기(2)의 동작, 제어에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(640)는, 카메라 모듈(655)을 통해 획득된 이미지 데이터, 센싱부(650)를 통해 획득된 센싱 데이터를 저장할 수 있다.

통신부(660)는, 하나 이상의 통신 모듈을 구비하여 유선 또는 무선으로 다른 기기와 송수신할 수 있다.

제어부(670)는 통신부(660)를 통해 공기조화기(2)의 상태 정보를 서버(미도시) 등 다른 기기로 전송할 수 있다. 예를 들어, 카메라 모듈(655)을 통해 획득된 이미지 데이터, 센싱부(650)를 통해 획득된 센싱 데이터가 서버 등 다른 기기로 송신되도록 통신부(660)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(660)는 서버 등 다른 기기로부터 수신되는 제어 신호, 각종 데이터에 기초하여 공기조화기(2)를 제어할 수 있다.

한편, 공기조화기(2)는 환기장치(10)와 별도로 배치된다. 즉, 환기장치(10)는 상기 공기조화기(2)의 실내기(60)와는 이격된 위치에 배치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템에 구성의 예시를 도시한 도면이다.

도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템(1)은, 실외기(20) 및 실내기(30)를 구비하는 공기조화기(2), 상기 실내기(30)에 연결되는 리모컨(35), 및, 실외에서 유입되는 공기를 제1 덕트(40)를 통해 실내로 공급하고, 제2 덕트(50)를 통해 상기 실내에서 유입되는 공기를 상기 실외로 배출하는 환기장치(10)를 포함할 수 있다.

공기조화기(2)는 상기 실외기(20) 및 상기 실내기(30)를 각각 하나 이상 구비하고, 냉방 운전 또는 난방 운전을 수행할 수 있다. 또한, 공기조화기(2)는 상기 실내기(30)와 유선 또는 무선으로 연결되는 하나 이상의 리모컨(35)을 포함할 수 있다.

한편, 공조 시스템(1)의 각 유닛들은, 온도, 습도 등을 센싱하는 센서들을 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 실외기(20) 및 상기 리모컨(35)은 온도 센서, 습도 센서를 구비할 수 있다. 실외에 배치되는 상기 실외기(20)에 구비되는 센서들을 외기의 온도, 습도를 감지할 수 있다.

실내에 배치되는 상기 리모컨(35)에 구비되는 센서들을 실내의 온도, 습도를 감지할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 리모컨(35)은 공조 시스템이 공조를 수행하는 실내공간(700)에 수용된 장비(서버 장비, 통신 장비, 기타 전자 장비 등)의 공기 유입구 측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 리모컨(35)에 구비되는 센서들은 장비에 유입되는 공기의 온도, 습도를 감지할 수 있다. 장비에 유입되는 공기의 온도, 습도는 각각 장비 유입 온도, 장비 유입 습도로 명명될 수 있고, 장비가 서버(710)인 경우에, 서버(710)에 유입되는 공기의 온도, 습도는 각각 서버 유입 온도, 서버 유입 습도로 명명될 수 있다.

또한, 상기 실내기(30) 및/또는 상기 환기장치(10)는 온도 센서, 습도 센서를 구비할 수 있다. 실시 예에 따라서, 상기 실내기(30) 또는 상기 환기장치(10)가 온도 센서, 습도 센서를 구비하거나 상기 실내기(30)와 상기 환기장치(10)가 모두 온도 센서, 습도 센서를 구비할 수 있다.

한편, 상기 환기장치(10)는, 상기 제1 덕트(40)의 토출구와 상기 제2 덕트(50)의 유입구에 배치되는 온도 센서, 습도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 덕트(40)의 토출구에 위치하여, 실내공간(700)으로 토출되는 공기의 양을 조절하는 상기 급기댐퍼(45) 측에 온/습도 센서가 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 덕트(50)의 유입구에 위치하여, 실내공간(700)으로부터 흡입되는 공기의 양을 조절하는 배기댐퍼(55) 측에 온/습도 센서가 배치될 수 있다.

한편, 상기 공기조화기(2) 또는 상기 환기장치(10)가 마스터(master) 기기로써, 공조 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또는, 별도의 제어기(미도시)가 공조 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 공조 시스템(1)은 센서들에서 감지되는 온도 및 습도 데이터에 기초하여, 동작할 수 있다. 예를 들어, 상기 공조 시스템(1)은 상기 실외기(20) 및 상기 리모컨(35)에 구비되는 센서들에서 감지되는 온도 및 습도 데이터에 기초하여, 상기 공기조화기(2) 또는 상기 환기장치(100)가 단독 운전하거나, 상기 공기조화기(2) 및 상기 환기장치(100)가 동시 운전할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 실외 온/습도 범위 및 적정 서버 유입 온도가 사전에 설정될 수 있다. 예를 들어, 관리자는 미국냉난방공조기술자협회 ASHRAE TC9.9 기반의 온/습도 규정 등을 참고로 하여, 실외 이슬점 상/하한선 및 상대 습도 그리고 서버 유입 온/습도 범위를 설정할 수 있다. ASHRAE TC9.9 기반의 온/습도 규정에 대해서는 도 10, 도 11 등을 참조하여 후술한다. 본 명세서에서는 ASHRAE TC9.9 기반의 온/습도 규정을 이용하는 경우를 예시하지만, 규정은 단순 참고 사항으로, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다른 규정, 실험 결과 등을 참조하여 각종 값들을 설정하는 것도 가능하다.

환기장치(100)는 주로 겨울철에 외기 냉방을 활용함으로써 에너지 소비를 절감할 수 있다. 하지만, 실내 설정 온도와 평균 실내 온도 차 비교에 의한 단순 운전 방법은, 계절별, 시간별 변화하는 외기 기후 조건에 따른 외기 냉방 운전 방법이 없어, 외기 냉방 운전 시간이 짧아지고, 에너지 절감 효과가 떨어질 수 있다. 또한, 여름철 습도가 높은 상황에서의 수분 비산이나 겨울철 온도차에 의한 실내 결로 현상이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템(1)은, 외기가 서버 유입 온/습도 범위 이내 인지 여부, 외기 온/습도가 설정된 온/습도 이내 인지 여부 등을 기준으로, 각 기준 조건에 따라, 공기조화기(2) 단독 운전, 공기조화기(2)와 환기장치(100) 동시 운전, 환기장치(100) 단독 운전의 3가지 운전 모드를 가질 수 있다.

이에 따라, 공기조화기(2)와 환기장치(100)를 연동 제어하며, 여름철 시원한 시간대나 겨울철 외기를 도입함으로써, 에너지를 절감할 수 있다. 여름철에도 공기조화기(2)와 환기장치(100) 연동 운전 시간이 확대되어, 에너지 절감이 더 커질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 겨울철에, 외기가 온도 및 습도가 낮아 이슬점이 하한치 미만이고, 외기 온/습도가 서버 유입 온/습도 미만일 경우, 환기장치(100)는 전열 교환 운전 및 가습 운전을 수행하여 서버 유입 온/습도 구간까지 승온 및 가습할 수 있다. 이에 따라, 서버 등 전자 장비에 적합한 최적의 온도, 습도를 구현할 수 있다.

또한, 상황에 따라, 상기 환기장치(10)의 냉난방유닛(200)을 통해, 상기 실내공간(700)으로 공급되는 공기를 가열하여 승온할 수 있다. 예를 들면, 환기장치(10)는, 급기(SA)의 이슬점온도가 실내온도 이상인 경우, 냉난방유닛(200)을 통해 실외에서 유입되는 공기를 가열할 수 있고, 가열된 공기를 실내에 공급할 수 있다. 이를 위해, 환기장치(10)는, 실외기(20)에 난방모드에 대한 제어신호를 전송하여, 실외기(20)로부터 냉매를 공급받을 수 있다.

한편, 환기장치(10)는, 급기(SA)의 이슬점온도가 실내온도 미만인 경우, 필요 가습량에 따라 수분이 공급되도록 가습유닛(300)을 제어할 수 있다. 예를 들면, 환기장치(10)는, 필요 가습량에 대응하여, 가습유닛(300)에 포함된 물의 유동량을 조절하는 밸브의 개도량을 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템의 동작 방법을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템(1)은, 상기 실외기(20)에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점 온도를 계산할 수 있다(S810).

아래의 수학식에 따라 온/습도 기준으로 이슬점을 계산할 수 있다.

RH = Relative Humidity (in percent), T = Temperature (in Celsius)

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템(1)은, 상기 실외기(20)에서 구비되는 센서에서 획득되는 데이터에 기초하여, 공기조화기 단독 운전 조건을 만족하는지 판별할 수 있다(S820).

예를 들어, 상기 공조 시스템(1)은, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점온도 중 적어도 하나가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위를 벗어나는 경우에(S820), 상기 공기조화기(2)가 단독 운전할 수 있다(S825).

여기서, 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위는 온도, 습도, 이슬점온도에 대해서 각각 설정될 수 있다. 장비 관리 공조 설정 범위는 장비 유입 온도 범위, 장비 유입 습도 범위, 이슬점 온도 범위를 포함할 수 있다. 또한, 해당 범위내 소정 기준치도 설정될 수 있다. 예를 들어, 장비가 서버인 경우에 서정되는 장비 관리 공조 설정 범위는 아래와 같다.

ADP(max) : 이슬점 최대 설정값(℃)

ADP(min) : 이슬점 최소 설정값(℃)

ADB(max) : 서버 유입 설정 온도 최대값(℃)

ADB(min) : 서버 유입 설정 온도 최소값(℃)

ARH(max) : 서버 유입 상대 습도 최대값(%)

ARH(min): 서버 유입 상대 습도 최소값(%),

ADB’ : 서버 유입 설정 온도(℃)

한편, 외기 기후가 서버 유입 온/습도 범위를 초과하거나 이슬점 범위를 초과할 경우(S820), 상기 공기조화기(2)가 단독 운전할 수 있다(S825). 즉, 외기가 설정 온/습도 범위(이슬점 포함)를 초과하게 될 경우, 상기 환기장치(10)는 댐퍼(45, 55)를 닫고 가동 정지되고, 상기 공기조화기(2)가 단독으로 냉방을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템(1)은, 상기 실외기(20)에서 구비되는 센서에서 획득되는 데이터에 기초하여, 동시 운전 조건을 만족하는지 판별할 수 있다(S830).

예를 들어, 상기 공조 시스템(1)은, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도보다 높은 경우에(S830), 상기 공기조화기(2)와 상기 환기장치(10)가 동시 운전할 수 있다(S835).

상기 공조 시스템(1)은, 외기, 서버 유입 온/습도 그리고 RA의 온도를 비교하고, 외기 기후가 서버 유입 온/습도 이내인지, RA 온도 대지 높고 낮음으로 외기 냉방 모드, 외기 냉방 + 가습 동시 운전으로 구분할 수 있다(S830).

또한, 상기 공조 시스템(1)은, 외기가, 설정 온/습도 범위 내이며 RA보다 낮고 ADB’보다 높을 경우(S830), 상기 공기조화기(2)와 상기 환기장치(10)가 동시 운전할 수 있다(S835). 여기서, ADB’가 동시 운전, 단독 운전을 구분하는 조건일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 상기 제2 덕트(50)의 유입구 측 온도보다 낮고, 장비 유입 설정 온도보다 높은 경우에(S830), 상기 공기조화기(2)와 상기 환기장치(10)가 동시 운전할 수 있다(S835).

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 환기장치(10)가 바이패스 운전하여, 서버(710)를 통과한 뜨거운 공기를 RA 덕트(50)를 통해 외부로 배출할 수 있다. 또한, RA의 뜨거운 공기가 실내기(30) 쪽으로 유입을 최소화하여, 실내기 필요 냉방 능력을 낮추고 부분 운전하게 되어 효율이 증대될 수 있다. RA 덕트(60)로 공기를 외부로 빼고, 공기가 실내공간(700) 중 일부만 순환하며 더 효율적인 운전이 가능하다.

한편, OA 온도가 서버 유입 온도 범위(습도 및 이슬점 포함)이내일 경우, 상기 환기장치(10)의 냉난방유닛(200) 운전 없이 그대로 유입될 수 있다.

한편, 사용자가 OA 온도를 ADB’까지 감소를 원할 경우, 상기 환기장치(10)의 냉난방유닛(200)에서 냉방 운전하여 ADB’까지 온도를 낮출 수 있다.

한편, 서버 유입 온도를 ADB(min)과 ADB(max) 사이로 지정할 경우, 상기 환기장치(10)의 SA 토출 온도는 ADB(min)과 ADB(max) 사이 범위 내를 만족시키면 된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템(1)은, 상기 공기조화기 단독 운전 조건(S820), 및 상기 동시 운전 조건(S830)을 만족하지 않으면, 환기장치(10)가 단독 운전을 수행할 수 있다(S840).

예를 들어, 상기 공조 시스템(1)은, 상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도보다 낮은 경우에, 상기 환기장치(10)가 단독 운전을 수행할 수 있다(S840).

한편, 외기가 설정 온/습도 범위 내이며 ADB’보다 낮을 경우, 상기 환기장치(10)가 단독 운전할 수 있다. 이 때, 상기 실내기(30)는 운전 정지하고, 상기 환기장치(10)는 바이패스 운전할 수 있다.

만약, 외기가 ADB(min)보다 낮거나 ARH(max)보다 낮을 경우, 상기 환기장치(10)는 전열 교환 운전으로 승온할 수 있다.

만약 온도가 전열 교환기(410)를 통과해도 낮을 경우, 상기 환기장치(10) 내 냉난방유닛(200)으로 예열하고 가습유닛(300)으로 가습시킬 수 있다. ADB(min)까지 승온 혹은 ADB’까지 승온은 사용자가 선택할 수 있다.

한편, 겨울철 외기 온도가 서버 유입 온도 미만이고, 외기 이슬점이 서버 유입 온/습도 및 이슬점 설정 하한 시, 상기 환기장치(10)는 전열 교환 운전한다. 외부로 배출되는 RA측의 폐열을 회수하는 전열 교환 운전으로 온도 및 이슬점을 상승시킬 수 있다. 전열 교환 운전으로 적정 온/습도 범위가 아닐 경우, 상기 환기장치(10) 내 냉난방유닛(200)으로 예열하고 가습유닛(300)으로 가습시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템의 동작 방법을 도시한 순서도로, 환기장치(10)의 단독 운전 모드(S840) 동작을 상세히 도시한 것이다. 도 9에서, ODB는 외기 건구 온도(℃)이고 ORH는 외기 상대 습도(%)를 의미한다.

도 9를 참조하면, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값보다 크거나 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도보다 크면(S910), 상기 환기장치(10)는 내부의 전열교환기(110)를 이용하는 전열 교환 운전을 수행할 수 있다(S940, S950).

그렇지 않으면(S910). 상기 환기장치(10)가, 내부의 전열교환기(110)를 거치지 않는 바이패스 운전을 수행할 수 있다(S920). 즉, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값 이상이고, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 이상이면(S910), 상기 환기장치(10)가, 내부의 전열교환기(110)를 거치지 않는 바이패스 운전을 수행할 수 있다(S920).

한편, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값보다 낮거나, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도보다 낮고(S910), 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 최소값보다 낮으면(S930), 상기 환기장치(10)가, 전열 교환 운전 및, 내부의 가습유닛(300)을 통하여 수분을 공급하는 가습 운전을 수행할 수 있다(S950).

한편, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값보다 낮거나, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도보다 낮고(S910), 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 최소값 이상이면(S930), 상기 환기장치(10)가, 전열 교환 운전만 수행할 수 있다(S940).

본 발명의 실시 예에 따르면, 외기 상태를 감지하고, 실내 냉방 조건에 부합할 경우, 상기 환기장치(10)가 외기를 도입하여 운전한다, 이때, 상황 별로 환기장치(10)가 단독으로 운전하거나 공기조화기(2)와 동시 운전함으로써, 운전 범위가 확대되어 에너지 절감율이 큰 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 외기의 상대 습도 및 이슬점을 파악하여 실내 수분 비산이나 겨울철 결로를 방지할 수 있다.

동시 운전시, 공기조화기(2)가 부분 부하 냉방(Partial Mechanical Cooling) 모드로 운전할 수 있다. 부분 부하일 경우 정격 운전 대비 압축기 소비 전력이 작고, 성적 계수(COP) 상승 효과가 있다.

도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조 시스템의 공조 시스템의 동작에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 10과 도 11은 미국냉난방공조기술자협회 ASHRAE의 전산실 및 소형 통신 기지국 내 서버 혹은 통신 장비 유입 온도 범위와 습도 범위 규정한 ASHRAE TC 9.9 (ASHRAE 2015 Thermal Guidelines for Data Processing Environments.) 문서 중 일부로, 각각 추천 설정 범위를 나타내는 표와 그림이다.

도 10과 도 11을 참조하면, 서버 유입 온도 범위, 서버 유입 이슬점 온도 범위 및 최대 습도 등이 추천된다. 온도가 낮더라도 습도가 적정 범위 밖이면 수분 비산 혹은 실내 결로 문제가 발생할 수 있어, 서버 혹은 통신 장비에 악영향을 줄 수 있다. 도 10과 도 11을 참조하면, 온도 범위뿐만 아니라 습도 범위까지 추천된다.

ASHRAE가 발표하는 규정은 전산실 및 Datacom 산업계 표준으로 사용되는 규정이기 때문에, 사용자가 설정 범위에 대한 참고 자료로 SHRAE TC9.9 온/습도 Guideline을 활용할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 기본적으로 ASHRAE의 추천 범위(Recommended Range)를 따라 적정 온도, 적정 이슬점 범위, 그리고 장비 유입/유출 온도 등 각종 기준값들을 설정할 수 있다. 하지만, 이는 참고사항으로 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

한편, 기류가 간섭되지 않기 위해서, 상기 제1 덕트(40)의 토출구와 상기 제2 덕트(50)의 유입구는 상기 실내기(30)의 흡입구와 소정 거리 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

도 12와 도 13은 RA, SA 덕트(40, 50)의 Diffuser(토출구, 유입구) 위치를 도시한 것이다.

도 12는 서버(710a, 710b)를 수용하고 있는 실내공간(700)에 상업용 천장형 실내기(31a, 31b)가 설치된 예를 도시한 것으로, 도 12의 (a)는 정면도, 도 12의 (b)는 평면도이다.

도 12를 참조하면, RA Diffuser(45a, 45b) 위치의 경우, 실내기(31a, 31b)의 흡입구와 기류가 간섭되지 않도록 일직선상에 위치하지 않도록 한다.

정면도(도 12의 (a))에서, 좌우측으로 공기를 토출하는 실내기(31a, 31b)의 사이에 RA Diffuser(45a, 45b)가 배치되고, 실내공간(700)의 외곽 영역에 SA Diffuser(55a, 55b)가 배치될 수 있다.

한편, 리모컨(35a, 35b)은 서버(710a, 710b) 내로 들어가는 공기 유입구와 근접한 곳에 설치하여, 서버 유입구 온/습도를 실시간으로 감지할 수 있다.

동시 운전 상태에서, 리모컨(35a, 35b)에서 감지한 온도가 설정 온도 이상일 경우, 실내기(30)의 냉방 능력을 상승시켜 서버 유입구 온도를 설정 온도에 다다르게 할 수 있다.

도 13은 서버(710c, 710b)를 수용하고 있는 실내공간(700)에 벽걸이 실내기(32)가 설치된 예를 도시한 것으로, 도 13의 (a)는 정면도, 도 13의 (b)는 평면도이다.

도 13을 참조하면, 정면도(도 13의 (a))에서, 아래쪽으로 공기를 토출하는 실내기(32)의 wwhkdn측 외곽 영역에 RA Diffuser(45c, 45d)가 배치될 수 있고, SA Diffuser(55c, 55d) 위치의 경우, 실내기(32)의 흡입구와 기류가 간섭되지 않도록 일직선상에 위치하지 않도록 한다.

리모컨(35c)은 서버(710c, 710d) 내로 들어가는 공기 유입구와 근접한 곳에 설치하여, 서버 유입구 온/습도를 실시간으로 감지할 수 있다.

동시 운전 상태에서, 리모컨(35a, 35b)에서 감지한 온도가 설정 온도 이상일 경우, 실내기(30)의 냉방 능력을 상승시켜 서버 유입구 온도를 설정 온도에 다다르게 할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로직으로 운전 시, 여름철 시간 별 운전 모드를 예시한 것이다.

도 14에서, 서버 유입 온도 22℃, 서버 유/출입 온도 차Δt=12℃, 최대 이슬점 21℃(A2 Class), 최대 상대 습도 80% (A2 Class) 기준으로 공조 시스템(1)이 동작할 수 있다.

도 14를 참조하면, 0시부터 7시까지는 외기가 설정 온/습도 범위를 초과하여 공기조화기(2)가 단독 운전한다. 또한, 13시에는 외기가 이슬점온도 범위를 초과하여 공기조화기(2)가 단독 운전한다.

한편, 나머지 구간에서는 외기가, 설정 온/습도 범위 내이며 RA(34℃)보다 낮고 서버 유입 온도ADB’보다 높아, 상기 공기조화기(2)와 상기 환기장치(10)가 동시 운전할 수 있다(S835).

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기조화기와 환기장치가 연동하여 효율적으로 운전할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기조화기 및 환기장치 연동 제어시, 외기 상태에 따라 단독 운전 또는 동시 운전을 수행함으로써, 에너지 소비를 감소시키고, 냉/난방 운전 효율 및 환기 운전 효율을 향상할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 공기조화기 및 환기장치를 상황에 따라 적절한 운전 모드로 동작시킴으로써 운전 비용 및 에너지 소비를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 서버 장비 혹은 통신 장비를 수용하는 소형 전산실 및 통신 기지국을 최적의 온도, 습도로 관리할 수 있다.

본 발명에 따른 공조 시스템 및 그 동작 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나, 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

환기장치: 10
실외기: 20
실내기: 30

Claims (11)

1. 실외기 및 실내기를 구비하는 공기조화기;
   상기 실내기에 연결되는 하나 이상의 리모컨; 및,
   실외에서 유입되는 공기를 제1 덕트를 통해 실내로 공급하고, 제2 덕트를 통해 상기 실내에서 유입되는 공기를 상기 실외로 배출하는 환기장치;를 포함하고,
   상기 실외기, 및 상기 리모컨에 구비되는 센서들에서 감지되는 온도 및 습도 데이터에 기초하여, 상기 공기조화기 또는 상기 환기장치가 단독 운전하거나, 상기 공기조화기 및 상기 환기장치가 동시 운전하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점 온도를 계산하고,
   상기 외기의 온도, 습도, 이슬점온도 중 적어도 하나가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위를 벗어나는 경우에 상기 공기조화기가 단독 운전하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점온도를 계산하고,
   상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도보다 높은 경우에,
   상기 공기조화기와 상기 환기장치가 동시 운전하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 덕트의 토출구와 상기 제2 덕트의 유입구에는 온도 센서가 배치되며,
   상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점온도를 계산하고,
   상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 상기 제2 덕트의 유입구 측 온도보다 낮고, 장비 유입 설정 온도보다 높은 경우에,
   상기 공기조화기와 상기 환기장치가 동시 운전하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 실외기에서 구비되는 센서에서 감지되는 외기 온도 데이터와 외기 습도 데이터에 기초하여 외기 이슬점온도를 계산하고,
   상기 외기의 온도, 습도, 이슬점 온도가 기설정된 장비 관리 공조 설정 범위에 포함되고, 상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도보다 낮은 경우에,
   상기 환기장치가 단독 운전하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값 이상이고, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 이상이면,
   상기 환기장치가, 내부의 전열교환기를 거치지 않는 바이패스 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
7. 제5항에 있어서,
   상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값보다 낮거나, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도보다 낮고,
   상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 최소값보다 낮으면,
   상기 환기장치가, 내부의 전열교환기를 이용하는 전열 교환 운전 및, 내부의 가습유닛을 통하여 수분을 공급하는 가습 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
8. 제5항에 있어서,
   상기 외기의 온도가 기설정된 장비 유입 설정 온도 최소값보다 낮거나, 상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도보다 낮고,
   상기 외기의 습도가 기설정된 장비 유입 설정 습도 최소값 이상이면,
   상기 환기장치가, 내부의 전열교환기를 이용하는 전열 교환 운전을 수행하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 환기장치의 냉난방유닛을 통해, 상기 실내로 공급되는 공기를 가열하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 리모컨은 실내에 수용된 장비의 공기 유입구 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 덕트의 토출구와 상기 제2 덕트의 유입구는 상기 실내기의 흡입구와 소정 거리 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
    

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