KR20220122873A - 상전이물질을 이용하는 항온·항습 공기 환기시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상전이물질을 이용하여 온도 및 습도 제어가 가능한 항온·항습 환기 시스템에 대한 것이다.
이를 위하여, 본체; 상기 본체 내부에 위치하는 작동부; 상기 작동부 외부에 결합되는 PCM 필터 및 정화 필터; 상기 작동부와 연통되는 실내 공기 유입부; 상기 작동부와 연통되는 실내 공기 유출부; 상기 작동부와 연통되는 외기 유입부; 및 상기 작동부와 연통되는 외기 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항온·항습 환기 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 온도 뿐 아니라 습도도 제어할 수 있고, 제어수단에 의해 환경 변화에 대응하여 쾌적한 실내 공기 환경을 항상 유지할 수 있으며, 친환경적이며, 창호에의 설치에 특히 적합한 항온·항습 환기 시스템을 제공할 수 있다.

Description

상전이물질을 이용하는 항온·항습 공기 환기시스템{CONSTANT TEMPERATURE AND HUMIDITY VENTILATION SYSTEM USING PHASE CHANGE MATERIALS}
본 발명은 항온·항습 공기 환기시스템에 대한 것이며, 보다 구체적으로는 상전이물질(PCM: Phase Change Materials)을 이용하는 항온·항습 환기 시스템에 대한 것이다.
각종 문화혜택을 누려온 인류는 미세먼지，황사 등 대기 환경오염이라는 위협에 시달려왔다. 이에 대응하기 위한, 여러 가지 오염원에 대해 알려진 공기 청정방식은 크게 (1)여과방식, (2)흡착방식, (3)광촉매 산화방식, (4)정전기력을 이용한 먼지제거 방식이 있다. 이 가운데, (1)여과방식은 가장 경제적이나 쌓인 먼지에서 산화반응이 일어나 포름알데히드와 같은 2차 산물이나 미생물 번식에 노출되기 쉽고, (2)활성탄을 이용하는 흡착 정화 필터 방식은 일정 시간이 지나면 흡착능이 저하되며, 흡착정화 필터에 따라 특정 물질에 대해서만 흡착능이 있다. 그리고 (3)Ti02, SiO2, ZnO, W03와 같은 광촉매를 써서 오염원을 산화하는 방식은 습도나 광자, 비표면적에 영향을 받아 광산화 반응속도, 반응 효율에 따른 변수가 크다. 또한, (4)정전기력을 이용한 먼지제거 방식은 집전판 표면이 꽃가루나 미세먼지, 분진의 영향으로 특수 처리나 유지 관리에 비용이 드는 단점이 있다.
한편, 기존 건축물의 환기 시스템은 공동주택용 덕트를 활용하는 방식으로 에너지 비용은 컸음에도 불구하고, 공동 환기 시스템으로 퍼지는 기상 오염원에 대해서는 적절히 대응하지 못해왔으므로 개별 환기 시스템에 대한 중요성이 강조되어 왔다.
아울러, 4계절의 변화가 큰 한국 기후 상 건축물의 실내를 항습 환경으로 유지할 필요가 있으나, 현재의 열회수용 환기 시스템은 먼지 제거 또는 항온 기능은 있으나 습도를 일정하게 유지하는 기능은 없다.
대한민국특허청 특허출원번호 제10-2018-0145264호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 항온·항습 공기 환기시스템용 상전이물질을 담지체 및 필러와 결합하여 내장함으로써 항습 기능까지 구현하는 항온·항습 환기 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 스마트기기의 어플리케이션 등의 제어수단으로 환경 변화에 대응하여 제어할 수 있는 항온·항습 환기 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 종래에 비해 가볍고 부피가 작아 창호형 구조물로 적합한 항온·항습 환기 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 환경에 미치는 유해 요소가 적은 친환경적인 항온·항습 환기 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 위하여, 본 발명에 따른 상전이물질을 이용하는 열회수용 항온·항습 공기 환기시스템은 아래와 같은 구성으로 이루어진다.
본체;
상기 본체 내부에 위치하는 작동부;
상기 작동부 외부에 결합되는 PCM 필터 및 정화 필터;
상기 작동부와 연통되는 실내 공기 유입부;
상기 작동부와 연통되는 실내 공기 유출부;
상기 작동부와 연통되는 외기 유입부;
상기 작동부와 연통되는 외기 유출부를 포함하는, 상전이물질을 이용하는 열회수용 항온·항습 공기 환기시스템.
상기 작동부는 하부는 개방되고 상부는 폐쇄된 기둥 형태일 수 있다. 기둥의 측면은 하부로부터 유입된 공기가 배출될 수 있도록 적어도 일부가 개방되어 있다. 작동부는 실내 공기 유입부, 실내 공기 유출부, 외기 유입부, 외기 유출부와 연통하여 있다. 따라서 공기는 실내 공기 유입부나 외기 유입부를 통해 작동부의 하부로 들어와서 먼지제거, 열교환, 습도조절 등이 이루어진 후 실내 공기 유출부나 외기 유출부로 배출될 수 있다.
PCM 필터와 정화 필터는 작동부에 결합된다. PCM 필터는 열교환과 항습 작용을 하며 정화 필터는 먼지를 제거하는 역할을 한다. PCM 필터와 정화 필터는 각각 규격이 다른 서브 필터들이 조합되어 있어, 원하는 조건의 공기 상태를 유지할 수 있다.
PCM 필터와 정화 필터는 작동부 외부에 결합되며, 작동부의 중심축에 대해 각각 일정 간격씩 회전할 수 있다. 이에 따라 PCM 필터와 정화 필터를 원하는 서브 필터의 조합으로 선택할 수 있어, 실내 환경에 따른 다양한 상태의 열교환, 습도 조절, 먼지제거 등이 가능하다.
한편, 본 발명의 항온·항습 환기 시스템은 적극적인 공기의 순환을 위해 팬을 더 포함할 수 있다. 팬은 기존 환기 시설의 사각팬 방식보다 원통형 팬을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 항온·항습 환기 시스템은 센서부를 더 포함할 수 있다. 센서부는 실내 환경에 대한 측정값을 측정하여, 외부의 제어수단에 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 항온·항습 환기 시스템은 유입부 및 유출부의 살균 기능을 위해, 실내 공기 유입부, 실내 공기 유출부, 외기 유입부 및 외기 유출부 중 어느 한 곳 이상에 자외선 램프 또는 광촉매 램프가 설치될 수 있다.
이러한 구성의 본 발명의 항온·항습 환기 시스템에 따르면 온도 제어에 사용되는 상전이물질의 상전이온도에서 입출하는 열이동으로 제어하여 이동하는 공기의 항온성을 유지하며 상전이물질을 담지하는 담지체는 구조적으로 다공성으로 항습성을 유지한다.
한편, 본 발명에서 사용되는 상전이물질 축열기술은 주목받는 새로운 패시브 기술로서, 외부 신재생 에너지원(태양열, 태양광, 풍력, 지열 등)에 의한 액티브 온도조절 시스템 없이도 물질이 가진 내부 에너지의 변화를 이용하여 주어진 조건에서 자발적으로 실내 온도를 조절하여, 에너지 소비 절감과 쾌적한 주거 환경(상전이 온도 14~40℃ 범위 내 조건)에 대한 요구사항을 확보할 수 있다.
상전이물질은 열에너지의 흐름에 따라 주어진 온도 조건에서 가역적으로 물질의 배열이 달라지는데, 이때 입출입하는 상전이물질의 잠열로 축열이나 방열하는 에너지를 활용하여 주변을 적정 환경으로 유지한다. 상전이물질은 종류에 따라 상전이 기준 온도에서 축방열 성능을 계절 맞춤형으로 선택 활용할 수 있도록 설계할 수 있다.
본 발명의 PCM 필터에 사용될 수 있는 상전이물질의 종류를 살펴보면, (1)저밀도, 잠열량은 작으나 부피 팽창이 작은 소재로 비교적 저비용의 파라핀계를 포함한 유기계 상전이물질, (2)친환경 바이오 기반 상전이물질, (3)고밀도, 고잠열량 및 저가의 무기수화물계 상전이물질, (4)공융혼합물계 상전이물질을 예로 들 수 있다.
본 발명의 항온·항습 환기 시스템에서는 상전이물질이 필러 및 담지체와 결합하여 PCM 필터를 형성함으로써, 정화 필터에 의한 먼지 제거 외에 열교환 및 항습 기능을 수행한다.
담지체로는, 구리폼(copper foam), 알루미늄폼(aluminum foam), 니켈폼(nickel foam) 등의 금속폼(metal foarm), CNT, 그래핀, 그래핀 에어로겔, 그라파이트, 그라파이트 에어로겔, 그라파이트폼, 팽창그라파이트(expanded graphite) 등의 다공성 카본계 물질, 팽창 펄라이트(expanded perlite), 팽창 버미큘라이트(expanded vermicurite), 규조토 등의 다공성 산화물(porous oxide), 카올린, 규조토, 세피올라이트, 벤토나이트, SiO2, 아타풀자이트, 질석, 재, 오팔 등의 점토광물, 기타 기능성 고분자계, 쌀겨 재(rice husk ash), 키토산, 셀룰로오스, 탄화 목재 등을 사용할 수 있다.
또한 필러로서는 흑연, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 탄소계 필러와, 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 알루미나, SiC, BeO 등의 세라믹계 필러가 사용될 수 있다.
PCM 필터는 함침법에 의해 제조되는데, 함침법은 진공에서 용융된 상전이물질을 담지체와 필러에 함침시킨 후 정화 필터링하고, 함침물을 진공 건조함으로써 얻어진다.
한편, 본 발명의 항온·항습 환기 시스템은 시스템 외부의 제어수단에 의해 원격으로 제어 가능하다.
제어수단으로는 스마트폰이나 태블릿 등의 스마트기기를 사용할 수 있으며, 제어는 스마트기기에 탑재된 어플리케이션 형태로 제공될 수 있다.
이러한 제어수단에 위해 본 발명에 따른 항온·항습 환기 시스템을 제어하는 방법은 아래와 같이 이루어진다.
목표로 하는 실내 환경 측정값을 항온·항습 환기 시스템의 센서부에서 감지하는 단계;
상기 감지된 측정값을 제어수단에 전송하는 단계;
제어수단에 설정된 실내 환경 목표값과 상기 측정값을 비교하는 단계;
상기 목표값과 측정값이 다를 경우 상기 목표값에 적합한 PCM 필터의 서브 필터와 정화 필터의 서브 필터의 조합을 선정하는 단계;
상기 조합에 대한 정보를 항온·항습 환기 시스템에 전송하는 단계; 및
상기 전송된 정보에 따라 상기 선정된 PCM 필터의 서브 필터와 정화 필터의 서브 필터를 이동시켜 작동을 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항온·항습 환기 시스템 제어방법.
이때 목표값 및 측정값의 대상으로는 온도, 습도, 먼지농도, 휘발성 유기물(VOCs) 농도, 풍량 등이 포함된다.
항온·항습 환기 시스템에는 상기 실내 환경 측정값을 감지하는 센서들을 포함하는 센서부가 결합된다. 이들 센서는 항온·항습 환기 시스템의 실내 환경 측정값을 측정하여 제어 수단에 전송한다. 제어수단에는 사용자에 의해 설정된 실내 환경 목표값이 저장되어 있으며, 이를 측정값과 비교한다. 양 값이 차이가 있을 경우, 제어수단은 측정값을 목표값까지 맞추기 위한 환기 작업을 위해 적절한 PCM 필터와 정화 필터의 서브 필터를 선정한다. 이후 제어수단은 열회수용 환기 시스템에 작동 명령을 전송한다.
항온·항습 환기 시스템은 수신된 작동 명령에 따라, PCM 필터와 정화 필터 중 선정된 서브 필터들을 가동 위치로 이동시키고 작동을 개시한다.
제어수단은 사용자가 실내 환경 목표값을 설정할 수 있는 입력부를 포함한다.
한편, 본 발명에서 제어수단은 측정값과 목표값에 대한 정보를 누적 저장하여 빅데이터를 형성하고, 이를 바탕으로 최적의 목표값을 제시할 수 있다. 이때 빅데이터로서 저장하는 대상으로는 계절별, 시간대별 실내외 기온, 습도, 풍량, 미세먼지, 청정도 등을 포함할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 따르면, 상전이물질을 담지체 및 필러와 조합하여 사용함으로써 종래 열회수용 환기 시스템과 달리 온도 뿐 아니라 습도까지 조절 가능한 효과가 있다.
또한, 스마트기기의 어플리케이션 등의 제어수단으로 환경 변화에 대응하여 제어할 수 있어 쾌적한 실내 공기 환경을 언제나 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 담지체 및 필러는 경량화된 다공성의 자연 친화적인 소재를 사용하기 때문에 친환경적인 이점이 있다.
또한, 본 발명의 항온·항습 환기 시스템은 상전이물질을 이용하기 때문에 공기를 함유한 발포 도료를 막으로 도포하는 스티로폼, 우레탄폼 경우보다 부피를 차지하지 않으므로 창호형 구조물로 적합하다. 따라서 기존의 환기구 시설 없이 창틀에 간편하게 설치할 수 있어 개별 환기에 용이한 효과가 있어, 다중이용시설이나 집단 거주지의 중압공급식 환기 시스템을 대체할 수 있다. 또한, 창호형 이외에도 이동식 주거 공간이나 캠핑용 차량, 대중교통의 환기장치에도 용이하게 적용 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 상전이물질을 기존의 누액으로 인해 효과가 저감되는 마이크로캡슐화하는 습식 공정이 아니라, 용융시켜 진공에서 함침하는 방법으로 제조되므로 친환경적이고, 담지체 역시 기능 후 분해되어도 토양이나 수질, 대기에 영향이 적은 안전한 소재이므로, 환경에 미치는 악영향이 적다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 항온·항습 환기 시스템을 상부가 개방된 상태로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 항온·항습 환기 시스템의 공기 유동을 설명하기 위한 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에서 PCM 필터와 정화 필터 서브 필터 조합을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 항온·항습 환기 시스템이 창호에 설치된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 항온·항습 환기 시스템 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 항온·항습 환기 시스템을 상부가 개방된 상태로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 항온·항습 환기 시스템의 공기 유동을 설명하기 위한 평단면도이다. 도면에서는 도시를 용이하게 하기 위해 항온·항습 환기 시스템의 상부를 제거한 상태로 도시하였다.
도 1 및 도 2에서 항온·항습 환기 시스템(100)은 직사각형 본체(110)로 구성된다. 이에 따라 창호에 설치가 용이하게 된다. 본체(110)의 재질은 특히 한정되지 않으며 예를 들어 합성수지로 이루어질 수 있다.
본체(110)의 중앙에는 작동부(120)가 형성되어 있다. 작동부(120)는 내부가 비어 있는 원기둥 형태이다. 작동부(120)의 상부는 폐쇄되어 있고 하부는 개방되어 있으며, 측면은 적어도 일부가 개방되어 있다. 이러한 구조에 의해, 공기는 작동부(120)의 하부로 유입되어 측면으로 유출될 수 있다.
본체(110)에는 공기 유동을 위한 실내 공기 유입부(130), 실내 공기 유출부(132), 외기 유입부(140), 외기 유출부(142)가 각각 형성되어 있다.
도면에서 항온·항습 환기 시스템(100)의 위쪽은 실내, 아래쪽은 외부이다. 실내 공기 유입부(130)와 실내 공기 유출부(132)는 본체(110)의 실내 쪽 부분에 위치하며, 외기 유입부(140)와 외기 유출부(142)는 본체(110)의 외부 쪽에 형성된다.
또한 본체(110)에는 실내 공기 유동부(134, 135)와 외기 유동부(144, 145)이 형성되어 있다. 실내 공기 유동부(134)는 실내 공기 유입부(130)로부터 작동부(120) 하부까지 연장되는 공간이며, 실내 공기 유동부(135)는 실내 공기 유출부(132)로부터 작동부(120)의 하부까지 연장되는 공간으로서 형성된다. 마찬가지로, 외기 유동부(144)는 외기 유입부(140)와, 외기 유동부(145)는 외기 유출부(142)와 연통되며, 각각 작동부(120) 하부와 연통되어 있다. 이러한 구조에 따라, 공기는 실내 또는 외부와 작동부(120) 사이에서 유동할 수 있다.
실내 공기 유입부(130) 및 실내 공기 유출부(132)는 외기 유입부(140) 및 외기 유출부(142)와 내부 격벽에 의해 격리되어 있어, 작동부(120)를 통하지 않고 외기와 실내 공기가 섞이지 않게 된다.
작동부(120)의 외측에는 PCM 필터(150)와 정화 필터(160)가 결합된다.
본 실시예의 PCM 필터(150)는 상전이물질이 다공성의 담지체 및 필러와 결합되어 시트 형태로 형성된 필터이다. 이러한 구성에 의해 상전이물질에 의한 열교환 뿐 아니라 담지체 및 필러의 다공성 구조에 의해 항습 효과도 얻을 수 있다.
본 실시예에서 상전이물질로는 파라핀계와 무기수화물계의 공융혼합물 복합 상전이물질을 사용한다. 공융혼합물 제조는 파라핀계와 무기수화물계를 혼합하여 다공성 담지체에 함침하고 80℃로 용융시킨 후 감압시켜 제조한다. 함침 조건은 30분 이내로 하고 진공 건조 온도는 60℃, 시간은 24시간으로 한다. 필러는 다공성 담지체에 감압 방식으로 담지된다. 최종적으로 시트 형태로 가공하여 PCM 필터(160)를 형성한다.
따라서 기존 방법에 비해 누액으로 인해 효과가 저감되는 문제가 없고 친환경적이다. 또한, 담지체 역시 기능 후 분해되어도 토양이나 수질, 대기에 영향이 적은 안전한 소재이므로, 환경에 미치는 악영향이 적다.
또한 본 실시예에서 상전이물질 담지에 활용되는 담지체로는 금속계를 사용하고, 필러로서는 질화붕소(BN) 또는 질화알루미늄(AlN)을 사용한다.
정화 필터(160)는 공기 중의 미세먼지 등을 제거하기 위한 필터로서, 필터링 대상이 되는 물질에 따라 다양한 규격과 종류의 것을 사용할 수 있다.
PCM 필터(150)와 정화 필터(160)는 각각 원기둥 형상의 지지체(미도시)에 부착되어, 작동부(120)의 외부에 배치된다. 이때 PCM 필터의 지지체는 측면이 다수의 영역, 예를 들어 본 실시예에서는 4개 영역으로 구획되어 있다. 따라서, 각 구획에는 각기 다른 규격의 서브 필터가 장착된다. 예를 들어, 상전이 온도가 15℃, 20℃, 30℃, 40℃인 서브 필터(150a, 150b, 150c, 150d)가 구획별로 장착될 수 있다. 마찬가지로, 정화 필터(160)의 지지체도 측면이 다수의 영역, 예를 들어 본 실시예에서는 5개 영역으로 구획되어 있다. 따라서, 각 구획에는 거를 수 있는 미세먼지의 크기나 종류 등에 따라 각기 다른 규격의 서브 필터(160a, 160b, 160c, 160d, 160e)가 장착된다. 미세한 크기의 먼지를 거를 수 있는 필터를 단일로 사용하는 것이 집진 성능은 높지만, 공기 유동 효율을 고려하면 상황에 맞게 다양한 규격의 정화 필터를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 이렇게 다양한 규격의 PCM 필터(150)와 정화 필터(160)를, 각각의 서브 필터의 조합을 통해 목표로 하는 실내 공기 환경에 맞도록 할 수 있는 것이 특징이다. 이에 대해 도 3을 통해 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에서 PCM 필터와 정화 필터 서브 필터 조합을 설명하기 위한 개념도이다. 도 3의 왼쪽 도면에서 지지체에 장착된 PCM 필터(150)는 4개의 구획에 서로 다른 규격으로 4개의 서브 필터(150a, 150b, 150c, 150d)로 이루어져 있다. 마찬가지로, 지지체에 장착된 정화 필터(160)는 5개의 구획에 서로 다른 규격으로 5개의 서브 필터(160a, 160b, 160c, 160d, 160e)로 이루어져 있다. 도면에서는 PCM 필터(150)가 정화 필터(160)의 외부에 위치하는 것으로 되어 있으나, 이 배치는 바뀌어도 무방하다. 이 상태에서는 작동부(120)로부터 실내 또는 외부로 유동하는 공기 방향에는 PCM 필터의 서브 필터 150a와 정화 필터의 서브 필터 160a가 위치하여, 실내 공기 환경 제어를 위해 이용된다.
이때, 사용자는 원하는 실내 공기의 온도, 습도, 미세먼지 농도 등을 새로이 설정할 수 있다. 이러한 설정은 항온·항습 환기 시스템(100)의 본체(110)에 형성된 제어 패널을 조작하여 이루어질 수도 있으나, 후술하는 바와 같이 스마트기기의 어플리케이션을 이용하는 것이 바람직하다.
항온·항습 환기 시스템(100)에는 센서부가 설치되어 있어, 실내 환경에 대한 측정값을 측정하여 스마트기기에 전송할 수 있다. 사용자의 목표값 설정이 이루어지면, 센서부에서 측정된 실내 공기의 먼지농도, 휘발성 유기물(VOCs) 농도, 온도, 습도, 풍량 등에 대한 측정값이 센서부로부터 스마트기기로 전송된다. 스마트기기와 항온·항습 환기 시스템(100)의 통신은 블루투스로 이루어진다.
스마트기기에서는 상기 정보를 바탕으로 하여, PCM 필터의 서브 필터와 정화 필터의 서브 필터 중 목표값으로 공기 질을 제어할 수 있는 필터 조합을 선정한다. 예로서, 0.12㎛ 규격의 정화 필터로서 160c와 20℃의 상전이온도를 가지는 PCM 필터의 서브 필터로서 150b를 선정한다. 그리고 선정된 PCM 필터의 서브 필터 150b와 정화 필터의 서브 필터 160c의 조합 결과를 열교환용 환기 시스템(100)으로 전송한다. 그러면, 항온·항습 환기 시스템에서는 선정된 PCM 필터와 정화 필터를 각각 작동부(120)의 축을 중심으로 회전시켜, 도 3의 오른쪽과 같이 위치가 변경되게 한다. 즉 공기 유동 방향에 PCM 필터의 서브 필터 150b와 정화 필터의 서브 필터 160c가 위치하게 된다. 이러한 이동은 모터, 바람직하게는 스테핑 모터에 의해 PCM 필터와 정화 필터 지지체를 구동함으로써 이루어질 수 있다. 그 결과, 실내 공기 환경을 목표값에 맞춰 설정할 수 있게 된다.
본 실시예에 따르면, 저감 온도 2℃, 30J/g 이상의 상전이물질의 축열 성능과 기존 패시브 핵심 기술만으로도 60%의 에너지 소비 절감 효과를 기대할 수 있다. 본 실시예의 환기 시스템은 동절기용 약 14℃에서 상전이 방열 기능과 하절기용 약30~40℃ 범위에서 축열 기능이 가능하다.
한편, 도시되지는 않았지만 본체(110)에는 팬이 설치될 수 있다. 팬은 적극적인 공기의 순환을 위한 것으로서, 기존 환기 시설의 사각팬 방식보다 원통형 팬인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 항온·항습 환기 시스템은 유입구 및 유출구의 살균 기능을 위해 자외선/광촉매 램프를 더 포함할 수 있다.
또한, 이러한 구조의 항온·항습 환기 시스템은 상전이물질을 이용하기 때문에 스티로폼이나 우레탄폼 등을 사용하는 경우보다 부피를 차지하지 않으므로 창호형 구조물로 적합하다. 도 4에 도시된 것처럼 창틀(200)에 용이하게 결합하여 사용할 수 있다.
한편, 항온·항습 환기 시스템의 제어는 장치 외부에서 스마트기기에 의해 이루어질 수 있으며, 이하 이러한 항온·항습 환기 시스템의 제어방법을 설명한다.
먼저, 실내 환경 측정값 감지 단계가 수행된다(S100). 이 단계에서는 실내 공기의 먼지농도, 휘발성 유기물 농도, 온도, 습도, 풍량 등의 환경 측정값을 감지한다. 측정값은 항온·항습 환기 시스템(100)에 설치된 센서부에 의해 이루어진다.
다음으로, 감지된 측정값을 제어수단에 전송하는 측정값 전송 단계(S200)가 수행된다.
제어수단은 스마트기기이며 구체적인 작동은 어플리케이션에 의해 구현된다. 제어수단과 항온·항습 환기 시스템의 통신은 본 실시 예에서는 블루투스로 이루어질 수 있다.
다음으로, 실내 환경 목표값과 측정값의 비교 단계(S300)가 수행된다. 이 단계에서는 스마트기기의 어플리케이션에서, 전송 받은 측정값을 스마트기기에 의해 미리 설정되었던 실내 환경 목표값과 비교한다.
이어서, 필터 조합 선정 단계(S400)가 수행된다. 스마트기기는 목표값과 측정값을 비교하고, 두 값이 다를 경우 공기 질을 목표값에 맞추기에 적합한 PCM 필터와 정화 필터의 조합을 선정한다. 예를 들어, 20℃ 열교환을 수행할 수 있는 PCM 필터와 0.12㎛ 수준의 정화 필터를 선택한다.
이어서, 선택된 필터 조합 정보 전송 단계(S500)가 수행된다. 이 단계에서 스마트기기는 공기 질을 목표값 수준으로 개선할 수 있는 PCM 필터와 정화 필터의 조합 정보를 열회수용 환기 시스템에 전송한다.
이렇게 전송된 정보에 따라 항온·항습 환기 시스템이 선정된 PCM 필터와 먼지제거 정화 필터를 가동 위치로 이동시켜 작동을 개시하는 항온·항습 환기 시스템 작동 단계(S600)가 수행된다. 필요에 따라 스마트기기는 팬의 구동도 명령하여 적극적인 환기가 이루어지게 한다.
한편, 스마트기기에는 측정값과 목표값에 대한 정보가 누적 저장되어 빅데이터를 형성하고, 이를 바탕으로 최적의 목표값을 제시한다. 이때 빅데이터로서 저장하는 대상으로는 계절별, 시간대별 실내외 기온, 습도, 풍량, 미세먼지, 청정도 등을 포함할 수 있다.
이러한 단계를 통해 항온·항습 환기 시스템은 스마트기기에 의해 최적의 조건으로 제어되여, 항상 쾌적한 공기 질을 유지할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였는데, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니다. 즉 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야할 것이다.
100: 항온·항습 환기 시스템
110: 본체
120: 작동부
130: 실내 공기 유입부
132: 실내 공기 유출부
134, 135: 실내 공기 유동부
140: 외기 유입부
142: 외기 유출부
144, 145: 외기 유동부
150: PCM 필터
160: 정화 필터

Claims (10)

  1. 본체;
    상기 본체 내부에 위치하는 작동부;
    상기 작동부 외부에 결합되는 PCM 필터 및 정화 필터;
    상기 작동부와 연통되는 실내 공기 유입부;
    상기 작동부와 연통되는 실내 공기 유출부;
    상기 작동부와 연통되는 외기 유입부;
    상기 작동부와 연통되는 외기 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상전이물질을 이용하는 항온·항습 환기 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PCM 필터 및 정화 필터가 각각 2 이상의 서브 필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상전이물질을 이용하는 항온·항습 환기 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 PCM 필터 및 정화 필터가 작동부의 중심축에 대해 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는, 상전이물질을 이용하는 항온·항습 환기 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체에 결합되는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상전이물질을 이용하는 항온·항습 환기 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체에 결합되어 공기 질을 측정하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상전이물질을 이용하는 항온·항습 환기 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 실내 공기 유입부, 상기 실내 공기 유출부, 상기 외기 유입부 및 상기 외기 유출부 중 어느 한 곳 이상에 자외선 램프 또는 광촉매 램프가 설치되는 것을 특징으로 하는, 상전이물질을 이용하는 항온·항습 환기 시스템.
  7. 목표로 하는 실내 환경 측정값을 항온·항습 환기 시스템의 센서부에서 감지하는 단계;
    상기 감지된 측정값을 제어수단에 전송하는 단계;
    제어수단에 설정된 실내 환경 목표값과 상기 측정값을 비교하는 단계;
    상기 목표값과 측정값이 다를 경우 상기 목표값에 적합한 PCM 필터의 서브 필터와 정화 필터의 서브 필터의 조합을 선정하는 단계;
    상기 조합에 대한 정보를 항온·항습 환기 시스템에 전송하는 단계; 및
    상기 전송된 정보에 따라 상기 선정된 PCM 필터의 서브 필터와 정화 필터의 서브 필터를 이동시켜 작동을 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항온·항습 환기 시스템 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실내 환경 목표값이 온도, 습도, 먼지농도, 휘발성 유기물(VOCs) 농도 및 풍량 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 항온·항습 환기 시스템 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어수단이 실내 환경 목표값을 설정하기 위한 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항온·항습 환기 시스템 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 측정값과 목표값에 대한 정보를 누적 저장하여 빅데이터를 형성하고, 이를 바탕으로 최적의 목표값을 도출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항온·항습 환기 시스템 제어방법.
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