KR20230062457A - 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치 - Google Patents

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KR20230062457A
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박해균
명제민
허관
구관서
조영제
윤세희
오수빈
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Abstract

냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치가 개시된다.
본 발명에 따른 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치는, 창호와 벽체 사이에 설치되며, 실내로부터 실내 공기가 유입되는 실내측 흡기구와 실외로부터 실외 공기가 유입되는 실외측 흡기구가 마련된 제1 케이싱, 제1 케이싱의 내부에 마련되며, 제1 케이싱의 내부로 유입된 실내 공기와 실외 공기를 열 교환시키기 위한 전열교환소자를 포함하는 환기 모듈, 제1 케이싱의 환기 모듈과 연통되도록 마련되는 제2 케이싱 및 제2 케이싱의 내부에 마련되며, 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되기 전에 기설정된 온도로 냉각시키기 위한 응축기 및 증발기를 포함하는 냉방 모듈을 포함하며, 열 교환된 이후의 실외 공기는 냉방 모듈로 공급되어 증발기와 열 교환 가능하도록 마련되고, 열 교환된 이후의 실내 공기는 냉방 모듈로 공급되어 응축기와 열 교환 가능하도록 마련된다.

Description

냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치{VENTILATION APPARATUS FOR WINDOWS IMPROVED COOLING PERFORMANCE}
본 발명은 창호형 환기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉방 모듈의 부하를 감소시켜서 환기장치의 효율을 개선할 수 있는 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치에 관한 것이다.
일반적으로, 건물 외부와 통하는 창호 또는 출입문을 개방하여 실외 공기와 실내 공기를 교환함으로써 실내 공기의 환기시킨다.
그러나, 최근 산업화의 발달로 인한 대기 오염으로 인하여 실외 공기 질이 좋지 못하다.
이에, 전열 교환기, 공기 순환기, 자연 환기장치와 같은 다양한 환기 장치를 사용하여 실내 공기를 환기시키고 있다.
최근에는, 창호와 인접한 위치에 환기장치를 설치하고, 이를 이용하여 실내 공기를 환기시키는 창호형 환기장치가 많이 개발되고 있다.
한편, 환기장치를 설치할 때, 환기장치가 설치되는 주변 환경을 많이 고려한다. 이에, 창호와 벽체 사이에 매립 형태로 형성되는 창호형 환기장치가 많이 개발되고 있다.
창호형 환기장치는 전열교환소자를 이용하여 장치의 내부로 유입된 실외 공기와 실내 공기를 열 교환하고, 열 교환된 이후의 실내 공기를 실내로 공급하여 실내 공기를 환기시킨다.
이와 같은 창호형 환기장치는 실외 공기와 실내 공기의 온도 차이에 따라 전열교환소자를 통해서 열 교환된 이후에 실내로 공급되는 실내 공기의 온도가 달라지게 된다.
여름철의 경우, 실외 공기의 온도는 실내 공기의 온도보다 높은 것이 일반적이다.
이때, 종래 창호형 환기장치를 이용하여 높은 온도의 실외 공기와 실내 공기를 열 교환시키게 되면, 열 교환된 이후의 실내 공기는 높은 온도를 가진 상태에서 실내로 공급되므로, 실내 온도가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 창호형 환기장치를 이용하여 높은 온도의 실외 공기와 실내 공기를 열 교환시키게 되면, 열 교환된 이후에 공기는 온도가 높아질 뿐만 아니라 습도도 같이 상승된 상태에서 실내로 공급되므로, 실내 온도 및 습도를 함께 상승시키게 된다.
이와 같이, 창호형 환기장치에 의해 높은 온도와 높은 습도를 갖는 열 교환된 이후의 공기가 실내로 공급되게 되면 사용자가 불쾌감을 느끼므로, 실질적으로 종래 창호형 환기장치를 여름철에 사용하는 것에는 어려움이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 환기장치에 환기 모듈과 에어컨(aircontioner)와 같은 냉방 모듈을 함께 설치하여 사용하기도 한다.
냉방 모듈 및 환기 모듈을 포함한 환기장치를 여름철에 사용할 때, 환기 모듈의 전열교환기가 냉방 열교환을 할 경우에는 열 교환된 이후에 실외로 배출되는 실내 공기의 온도가 외부 공기의 온도보다 낮아진다. 반대로, 냉방 모듈 및 환기 모듈을 포함한 환기장치를 겨울철에 사용할 때, 환기 모듈의 전열교환기가 난방 열교환을 할 경우에는 열 교환된 이후에 실외로 배출되는 실내 공기의 온도는 외부 공기의 온도보다 높아지는 문제점이 있다.
또한, 냉방 모듈은 실외로부터 유입된 공기와 열 교환하는 방식을 사용하므로, 실외의 온도가 높은 여름철의 경우에는 냉방 모듈에 부하가 많이 걸리고, 그에 따라 에너지 사용량이 대폭 증가하는 문제점이 있다.
한편, 천장에 설치되는 천장형 환기장치 중에는 증발기와 응축기를 구비하여 온도 조절이가능한 경우가 있었으나, 환기장치 내에 에어컨이 동시에 구비되는 경우 전열교환기와 에어컨의 증발기가 너무 가까운 문제가 있었다. 에어컨 운용시에는 주변 습도 조절이 가능하여 큰 문제가 되지 않으나 운용후 정지 시 증발기 주변 응축되거나 잔류한 물이 응축기 주변 습도를 상승시키고, 결론적으로 증발기 주변의 전열교환기에 곰팡이를 유발시키거나, 습도로 인한 전열교환기의 내구성이 떨어지는 문제가 발생했다.
더욱이, 온도 조절 가능한 천장형 환기장치는 환기기능과 온도 조절 기능이 하나의 케이스안에 마련되어 일부 수리가 필요하거나 하는 경우에도 전체 제품을 분해하여 수리해야 하거나, 별도의 수리 센터에 입고한 이후에 수리해야하는 불편함이 있었다.
또한, 환기장치를 제조하는 제조사 입장에서도, 온도조절이 가능한 제품과 온도조절 없이 환기만 되는 제품을 따로 만들어야 하므로 번거로운 점이 있었다. 예컨대, 온도 조절이 불가능한 제품을 구매한 구매자가 추가로 온도 조절 기능을 희망하는 경우에는 환기장치의 전체를 변경해야하는 불편함이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-2388854호(등록일: 2022.04.16.)
본 발명의 목적은 환기 모듈과 냉방 모듈을 포함하는 창호형 환기장치의 냉방 전열교환효율이 개선된 창호형 환기장치 및 이의 작동 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 환기장치의 내부에 설치되는 환기 모듈과 냉방 모듈을 개별적으로 모듈화할 수 있는 창호형 환기장치 및 이의 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 창호와 벽체 사이에 설치되며, 실내로부터 실내 공기가 유입되는 실내측 흡기구와 실외로부터 실외 공기가 유입되는 실외측 흡기구가 마련된 제1 케이싱, 제1 케이싱의 내부에 마련되며, 제1 케이싱의 내부로 유입된 실내 공기와 실외 공기를 열 교환시키기 위한 전열교환소자를 포함하는 환기 모듈, 제1 케이싱의 환기 모듈과 연통되도록 마련되는 제2 케이싱 및 제2 케이싱의 내부에 마련되며, 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되기 전에 기설정된 온도로 냉각시키기 위한 응축기 및 증발기를 포함하는 냉방 모듈을 포함하며, 열 교환된 이후의 실외 공기는 냉방 모듈로 공급되어 증발기와 열 교환 가능하도록 마련되고, 열 교환된 이후의 실내 공기는 냉방 모듈로 공급되어 응축기와 열 교환 가능하도록 마련되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치를 제공할 수 있다.
제1 케이싱과 제2 케이싱은 각각 모듈화되어 별도로 조립/설치/이동이 가능하도록 마련될 수 있다.
냉방 모듈의 증발기와 열 교환된 이후의 실외 공기는 실내로 공급되고, 냉방 모듈의 응축기와 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외로 배출될 수 있다.
전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 제1 케이싱으로부터 배출되어 냉방 모듈의 응축기로 공급되도록 제1 케이싱의 환기 모듈과 제2 케이싱의 냉방 모듈을 연결하는 폐열회수 유로가 추가로 마련될 수 있다.
제1 케이싱에는 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 배출되는 실외측 토출구가 형성되고, 실외측 토출구는 환기 모듈과 연통되며, 폐열회수 유로는 환기 모듈과 연통된 실외측 토출구와 냉방 모듈의 응축기에 각각 연결된 상태로 제1 및 제2 케이싱의 내부에 마련될 수 있다.
제1 케이싱에는 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 배출되는 실외측 토출구가 형성되고, 실외측 토출구는 환기 모듈과 연통되며, 폐열회수 유로는 환기 모듈과 연통된 실외측 토출구와 냉방 모듈의 응축기에 각각 연결된 상태로 제1 및 제2 케이싱의 외부에 설치될 수 있다.
제1 케이싱에는 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 배출되는 실외측 토출구가 형성되고, 실외측 토출구는 환기 모듈과 연통되며, 폐열회수 유로는, 환기 모듈과 연통된 실외측 토출구와 냉방 모듈의 응축기에 각각 연결된 상태에서, 일부 영역은 제1 및 제2 케이싱 중에서 어느 하나의 내부에 설치되고, 나머지 영역은 제1 및 제2 케이싱 중에서 다른 하나의 외부에 설치될 수 있다.
폐열회수 유로에는 유로개폐장치가 마련되고, 유로개폐장치는, 냉방 모듈의 미가동시에는 열 교환된 이후의 실내 공기가 폐열회수 유로를 통과하지 않고 실외로 배출되도록 폐열회수 유로를 폐쇄하고, 냉방 모듈의 가동시에는 열 교환된 이후의 실내 공기가 폐열회수 유로를 통과하여 냉방 모듈로 공급되도록 폐열회수 유로를 개방하도록 마련될 수 있다.
유로개폐장치는, 폐열회수 유로의 개폐 여부 및 개도율 중에서 적어도 하나를 결정하도록 폐열회수 유로의 일측면으로부터 기설정된 방향으로 회동 가능하게 마련된 댐퍼일 수 있다.
유로개폐장치를 조절하여 폐열회수 유로와 실외가 연통되도록 폐열회수 유로의 일부를 개방하고, 냉방 모듈이 가동되면 폐열회수 유로의 개방된 일부 영역으로 유입된 실외 공기는 열 교환된 이후의 실내 공기와 함께 냉방 모듈의 응축기로 공급될 수 있다.
유로개폐장치를 조절하여 폐열회수 유로가 폐쇄되면 폐열회수 유로는 실외와 연통되며, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외와 연통된 폐열회수 유로를 통해서 실외로 배출되도록 마련될 수 있다.
폐열회수 유로에는, 실외 공기가 폐열회수 유로로 유입되도록 하기 위한 급기부가 형성될 수 있다.
냉방 모듈이 가동 될 때, 급기부를 통해서 폐열회수 유로로 실외 공기가 유입될 수 있다.
유로개폐장치가 작동되어 폐열회수 유로가 폐쇄되면 폐열회수 유로는 실외와 연통되며, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외와 연통된 폐열회수 유로를 통해서 실외로 배출되고, 유로개폐장치가 작동되어 폐열회수 유로가 개방되면 열 교환된 이후의 실내 공기는 급기부를 통해서 유입된 실외 공기와 함께 냉방 모듈의 응축기로 공급될 수 있다.
급기부는 폐열회수 유로에 관통 형성될 수 있다.
본 발명의 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치는, 환기 모듈에서 열 교환된 이후에 배출되는 실내 공기를 냉방 모듈로 공급함으로써, 냉방 모듈의 작동에 따른 부하를 감소시킬 수 있어서 냉방 모듈의 냉방 성능을 대폭 개선할 수 있다. 더욱이, 냉방 모듈의 부하가 감소됨으로써, 환기장치의 저소음운전을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치는, 환기 모듈에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기를 냉방 모듈을 이용하여 공기의 온도는 물론 습도를 낮추기 때문에, 환기장치를 이용하여 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되더라도 실내 공기를 쾌적하게 유지할 수 있고, 공기의 온도 및 습도 상승에 따른 사용자의 불쾌감을 없앨 수 있다. 더욱이, 환기 모듈과 냉방 모듈을 함께 사용함으로써 전열교환소자 만을 이용한 환기 모듈의 부족한 냉방열량을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치는, 필요한 경우, 환기 모듈 및 냉방 모듈의 운영 모드나 공급되는 전력을 달리함으로써, 계절 등 필요에 따라 냉방 모듈을 끄거나 켜는 것이 가능하므로 창호형 환기장치의 전력 저감 효과가 있다.
또한, 본 발명의 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치는, 환기 모듈이 마련된 제1 케이싱과 냉방 모듈이 마련된 제2 케이싱이 서로 개별적인 별물 구조로 마련되기 때문에, 냉방 모듈을 작동시킴에 따라 발생되는 수분이 환기 모듈로 유입되는 것을 차단할 수 있어서 창호형 환기장치의 결로 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 더욱이, 환기 모듈이나 냉방 모듈의 수리/보수가 필요한 경우, 환기 모듈이나 냉방 모듈 중에서 수리/보수가 필요한 모듈만 분리할 수 있기 때문에, 수리/보수를 손쉽게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치는, 냉방 모듈을 작동함에 따라 발생된 응축된 결로수가 제2 케이싱의 드레인 구조에 임시 수용됨에 따라 환기 모듈의 종이 등 수분에 약한 재질로 마련되는 전열교환소자로 수분이 전달되는 것을 방지할 수 있어서, 전열교환소자의 교환 주기를 늘릴 수 있다. 결국, 창호형 환기장치의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 창호형 환기장치가 장착된 창호를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 A-A 를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 창호형 환기장치의 내부 공기의 흐름의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 창호형 환기장치의 내부 공기의 흐름의 다른 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시한 폐열회수 유로의 일예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에 도시한 폐열회수 유로의 다른 일예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치(100, 이하 '환기장치'라 함)을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)는 벽체(W)와 창틀(12) 및 창틀(12)의 내부에서 이동 가능하게 마련된 창짝(14)을 포함하는 창호(10) 사이에 마련되어, 창호(10)의 창짝(14)을 이동시켜서 창호(10)를 개방하지 않고 실내 공기를 환기시킬 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)는 창호(10)와 벽체(W) 사이에 설치되며, 실내로부터 실내 공기가 유입되고 실외로부터 실외 공기가 유입되며, 유입된 실내 공기와 실외 공기를 열 교환시키기 위한 환기 모듈(110)이 마련되는 제1 케이싱(102) 및 환기 모듈(110)과 연통되도록 마련되며, 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되기 전에 기설정된 온도로 냉각시키기 위한 냉방 모듈(120)이 마련된 제2 케이싱(104)을 포함할 수 있다.
제1 케이싱(102)은 창호(10)와 벽체(W) 사이에 설치될 수 있다.
이때, 제1 케이싱(102)은 창호(10)와 벽체(W) 사이에 간격이나 틈이 없는 상태에서 창호(10) 및 벽체(W)에 한꺼 번에 고정될 수 있다. 그러나, 제1 케이싱(102)을 창호(10)와 벽체(W) 사이에 고정시키는 방법은 창호(10)와 벽체(W) 사이의 환경에 따라 달라질 수 있다.
또한, 제1 케이싱(102)의 세로 방향 길이는 창호(10)의 세로 방향 길이와 동일한 길이로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 케이싱(102)은 일 측면은 실내측에 설치되고, 타 측면은 실외측에 설치될 수 있다. 제1 케이싱(102)에는 창호(10)를 열지 않고 실내 공기를 환기시키기 위하여, 실내측으로부터 내부로 유입된 실내 공기와 실외측으로부터 내부로 유입된 실외 공기를 열 교환시키기 위한 전열교환소자(114)를 포함하는 환기 모듈(110)이 마련될 수 있다.
또한, 제1 케이싱(102)의 내부는 중공으로 마련될 수 있는데, 이때 환기 모듈(110)이 마련된 공간을 제외하고 다른 부분에는 환기 모듈(110)의 작동을 위한 다양한 부품들이 마련될 수 있다.
제1 케이싱(102)의 일 측면에는 실내로부터 오염된 실내 공기가 유입되는 실내측 흡기구(102a)와, 제1 케이싱(102)의 타 측면에는 실외로부터 실외 공기가 흡입되는 실외측 흡기구(102b)가 마련될 수 있다.
또한, 제1 케이싱(102)의 타 측면에는 제1 케이싱(102)의 타 측면에는 열 교환된 이후의 실내 공기가 외부로 토출되는 실외측 토출구(102c)가 마련될 수 있다. 이때, 실외측 흡기구(102b)는 제1 케이싱(102)의 타 측면 하부에 마련되고, 실외측 토출구(102c)는 제1 케이싱(102)의 타 측면 상부에 마련될 수 있다.
이에 따라, 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기와 실외측 흡기구(102b)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기는 전열교환소자(114)를 통과하면서 서로 교차되는 공기 이동 유로를 가질 수 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 실외측 흡기구(102b)에는 실외로부터 제1 케이싱(102)의 내부로 흡입되는 실외 공기의 양을 조절하기 위한 댐퍼(damper)가 마련될 수 있다. 또한, 실외측 토출구(102c)에도 제1 케이싱(102)으로부터 외부로 토출되는 공기의 양을 조절하기 위한 댐퍼가 마련될 수 있다.
실외측 흡기구(102b)와 실외측 토출구(102c)에 각각 마련되는 댐퍼는 모터 등의 구동장치(미도시)의 구동에 의해 실외측 흡기구(102b) 및 실외측 토출구(102c)의 개방 면적이 개별적으로 달라지도록 할 수 있다. 이에 따라, 실외측 흡기구(102b)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기의 양과 실외측 토출구(102c)를 통해 실외로 배출되는 열 교환된 이후의 실내 공기의 양이 달라질 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)의 구성 및 설치되는 환경에 따라 실내측 흡기구(102a), 실외측 흡기구(102b) 및 실외측 토출구(102c)의 역할이 달라질 수 있다.
실내측 흡기구(102a)가 형성된 제1 케이싱(102)의 일 측면은 후술할 프론트 커버(111)에 의해 덮힐 수 있다. 또한, 실외측 흡기구(102b)와 실외측 토출구(102c)가 형성된 제1 케이싱(102)의 타 측면은 후술할 리어 커버(미도시)에 의해 덮힐 수 있다.
프론트 커버(111)는 제1 케이싱(102)에 마련된 환기 모듈(110)이 사용자에게 노출되지 않도록 하기 위한 것이다. 또한, 프론트 커버(111) 및 리어 커버는 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)에 의해 실내 공기가 환기될 때, 먼지 등의 이물질이 제1 케이싱(102)의 내부로 유입되지 않도록 하기 위한 것이다.
참고로, 리어 커버는 후술할 폐열회수 유로(130)가 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104)의 외부에 형성되는 경우에는 제1 케이싱(102)의 타 측면에 마련되지 않을 수 있다. 반대로, 리어 커버는 폐열회수 유로(130)가 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104)의 내부에 형성되거나, 폐열회수 유로(130)의 일부 영역이 제1 케이싱(102)의 내부에 형성되고 나머지 영역이 제2 케이싱(104)의 외부에 형성되는 경우에는 제1 케이싱(102)의 타 측면에 마련될 수 있다.
한편, 제1 케이싱(102)의 상측에는 제2 케이싱(104)이 마련될 수 있다.
다시 말해서, 제2 케이싱(104) 및 제1 케이싱(102)은 필요에 따라서 조립/설치/이동이 가능하도록 별물 구조로써 별개로 모듈화(modualarization)된 상태로 마련될 수 있다. 이에 따라, 제2 케이싱(104)은 제1 케이싱(102)과는 별개로 제1 케이싱(102)의 상측에 마련될 수 있다.
제2 케이싱(104)에는 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)과 연통되며, 전열교환소자(114)에 의해 열 교환되어 실내로 공급되기 전의 실외 공기를 기설정된 온도로 냉각시키기 위한 냉방 모듈(120)이 마련될 수 있다.
이때, 제2 케이싱(104)의 일 측면에는 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되어 기설정된 온도로 냉각된 실외 공기가 실내로 공급되는 실내측 급기구(104a)가 마련될 수 있다. 또한, 제2 케이싱(104)의 타 측면에는 냉방 모듈(120)로 공급된 열 교환된 이후의 실외 공기를 냉각시키는데 사용된 공기가 냉방 모듈(120)로부터 실외로 배출되는 배기구(104b)가 마련될 수 있다.
여기서, 냉방 모듈(120)의 배기구(104b)를 통해서 외부로 배출되는 공기는 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기일 수 있다.
상기한 바와 같이, 제2 케이싱(104)이 제1 케이싱(102)의 상측에 마련되므로, 실내측 급기구(104a)는 제1 케이싱(102)의 일측면 하부에 마련된 실내측 흡기구(102a)의 상부에 마련되고, 배기구(104b)는 제1 케이싱(102)의 타측면 하부에 마련된 실외측 흡기구(102b)의 상부에 마련될 수 있다.
실내측 급기구(104a)는 상술한 실내측 흡기구(102a)와는 다르게, 환기 모듈(110)의 전면에 마련되는 별도의 프론트 커버(111)에 의해 덮히지 않고 실내측으로 노출된 상태일 수 있다. 이에 따라, 실내측 급기구(104a)를 통해 가능한 한 많은 양의 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급될 수 있다.
한편, 제1 케이싱(102)의 상측에 제2 케이싱(104)을 조립 및 설치하지 않는 경우에 제2 케이싱(104)이 조립 및 설치되었던 공간에는 단열재(미도시)나 보강재(미도시)가 마련될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
참고로, 도면에 도시한 바와는 다르게, 제2 케이싱(104)은 제1 케이싱(102)의 내부에 위치된 상태에서 제1 케이싱(102)의 상측에 마련될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
만약, 제2 케이싱(104)이 제1 케이싱(102)의 내부에 마련되는 경우, 상술한 실내측 급기구(104a) 및 배기구(104b)는 제1 케이싱(102)의 실내측 흡기구(102a) 및 실외측 흡기구(102b) 또는 실외측 토출구(102c)의 상측에 마련될 수 있다. 한편, 제1 케이싱(102)에는 환기 모듈(110)과 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)을 연통시키기 위한 제1 공기 통로(116a)가 마련될 수 있다. 제1 공기 통로(116a)는 제1 케이싱(102)으로 유입되어 환기 모듈(110)에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기가 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)로 공급되도록 하기 위한 것이다.
또한, 제1 케이싱(102)에는 복수 개의 온도감지센서(113,117,119)가 마련될 수 있다.
복수 개의 온도감지센서(111,117,119)는 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기의 온도 및 실외 공기의 온도를 감지하고, 제1 케이싱(102)으로 유입된 이후에 제1 공기 통로(116a)를 통해서 냉방 모듈(120)로 공급되기 전에 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도를 각각 감지할 수 있다.
예를 들어, 제1 케이싱(102)의 실내측 흡기구(102a)에는 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지하기 위한 제1 온도감지센서(113)가 마련될 수 있다. 제1 케이싱(102)의 실외측 흡기구(102b)에는 실외측 흡기구(102b)를 통해 실외로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기의 온도를 감지하기 위한 제2 온도감지센서(117)가 마련될 수 있다. 제1 공기 통로(116a)에는 환기 모듈(110)에 의해 열 교환된 이후에 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)로 공급되기 전의 실외 공기의 온도를 측정하기 위한 제3 온도감지센서(119)가 마련될 수 있다.
제1 온도감지센서(113)에 의해 감지된 실내 공기 온도와 및 제2 온도감지센서(117)에 의해 감ㅈ비된 실외 공기 온도 및 제3 온도감지센서(119)에 의해 감지된 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도는 후술할 환기 모듈(110) 및 냉방 모듈(120)의 작동을 제어하기 위한 컨트롤러(미도시)로 전송될 수 있다.
또한, 제1 케이싱(102)에는 복수 개의 필터(115; filter)가 추가로 마련될 수 있다.
복수 개의 필터(115)는 제1 케이싱(102)의 내부로 흡입되는 실내 공기와 실외 공기에 포함된 큰 먼지를 걸러주기 위한 에어필터 및 프리필터, 냄새를 걸러주기 위한 탈취필터 및 미세먼지를 걸러주기 위한 해파필터 중에서 적어도 하나로 마련될 수 있다.
이를 위해, 복수 개의 필터(115) 중에서 적어도 하나의 필터(115)는 실내측 흡기구(102a)와 인접하게 마련될 수 있다. 실내측 흡기구(102a)와 인접하게 마련되는 필터(115)는 실내측 흡기구(102a)를 통해 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기에 포함된 이물질이나 냄새를 걸러줄 수 있다.
또한, 복수 개의 필터(115) 중에서 적어도 다른 하나의 필터(도면부호 미표기)는 실외측 흡기구(102b)와 인접한 위치에 마련될 수 있다. 실외측 흡기구(102b)와 인접하게 마련된 필터는 실외로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기에 포함된 이물질이나 냄새를 걸러줄 수 있다.
복수 개의 필터(115)에 의해 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기와 실외 공기는 이물질 및 냄새가 걸러진 상태로 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)를 통과하게 된다.
이와 같이, 복수 개의 필터(115)에 의해 실내 공기와 실외 공기에 포함된 이물질이나 냄새가 걸러짐에 따라, 공기 중에 포함된 이물질로 인해 전열교환소자(114)가 손상되는 것을 방지할 수 있고, 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되더라도 실내를 쾌적한 상태로 유지할 수 있게 된다.
또한, 제1 케이싱(102)의 내부에 마련되는 복수 개의 필터(115)는 제1 케이싱(102)으로부터 탈부착 가능하도록 마련될 수 있다.
복수 개의 필터(115)는 제1 케이싱(102)의 전면을 통해서 장착되거나 탈거가 가능하도록 마련될 수 있다. 복수 개의 필터(115)는 제1 케이싱(102)의 전면에 결합된 프론트 커버(111)를 제거하면 제1 케이싱(102)으로부터 탈부착이 용이하도록 마련되므로, 복수 개의 필터(115)의 유지 및 보수가 편리하게 되는 이점이 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 제1 케이싱(102)의 내부에는 환기 모듈(110)이 마련될 수 있다.
환기 모듈(110)은 실내로부터 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기와 실외로부터 실외측 흡기구(102b)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기를 열 교환함으로써, 열 교환된 이후의 실외 공기를 실내로 공급되도록 함으로써 실내 공기를 환기시키기 위한 것이다. 참고로, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외로 배출되도록 한다.
상술한 바와 같이, 환기 모듈(110)에는 전열교환소자(114)가 마련될 수 있다.
전열교환소자(114)는 제1 케이싱(102)의 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)의 내부로 유입된 실내 공기와 실외측 흡기구(102b)를 통해 제1 케이싱(102)의 내부로 흡입되는 실외 공기가 교차되는 부분에 마련된다.
실내측 흡기구(102a)를 통해서 유입된 실내 공기와 실외측 흡기구(102b)를 통해서 유입된 실외 공기는 전열교환소자(114)를 거치면서 열 교환된다.
이때, 전열교환소자(114)를 거치면서 실내 공기와 실외 공기의 공기 유로는 서로 교차되게 된다.
전열교환소자(114)를 거치면서 열 교환된 실외 공기는 실내로 공급되고, 열 교환된 실내 공기는 실외로 배출된다.
여기서, 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)는 제1 케이싱(102)으로부터 탈부착 가능하도록 마련될 수 있다.
전열교환소자(114)는 제1 케이싱(102)의 전면에 마련된 프론트 커버(111)를 탈부착하여 필요에 따라 제1 케이싱(102)에 장착하거나 제1 케이싱(102)으로부터 제거할 수 있다. 이에 따라, 전열교환소자(114)의 유지 및 보수가 편리한 이점이 있다.
한편, 환기 모듈(110)은 급기팬(116)과 토출팬(118)을 포함할 수 있다.
급기팬(116)은 전열교환소자(114)의 상측에 마련되어, 제1 케이싱(102)의 실내측 흡기구(102a)를 통해 실내로부터 제1 케이싱(102)의 내부로 유입되는 실내 공기와 실외측 흡기구(102b)를 통해 실외로부터 제1 케이싱(102)의 내부로 유입되는 실외 공기를 전열교환소자(114) 쪽으로 유도하여 전열교환소자(114)를 통과하는 것을 용이하게 할 수 있다.
또한, 급기팬(116)은 제1 케이싱(102)에 마련된 제1 공기 통로(116a)와 연통됨으로써, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기를 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)로 공급되는 것을 용이하게 할 수 있다.
토출팬(118)은 전열교환소자(114)의 후방 측에 마련되어, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 실내로 공급되지 못한 실내 공기를 외부로 토출되도록 한다.
한편, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도가 실내측 흡기구(102a)를 통해서 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도보다 높을 수 있다.
여름철과 같이 실외 온도가 높은 경우, 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기가 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기와 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환될 때, 실내 공기와 열 교환되는 실외 공기의 온도가 상대적으로 높기 때문이다.
예컨대, 실내측 흡기구(102a)를 통해서 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도는 약 24℃ 정도이고, 실외측 흡기구(102b)를 통해서 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기의 온도는 약 35℃ 정도일 수 있다. 이때, 전열교환소자(114)를 거쳐서 실외 공기와 실내 공기가 열 교환되면, 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도는 약 28.4℃ 정도가 된다.
결국, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도가 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도보다 높아지게 된다.
더욱이, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기는 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도보다 높은 온도를 가질 뿐만 아니라 높은 습도를 가지게 된다.
예를 들어, 최소 냉방잠열효율(KS B 6879 기준) 31.6% 인 전열교환소자(114)를 사용하게 되는 경우, 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기의 습도보다 높은 습도를 갖는 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되게 되어 실내 습도가 올라가게 된다.
이와 같이, 실내 공기의 온도 및 습도보다 더 높아진 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되면, 사용자는 환기장치(100)를 사용함에 따른 불쾌감이 상승될 수 있다.
이에, 환기 모듈(110)을 통해 열 교환된 이후에 온도 및 습도가 높아진 실외 공기를 냉각시킨 후에 실내로 공급하는 것이 필요하다.
이때, 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기는 냉방 모듈(120)에 의해 기설정된 온도로 냉각될 수 있다.
상술한 바와 같이, 냉방 모듈(120)은 제1 케이싱(102)의 상측에 마련된 제2 케이싱(104)의 내부에 마련될 수 있다.
참고로, 냉방 모듈(120)은 제1 케이싱(102)의 내부에 제2 케이싱(104)이 마련된 상태에서, 제2 케이싱(104)의 내부에 위치될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 내부에 환기 모듈(102)이 마련된 제1 케이싱(102)과 내부에 냉방 모듈(104)이 마련된 제2 케이싱(104)은 각각 모듈화(modualarization)되어 별도로 조립/설치/이동이 가능하도록 별물 구조로 마련되기 때문에, 환기 모듈(110) 및 냉방 모듈(120)의 유지/보수가 용이하며, 냉방 모듈(120)을 작동시킴에 따라 발생되는 수분이 환기 모듈(110)로 유입되는 것을 미연에 차단할 수 있다.
이때, 제2 케이싱(104)은 제1 케이싱(102)과 제2 케이싱(104)의 사이를 차단하도록 일종의 격벽 구조로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상술한 바와 같이, 냉방 모듈(120)이 작동되면 응축된 결로수가 발생될 수 밖에 없다. 이때, 제2 케이싱(104)에는 발생된 응축된 결로수를 임시로 수용하기 위한 드레인판(미도시)이 형성될 수 있다.
드레인판은 내부에 결로수를 수용하기 위한 공간이 마련되는 것으로, 제2 케이싱(104)의 전체 영역에 마련되거나, 바람직하게는 일부 영역에 마련될 수 있다.
이와 같이, 냉방 모듈(120)의 작동으로 환기 모듈(110) 및 환기장치(100)에 발생될 수 있는 결로를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 냉방 모듈(120)의 작동으로 결로나 수분이 발생되더라도 제2 케이싱(104)의 드레인판에 의해 냉방 모듈(120)에서 발생된 수분을 임시로 수용할 수 있어서, 종이 등 수분에 약한 재질로 마련되는 전열교환소자(114)가 수분을 흡수하는 것을 방지함으로써, 전열교환소자(114)의 교환 주기를 늘릴 수 있는 이점이 있다.
더욱이, 환기 모듈(110)이나 냉방 모듈(120)의 수리/보수가 필요한 경우, 별물 구조로 마련된 제1 케이싱(102) 또는 제2 케이싱(104)으로부터 환기 모듈(110)이나 냉방 모듈(120) 중에서 수리/보수가 필요한 모듈만 분리할 수 있기 때문에, 수리/보수의 용이성이 있다.
여기서, 제2 케이싱(104)에 마련된 냉방 모듈(120)은 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)의 운영 모드에 따라 별도로 가동되도록 마련될 수 있다.
예를 들어, 환기 모듈(110)의 운영 모드는 전열교환 환기모드, 바이패스모드, 환기 냉방모드, 비환기 냉방모드, 환기 제습모드, 비환기 제습모드 및 청정모드 등을 포함할 수 있다.
환기 모듈(110)의 전열교환 환기모드는 기본적인 환기 모드이다.
도 3을 참조하면, 전열교환 환기모드의 공기 흐름은 실외측 흡기구(102b)를 통해 실외로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기와 실내측 흡기구(102a)를 통해 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기를 전열교환소자(114)를 이용하여 열 교환시킨다. 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기는 제2 케이싱(104)의 실내측 급기구(104a)를 통해 실내로 공급되고, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외측 토출구(102c)를 통해 실외로 배출될 수 있다. 이때, 냉방 모듈(120)은 별도로 구동되지 않고, 환기 모듈(110)의 급기팬(116)과 토출팬(118)은 모두 구동된다.
또한, 환기 모듈(110)의 바이패스 모드는 봄, 가을과 같이 실내 공기의 온도와 실외 공기의 온도가 유사한 경우에 전열교환소자(114)를 이용하여 실내 공기와 실외 공기를 열 교환하지 않고 실내로부터 유입된 실내 공기가 필터만을 통과하여 그대로 실내로 공급되도록 하기 위한 모드이다.
일예로, 도면에는 도시하지 않았지만, 바이패스 모드의 경우에는 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기는 전열교환소자(114)를 통과하지 않고 별도의 통로를 통해 제2 케이싱(104)으로 이동되어 실내측 급기구(104a)를 통해서 실내로 공급될 수 있다. 다른 일예로, 바이패스 모드의 경우에는 전열교환소자(114)에 형성된 통로(미도시)를 이용하여 실내측 흡기구(102a)으로부터 유입된 실내 공기가 이동되어 제2 케이싱(104)의 실내측 급기구(104a)를 통해서 실내로 공급될 수 있다.
이때, 전열교환소자(114)는 별도의 열 교환을 위한 동작은 하지 않는다. 또한, 냉방 모듈(120)은 별도로 구동되지 않고, 환기 모듈(110)의 급기팬(116) 만이 구동된다.
또한, 환기 모듈(110)의 환기 냉방모드는 환기를 시킴과 동시에 실내 공기를 냉각시키기 위한 것으로, 상술한 전열교환 환기모드와 동일하며 냉방 모듈(120)에 의한 냉방 기능이 추가될 수 있다.
이때, 환기 냉방모드의 공기 흐름은 도 3과 같다.
환기 냉방모드의 공기 흐름은 실외측 흡기구(102b)를 통해 실외로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기와 실내측 흡기구(102a)를 통해 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기를 전열교환소자(114)를 이용하여 열 교환시킨다. 열 교환된 이후의 실외 공기는 제2 케이싱(104)의 실내측 급기구(104a)를 통해 실내로 공급하고, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외측 토출구(102c)를 통해 실외로 배출할 수 있다.
여기서, 환기 모듈(110)을 거쳐서 실내로 공급되기 전의 실외 공기는 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)을 통해서 냉각된 후에 제2 케이싱(104)의 실내측 급기구(104a)를 통해 실내로 공급될 수 있다. 이와 같이, 환기 냉방모드에서는 환기 모듈(110)의 급기팬(116), 토출팬(118)은 물론 냉방 모듈(120)이 모두 구동된다.
또한, 환기 모듈(110)의 비환기 냉방모드는 전열교환소자(114)에 의한 실내 공기와 실외 공기의 열 교환이 수행되지 않으므로, 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기를 제2 케이싱(104)의 실내측 급기구(104a)를 통해 실내로 공급하기 위한 것이다.
이때, 비환기 냉방모드의 공기 흐름은 도 4와 같다.
비환기 냉방모드의 공기 흐름은 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기가 환기 모듈(110)의 필터(115)는 통과하지만 전열교환소자(114)는 통과하지 않는 상태에서 별도로 마련된 공기 통로(미도시)를 통해서 실내로 공급될 수 있다. 여기서, 실내로 공급되기 전의 실내 공기는 냉방 모듈(120)을 거치면서 냉각된 후에 실내로 공급될 수 있다.
이에 따라, 환기 모듈(110)의 급기팬(116)은 구동되고, 필요에 따라 냉방 모듈(120)은 구동되지 않을 수 있다.
또한, 환기 모듈(110)의 환기 제습모드는 상술한 환기 냉방모드와 동일하나, 제습모드에 부합되는 조건으로 실시될 수 있다.
환기 제습모드의 공기 흐름은 상술한 환기 제습모드와 동일할 수 있으며, 환기 모듈(110)의 급기팬(116), 토출팬(118) 및 냉방 모듈(120)이 모두 구동된다.
또한, 환기 모듈(110)의 비환기 제습모드는 상술한 비환기 냉방모드와 동일하나, 제습모드에 부합되는 조건으로 실시될 수 있다.
환기 비환기 제습모드의 공기 흐름은 상술한 비환기 냉방모드와 동일할 수 있으며, 환기 모듈(110)의 급기팬(116)은 구동되고, 필요에 따라 냉방 모듈(120)은 구동되지 않을 수 있다.
또한, 환기 모듈(110)의 청정모드는 실내 공기의 먼지 등을 걸러주기 위한 것일 수 있다.
이때, 청정모드는 실외측 흡기구(102b)로부터 제1 케이싱(102)으로의 실외 공기의 유입 없이 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기를 다시 제2 케이싱(104)의 실내측 급기구(104a)를 통해서 실내로 공급한다.
청정모드는 상술한 비환기 냉방모드와 동일한 공기 흐름을 가지므로 환기 모듈(110)의 급기팬(116)은 구동되나, 냉방 모듈(120)은 구동되지 않는다.
또한, 제1 케이싱(102)과 제2 케이싱(104)은 별도로 전원 공급이 가능하도록 마련되거나, 공급된 하나의 전원에서 분배받을 수 있다.
일예로, 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)과 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)은 외부로부터 별도의 전원을 공급받기 때문에, 환기 모듈(110)과 냉방 모듈(120)의 운영 모드나, 공급되는 전력을 달리할 수 있어서 필요에 따라 환기 모듈(110)이 작동되는 상태에서 냉방 모듈(120) 만을 끄거나 켤 수 있다.
다른 일예로, 제1 케이싱(102)과 제2 케이싱(104)은 외부에서 공급된 하나의 전원에서부터 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104) 각각으로 분배될 수 있는 포트(port) 방식으로 마련될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)는 전력사용을 대폭 저감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제1 케이싱(102)과 제2 케이싱(104)은 제1 케이싱(102)에 마련된 제1 공기 통로(116a)를 통해서 연통될 수 있다.
이와 같이, 제1 공기 통로(116a)에 의해서 제1 케이싱(102)과 제2 케이싱(104)이 연통됨에 따라, 환기 모듈(110)에서 열 교환된 실외 공기가 냉방 모듈(120)로 이동하는 것이 용이할 수 있다.
여기서, 제1 공기 통로(116a)가 전열교환소자(114)의 후단에 마련되므로, 냉방 모듈(120)을 포함하는 제2 케이싱(104)은 환기 모듈(110)이 마련된 제1 케이싱(102)의 상측에 위치되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 냉방 모듈(120)이 전열교환소자(114)의 전단에 설치될 경우, 전열교환소자(114)는 흡입온도와 토출온도 사이에서 현열교환효율에 따라 현열온도가 결정된다. 이때, 실외 공기가 냉방 모듈(120)을 통과한 후에 15℃ 이하의 온도를 가진 공기가 전열교환소자(114)를 통과하게 되면 전열교환소자(114)를 통과하는 공기의 온도가 약 15 ~ 24℃ 사이로 다시 상승되는 문제가 발생될 수 있다. 더욱이, 전열교환소자(114)는 실외측 토출구(102c) 측과 실내측 급기구(104a) 측의 풍량이 같아야 하는데, 냉방 모듈(120)의 증발기(126)를 통과한 후에 전열교환소자(114)를 통과하게 될 경우, 응축수 등 기타 정압에 의해 풍량이 변동되므로 전열교환소자(114)의 열 교환 효율에 좋지 않은 영향이 발생될 수 있기 때문이다.
한편, 이러한 냉방 모듈(120)은 응축기(122), 실외기팬(123), 압축기(124), 증발기(126) 및 증발온도센서(127)를 포함할 수 있다.
냉방 모듈(120)은 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 공급된 실외 공기가 압축기(124)에 의해 고온, 고압 상태가 된다. 압축기(124)에 의해 고온, 고압 상태가 된 실외 공기는 응축기(122)를 통과하면서 온도가 낮아진 액체 상태가 된다. 이때, 응축기(122)에서 실외 공기를 냉각시키기 위하여 발생된 열은 실외기팬(123)을 통해 외부로 토출되게 된다. 증발기(126)는 액체 상태가 된 실외 공기 주위의 더운 열을 흡수하여 기체 상태로 증발시킴으로써, 결국 실내측 급기구(104a)를 통해 기설정된 온도로 냉각된 실외 공기가 실내로 공급되도록 한다.
여기서, 증발온도센서(127)는 증발기(126)의 온도를 감지하기 위한 센서로써, 증발기(126)의 온도는 8 ℃ 내지 10℃ 사이로 일정하게 유지된다. 이에 따라, 높은 온도의 실외 공기가 8 ℃ 내지 10℃ 사이의 온도를 갖는 증발기(126)를 지나면서 약 15 ℃ 이하로 냉각될 수 있다.
결국, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기는 제1 공기 통로(116a)를 통과하여 냉방 모듈(120)로 공급되고, 냉방 모듈(120)로 공급된 실외 공기는 기설정된 온도로 냉각된 후에 제2 케이싱(104)에 마련된 실내측 급기구(104a)를 통해 최종적으로 실내로 공급된다. 여기서, 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 실내로 공급되지 못한 실외 공기는 토출팬(118)을 통해서 제1 케이싱(102)의 실외측 토출구(102c)를 통해 외부로 토출된다.
여기서, 냉방 모듈(120)은 실내 온도가 20℃ 이상에서만 작동되도록 설정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
냉방 모듈(120)의 용량은 전열교환소자(114)의 최소냉방효율 45% (KS B 9879 기준)의 부족분인 55% 에 대하여 보전할 수 있는 용량을 적용함으로써, 전열교환소자(114)의 발생으로 인한 소음 및 전열교환소자(114)의 크기를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이, 열 교환된 이후에 실외 공기는 냉방 모듈(120)에 의해 냉각되어 온도가 낮아짐에 따라, 실내측 흡기구(102a)를 통해서 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기보다 낮은 습도를 가질 수 있다.
다시 말해서, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기의 습도는 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 습도보다 높은 상태로 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)로 공급되고, 냉방 모듈(120)로 공급되어 온도 및 습도가 조절된 후의 실외 공기는 실내로 공급된다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)에서 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도 및 실외로 토출(또는 배출)되는 실내 공기의 온도의 계산방법을 간단히 설명한다.
여기서, 온도조건은 KS B 6879 기준으로, 실내 온도 24℃, 실외 온도 35℃ 일 수 있다.
또한, 현열교환효율은 KS B 6879 최소냉방효율조건으로 냉방 효율이 60% 이상되어야 한다.
이때, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되기 전의 실외 공기의 온도는 하기 [수학식 1]에 의해 계산된다.
[수학식 1]
실외 공기 온도 - [현열효율 X (실외 공기 온도 - 실내 공기 온도) / 100]
상기한 바와 같이, 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기의 온도가 35℃ 이고 실내 공기의 온도가 24℃ 라면, 냉방 모듈(120)로 공급되기 전에 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도는 35 - [60 X (35 - 24) / 100] 으로서, 28.4℃로 계산된다.
냉방 모듈(120)로 공급되기 전에 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도가 28.4℃이므로, 미리 입력된 입력온도 인 20℃ 보다 높기 때문에 냉방 모듈(120)이 작동된다.
참고로, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 실외로 토출되는 실내 공기의 온도는 하기 [수학식 2] 에 의해 계산된다.
[수학식 2]
실내 공기 온도 + [현열효율 X (실외 공기 온도 - 실내 공기 온도) / 100]
상기한 바와 같이, 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기의 온도가 35℃ 이고 실내 공기의 온도가 24℃ 라면, 실외로 토출되는 실내 공기의 온도는 24 - [60 X (35 - 24) / 100] 으로써, 30.6℃로 계산된다.
열 교환된 이후에 실외로 토출되는 실내 공기의 온도는 실외로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기의 온도보다 낮은 온도로 실외로 배출되게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)에서 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급된 실외 공기의 습도 및 열 교환된 이후에 실외로 토출되는 실내 공기의 습도의 계산방법을 간단히 설명한다.
여기서, 습도조건은 KS B 6879 기준으로, 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기의 건구/습구 온도는 24℃/17℃ 이고, 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기의 건구/습구 온도는 35℃/24℃ 일 수 있다.
또한, 잠열교환효율은 KS B 6879 최소냉방효율조건으로 냉방 효율이 31.6% 이상 되어야 한다.
이때, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기의 절대습도는 하기 [수학식 3]에 의해 계산된다.
[수학식 3]
실외절대습도 - [잠열교환효율 X (실외절대습도 - 실내절대온도) / 100]
습공기 선도(PSYCHROMETRIC CHART)를 참고하면, 건구/습구 온도가 24℃/17℃ 인 실내 공기의 절대 습도는 0.00922kg/kg 이고, 건구/습구 온도가 24℃/17℃ 인 실외 공기의 절대 습도는 0.001424kg/kg 이다.
결국, 열 교환된 이후의 실외 공기의 절대습도는 0.01424 - [31.6 X (0.01424 - 0.00922) / 100 ] 으로서, 0.01266kg/kg 로 계산된다.
열 교환된 이후의 실외 공기의 절대습도는 0.01266kg/kg으로 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)의 내부로 유입되는 실내 공기의 절대 습도보다 높은 습도를 갖는다.
이때, 열 교환된 이후의 실외 공기는 냉방 모듈(120)에 의해 기설정된 온도로 냉각된다.
습공기 선도를 참고하면, 냉방 모듈(120)에 의해 냉각된 이후에 제2 케이싱(104)의 실내측 급기구(104a)를 통해 실내로 공급되는 실외 공기의 건구 온도가 13℃이고, 상대 습도는 91%가 되므로, 절대습도는 0.00849kg/kg/가 된다.
전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기는 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)을 거치면서 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기와 비교하여 온도는 물론 습도도 낮아지게 되는 것이다.
참고로, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 실외로 토출되는 실내 공기의 절대습도는 하기 [수학식 4]에 의해 계산된다.
[수학식 4]
= 실내절대습도 + [잠열교환효율 X (실외절대습도 - 실내절대온도) / 100]
건구/습구 온도가 24℃/17℃ 인 실내 공기의 절대 습도는 0.00922kg/kg 이고, 건구/습구 온도가 24℃/17℃ 인 실외 공기의 절대 습도는 0.001424kg/kg 이다.
결국, 열 교환된 이후에 실외로 토출되는 실내 공기의 절대습도는 0.00922 - [31.6 X (0.01424 - 0.00922) / 100 ] 으로서, 0.01081kg/kg 로 계산된다.
실질적으로, 열 교환된 이후에 실외로 토출되는 실내 공기의 절대습도는 실외측 흡기구(102b)를 통해 실외로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기의 절대습도보다 낮은 습도로 실외로 배출되게 된다.
한편, 이러한 냉방 모듈(120)은 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도 및 실외 공기의 온도와 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되기 전의 실외 공기의 온도에 의해 작동 여부가 결정될 수 있다.
일예로, 냉방 모듈(120)은 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도에 의해 작동 여부가 결정될 수 있다.
이때, 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기의 온도는 제1 온도감지센서(113)에 의해 감지되어 컨트롤러로 전송된다.
컨트롤러는 제1 온도감지센서(113)로부터 실내 공기의 온도를 전송받지 못하는 경우에는 냉방 모듈(120)이 작동되지 않도록 한다.
여기서, 제1 온도감지센서(113)에 의해 감지되는 실내 공기의 건구 온도는 약 24℃이고, 습구 온도는 17℃ 일 수 있다.
컨트롤러는 제1 온도감지센서(113)로부터 전송받은 실내 공기의 건구 온도(24℃) 및 습구 온도(17℃)를 기반으로 실내 공기의 상대습도를 산출한다.
습공기 선도(PSYCHROMETRIC CHART)를 참고하여 실내 공기의 건구 온도(24℃) 및 습구 온도(17℃)를 기반으로 산출된 실내 공기의 상대습도는 약 49.19% 일 수 있다. 이때, 컨트롤러는 산출된 실내 공기의 상대습도가 미리 설정된 최저 제한습도보다 높은 경우에만 냉방 모듈(120)이 작동되도록 할 수 있다.
또한, 컨트롤러는 산출된 실내 공기의 상대습도가 미리 설정된 입력습도(혹은 타겟습도)보다 작은 경우에는 냉방 모듈(120)이 작동되지 않도록 할 수 있다.
이때, 최저 제한습도는 환기장치(100)의 컨트롤러의 제조단계에서 입력되는 값으로, 제습효율이 저하되고 지속적은 구동으로 부하가 걸릴 수 있으므로 환기장치(100)의 구동을 제한하는 습도의 제한범위일 수 있다. 입력습도는 사용자가 환기장치(100)의 사용 시에 설정할 수 있는 습도범위로써, 실내 공기의 습도가 입력습도에 도달하거나 그 이하인 경우 냉방 모듈(120)의 운전을 멈추고, 그 이상인 경우 냉방 모듈(120)이 운전하도록 할 수 있다.
또한, 컨트롤러에 미리 설정된 모드결정 습도차이 범위는 대략적으로 20 ~ 30 % 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
컨트롤러에 미리 설정되는 모드결정 습도차이는 효율적인 습도 제거를 위해 냉방모듈(120)을 정격 운전할지, 제어운전할지를 결정하기 위한 운영 모드 결정을 위한 범위일 수 있다.
예컨대, 컨트롤러는 산출된 실내 공기의 습도와 미리 입력된 입력습도 (ex.40%)의 차이가 모드결정 습도차이(ex.20%) 이내인 경우에는 냉방 모듈(120)을 제1 모드로 작동시킨다. 또한, 컨트롤러는 산출된 실내 공기의 습도와 미리 입력된 입력습도(ex.40%)의 차이가 기설정된 모드결정 습도차이(ex. 20%) 를 초과하는 경우에는 냉방 모듈(120)을 제2 모드로 작동시킨다.
여기서, 제1 모드에서는 냉방 모듈(120)이 부분 부하로 작동되도록 설정되어 냉방 모듈(120)의 압축기(124)와 실외기팬(123)이 Hz 제어 운전하는 상태이고, 제2 모드에서는 냉방 모듈(120)이 최대 부하로 작동되도록 설정되어 냉방 모듈(120)의 압축기(124)와 실외기팬(123)이 정격 운전하는 상태일 수 있다.
한편, 컨트롤러는 냉방 모듈(120)이 제1 모드로 작동되는 상태에서, 제1 온도감지센서(113)에 의해 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도를 다시 감지하고, 재감지된 실내 공기의 온도를 기반으로 실내 공기의 습도를 재산출한다. 이때, 컨트롤러는 재산출된 실내 공기의 습도가 최저 제한습도 혹은 입력습도보다 낮은 경우 냉방 모듈(120)의 작동을 중지시키도록 마련될 수 있다.
다른 일예로, 냉방 모듈(120)은 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기의 온도 및 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되기 전의 실내 공기의 온도에 의해 작동 여부가 결정될 수 있다.
이때, 제1 케이싱(102)으로 유입된 실외 공기의 온도는 제2 온도감지센서(117)에 의해 감지되어 컨트롤러로 전송되고, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되기 전의 실외 공기의 온도는 제3 온도감지센서(119)에 의해 감지되어 컨트롤러로 전송된다.
컨트롤러는 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119)로부터 전송받은 실외 공기의 온도와 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도가 기설정된 운전가능 온도 범위에 해당되는 경우에만 냉방 모듈(120)을 작동시킨다.
이때, 컨트롤러에 미리 설정된 냉방 모듈(120)의 운전이 가능한 실외 공기 온도 범위는 15 ~ 40℃이고, 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도 범위는 10 ~ 25℃ 일 수 있다.
여기서, 컨트롤러는 제3 온도감지센서(119)로부터 전송받은 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도와 기설정된 운전가능 온도의 차이와 입력된 작동온도를 비교한다.
참고로, 컨트롤러에 입력된 작동온도는 10℃ 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 컨트롤러는 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도와 기설정된 운전가능 온도의 차이가 입력된 작동온도를 초과하지 않는 경우에는 냉방 모듈(120)을 제1 모드로 작동시킨다.
또한, 컨트롤러는 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도와 기설정된 운전가능 온도의 차이가 입력된 작동온도를 초과하는 경우에는 냉방 모듈(120)을 제2 모드로 작동시킨다.
한편, 컨트롤러는 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119)로부터 실외 공기의 온도와 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도가 전송되지 않으면 냉방 모듈(120)의 작동을 중지시킬 수 있다.
이와 같이, 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119)에 의해 실외 공기의 온도와 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도가 정상적으로 감지되지 않는 것은, 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119) 자체의 저항값이 틀어지거나, 단선이 발생하거나, 쇼트가 발생되어 정상적으로 온도 감지가 어려운 상태를 의미한다.
즉, 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119)로부터 감지된 온도값의 전송 여부에 따라 작동되는 컨트롤러는 냉방 모듈(120)의 안전 운전 상태를 의미할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)에서 냉방 모듈(120)에는 전열교환소자(114)를 거치지 않고 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기가 직접적으로 공급될 수 있다.
이와 같이, 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되어 전열교환소자(114)에 의해 열 교환되지 않은 실내 공기가 냉방 모듈(120)로 유입되는 경우, 환기장치(100)의 환기 모듈(110)을 작동시키지 않고 냉방 모듈(120)의 작동만으로도 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 실내 공기의 온도는 물론 실내 공기의 습도도 쉽게 낮출 수 있게 된다.
즉, 실내측 흡기구(102a)를 통해 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입된 후에 냉방 모듈(120)로 공급되어 냉각된 이후의 실외 공기의 습도는 실내측 흡기구(102a)를 통해 제1 케이싱(102)으로 유입되어 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 후의 실외 공기의 습도보다 낮은 습도를 가질 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)에서, 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기 및 실내 공기는 모두 냉방 모듈(120)로 공급될 수 있다.
다시 말해서, 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기는 냉방 모듈(120)의 증발기(126)로 공급되어 증발기(126)와 열 교환되고, 열 교환된 이후의 실내 공기는 외부로 배출되지 않고 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되어 응축기(122)와 열 교환될 수 있다.
냉방 모듈(120)의 증발기(126)와 열 교환된 이후의 실외 공기는 실내로 공급되고, 냉방 모듈(120)의 응축기(122)와 열 교환된 이후의 실내 공기는 냉방 모듈(120)로부터 실외로 배출될 수 있다.
여기서, 냉방 모듈(120)의 증발기(126)와 열 교환된 실외 공기는 제2 케이싱(104)의 실내측 흡기구(104a)를 통해 실내로 공급될 수 있다. 또한, 냉방 모듈(120)의 응축기(122)와 열 교환된 실내 공기는 냉방 모듈(120)에 형성된 배기구(104b)를 통해서 실외로 배출되거나, 냉방 모듈(120)의 배기구(104b)에 연결된 실외기(미도시)로 공급된 후에 실외기를 거쳐서 실외로 배출될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)에는 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 실내 공기가 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되도록 하기 위한 폐열회수 유로(130)가 추가로 마련될 수 있다.
폐열회수 유로(130)는 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 제1 케이싱(102)으로부터 배출되어 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되도록 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)과 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)을 연결할 수 있다.
폐열회수 유로(130)는 공기를 이동시키기 위한 관(pipe)나 튜브(tube)의 형태로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면에는 폐열회수 유로(130)가 하나만 형성되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 복수 개의 폐열회수 유로(130)가 마련될 수 있다.
한편, 폐열회수 유로(130)는 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104)과 다양한 형태로 연결될 수 있다.
일예로, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 폐열회수 유로(130)는 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)과 연통된 실외측 토출구(102c)와 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)의 응축기(122) 각각에 연결된 상태로 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104)의 외부에 설치될 수 있다.
다른 일예로, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와는 다르게, 폐열회수 유로(130)는 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)과 연통된 실외측 토출구(102c)와 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)의 응축기(122) 각각에 연결된 상태로 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104)의 내부에 설치될 수 있다.
또 다른 일예로, 도 2 내지 도 4에 도시한 바와는 다르게, 폐열회수 유로(130)는 제1 케이싱(102)의 환기 모듈(110)과 연통된 실외측 토출구(102c)와 제2 케이싱(104)의 냉방 모듈(120)의 응축기(122) 각각에 연결된 상태에서, 일부 영역은 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104) 중에서 어느 하나의 내부에 설치되고 나머지 영역은 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104) 중에서 다른 하나의 외부에 설치될 수 있다.
예를 들어, 폐열회수 유로(130)의 일부 영역이 제1 케이싱(102)의 내부에 형성되면 나머지 영역은 제2 케이싱(104)의 외부에 설치될 수 있다. 또한, 폐열회수 유로(130)의 일부 영역이 제1 케이싱(102)의 외부에 형성되면 나머지 영역은 제2 케이싱(104)의 내부에 설치될 수 있다.
한편, 다양한 형태로 제1 케이싱(102) 및 제2 케이싱(104)과 연결되는 폐열회수 유로(130)에는 적어도 하나의 유로개폐장치(132)가 마련될 수 있다.
유로개폐장치(132)는 냉방 모듈(120)의 작동 여부에 따라 폐열회수 유로(130)를 개폐하도록 마련될 수 있다.
냉방 모듈(120)이 미가동되는 경우에 유로개폐장치(132)는 폐열회수 유로(130)를 폐쇄하여, 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 폐열회수 유로(130)를 통과하지 않고 실외로 배출되도록 할 수 있다.
냉방 모듈(120)이 가동되는 경우에 유로개폐장치(132)는 폐열회수 유로(130)를 개방하여, 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 폐열회수 유로(130)를 통과하여 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되도록 할 수 있다.
한편, 유로개폐장치(132)는 폐열회수 유로(130)의 개폐 여부 및 개도율 중에서 적어도 하나를 결정하도록 폐열회수 유로(130)의 일측면으로부터 기설정된 방향으로 회동 가능하게 마련되는 힌지(hinge)를 갖는 댐퍼(damper)의 형태로 마련될 수있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, 유로개폐장치(132)의 개폐 여부를 변경하기 위하여 구동력을 제공하도록 모터(motor) 등의 유로개폐구동부(미도시)가 연결될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 유로개폐장치(132)로 폐열회수 유로(130)의 개도율을 조절하여 폐열회수 유로(130)와 실외가 연통되도록 폐열회수 유로(130)의 일부를 개방하도록 마련될 수 있다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 유로개폐장치(132)에 의해 폐열회수 유로(130)를 조절하여 폐열회수 유로(130)가 폐쇄되는 경우, 유로개폐장치(132)에 의해 폐쇄된 폐열회수 유로(130)는 실외와 연통되도록 마련될 수 있다. 유로개폐장치(132)에 의해 폐열회수 유로(130)가 폐쇄되면, 폐열회수 유로(130)는 냉방 모듈(120)과는 미연통되고 실외(또는 외부)와는 연통되게 된다.
이때, 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기는 제1 케이싱(102)의 실외측 배출구(102c)와 함께 실외와 연통된 폐열회수 유로(130)를 통해서 실외로 배출되도록 마련될 수 있다.
도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 유로개폐장치(132)에 의해 폐열회수 유로(130)의 전체 또는 적어도 일부가 개방된 상태에서, 냉방 모듈(120)이 가동되면 폐열회수 유로(130)의 개방된 영역(131)으로 실외 공기가 유입되고, 유입된 실외 공기는 전열교환소자(114)에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기와 함께 냉방 모듈(130)의 응축기(122)로 공급될 수 있다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 폐열회수 유로(130)에는 급기부(134)가 추가로 형성될 수 있다.
이와 같이, 폐열회수 유로(130)에 형성되는 급기부(134)는 실외로부터 실외 공기가 폐열회수 유로(130)로 유입되도록 하기 위한 것이다.
환기장치(100)의 경우, 실내측으로 급기되는 실외 공기의 유량과 실외측으로 배출되는 실내 공기의 유량은 같을수록 좋다.
이와 별개로, 냉방 모듈(120)의 경우, 냉방 모듈(120)의 증발기(126)로 공급되는 공기의 유량보다 냉방 모듈(120)의 응축기(122)에서 공급되어야 하는 유량이 많아야 하며, 통상적으로 약 1.5 ~ 2 배 수준일 수 있다.
예를 들어, 냉방 모듈(120)의 증발기(126)로 공급되는 공기의 유량이 약 60CMH(Cubic Meter per Hour)라면 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되는 공기의 유량은 약 100 ~ 130 CMH로 더 많아야 한다.
환기 모듈(110)과 냉방 모듈(120)을 동시에 구동할 경우, 열 교환되고 난 이후의 실내 공기 만으로 냉방 모듈(120)의 응축기(122)를 사용할 때, 응축기(122)를 구동하는데 필요한 유량을 실내에서만 충당하게 된다. 그러면, 응축기(122)의 모터(미도시)를 통해 실내측으로 급기되는 유량(냉방 모듈(120)의 증발기(126)로 공급되는 실외 공기의 유량)보다 더 많은 유량(1.5 ~ 2 배)을 충당하게 되어, 결국 냉방 모듈(120)의 증발기(126)를 거쳐서 실내측으로 급기되는 실외 공기의 유량과 냉방 모듈(120)로 공급되는 실내 공기의 유량이 달라지는 문제가 생긴다.
예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 급기부(134)가 형성되지 않는 폐쇄형의 폐열회수 유로(130)를 형성하면, 냉방 모듈(120)의 증발기(126)로 공급되는 실외 공기의 유량과 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되는 실내 공기의 유량이 달라질 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열회수 유로(130)에 급기부(134)를 형성하고 형성된 급기부(134)를 통해 실외 공기를 폐열회수 유로(130)로 유입되도록 함으로써, 폐열회수의 수행여부와는 관계없이 냉방 모듈(120)의 증발기(126)로 공급되는 열 교환된 이후의 실외 공기의 유량과 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되는 열 교 환된 이후의 실내 공기의 유량을 맞출 수 있다.
참고로, 폐열회수는 환기 모듈(110)에서 열 교환된 이후에 실외로 배출되는 실내 공기를 냉방 모듈(120)로 공급하여, 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되어 실내로 공급되기 전의 실외 공기의 온도를 냉각시키는데 사용될 수 있다.
상술한 급기부(134)는 폐열회수 유로(130) 상에 관통 형성될 수 있으며, 예컨대 홀(hole)의 형태로 마련될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 냉방 모듈(120)이 가동될 때, 급기부(134)를 통해서 폐열회수 유로(130)로 실외 공기가 유입될 수 있다.
냉방 모듈(120)의 미가동되는 경우에도 급기부(134)를 통해서 실외 공기가 폐열회수 유로(130)로 유입될 수 있다.
이는, 급기부(134)를 폐쇄하는 별도의 장치(또는 폐쇄수단)이 없기 때문에 급기부(134)는 항상 개방된 상태가 되고, 이에 따라 급기부(134)로 적은 양의 실외 공기라도 폐열회수 유로(130)로 항상 유입될 수 있다.
그러나, 냉방 모듈(120)이 미가동되는 경우, 폐열회수 유로(130)로 유입된 실외 공기를 냉방 모듈(120)로 이동시키기 위한 동력원인 응축기(122)의 모터(미도시)가 동작되지 않기 때문에, 실외 공기가 폐열회수 유로(130)로 공급되더라도 공급된 실외 공기가 폐열회수 유로(130)를 통해서 냉방 모듈(120)로 이동되지 않고 폐열회수 유로(130)의 내부에 머무르거나 유입되는 양이 미비할 수 있다.
한편, 냉방 모듈(120)이 가동되는 상태에서, 유로개폐장치(134)의 작동에 따라, 폐열회수 유로(130)가 개방 또는 폐쇄되어 폐열회수 유로(130)는 실외와 연통되거나 미연통될 수 있다.
일예로, 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 유로개폐장치(134)가 작동되어 일 방향으로 회동되면 폐열회수 유로(130)는 폐쇄되고, 폐열회수 유로(130)는 실외와 연통될 수 있다. 그러면, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외와 연통된 폐열회수 유로(130)를 통해 실외로 배출될 수 있다.
특히, 도 6에 도시한 바와 같이, 폐열회수 유로(130)에 급기부(134)가 형성되는 경우에는 급기부(134)를 통해 실외 공기가 유입되고, 유입된 실외 공기는 작동 중인 냉방 모듈(120)에 의해 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급될 수 있다.
다른 일예로, 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 유로개폐장치(134)가 작동되어 타 방향으로 회동되면 폐열회수 유로(130)는 개방될 수 있다.
그러면, 열 교환된 이후의 실내 공기는 폐열회수 유로(130)를 통해 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급된다. 이때, 폐열회수 유로(130)의 급기부(134)를 통해 유입된 실외 공기는 열 교환된 이후의 실내 공기와 함께 폐열회수 유로(130)를 통해 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 환기 모듈(110)의 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실내 공기가 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급됨에 따라, 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도를 낮추기 위한 냉방 모듈(120)의 증발기(126)와 열 교환함으로써 실외 공기의 온도를 낮추기 위한 냉방 모듈(120), 특히 냉방 모듈(120)의 실외기팬(123)의 작동 부하를 줄일 수 있다. 더욱이, 냉방 모듈(120)에 걸리는 부하를 감소시키면, 냉방 모듈(120)의 응축기(122)의 열을 실외로 배출하는 실외기팬(123)의 회전 속도를 최소화시킬 수 있다. 또한, 실외기팬(123)을 작동시키지 않고도 환기 모듈(110)의 토출팬(118)를 이용하여 냉방 모듈(120)의 응축기(122)의 열을 실외로 배출시키는 것이 용이할 수 있다. 이에 따라, 환기장치(100)를 작동시키는데 필요한 에너지를 대폭 감소시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 냉방 모듈(120)의 실외기팬(123)을 사용하지 않고도 토출팬(118)을 이용하여 냉방 모듈(120)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수 있어서, 환기장치(100)의 저소음 운전을 가능하게 할 수 있다.
이하, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치의 작동방법(이하, '환기장치의 작동방법' 이라 함)을 간단히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치의 작동방법은 수행하는 경우, 환기장치(100)가 실내로 공급되는 공기를 냉각함에 따라 실내로 공급되는 실내 공기의 온도 및 습도가 낮아지도록 할 수 있다.
먼저, 상술한 환기장치(100)를 이용하여 실내 공기의 습도를 낮추기 위한 제습 작동방법을 기준으로 설명한다.
제1 온도감지센서(113)를 이용하여 실내측 흡기구(102a)를 통해서 실내로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지한다.
제1 케이싱(102)으로 유입되는 실내 공기의 온도를 감지할 때, 환기 모듈(110)은 작동되는 상태이다.
그 다음, 제1 온도감지센서(113)에 의해 감지된 실내 공기의 온도를 기반으로, 냉방 모듈(120)의 운전 가능 여부를 판단한다. 다시 말해서, 제1 온도감지센서(113)에 의해 감지된 실내 공기의 온도를 기반으로 실내 공기의 습도를 산출하고, 산출된 실내 공기의 습도를 이용하여 냉방 모듈(120)의 운전 가능 여부를 판단한다.
예를 들어, 산출된 실내 공기의 습도가 기설정된 운전가능 습도 범위 내에 있다고 판단되면 냉방 모듈(120)이 작동된다. 반면, 산출된 실내 공기의 습도가 기설정된 운전가능 습도 범위를 초과하는 것으로 판단되면 냉방 모듈(120)이 작동되지 않는다.
그 다음, 냉방 모듈(120)에 입력된 작동습도와 산출된 실내 공기의 습도와 기설정된 운전가능 습도 차이를 비교한다.
예컨대, 컨트롤러에 의해 산출된 실내 공기의 습도와 컨트롤러에 기설정된 습도의 차이가 냉방 모듈(120)에 입력된 작동습도 이내인 경우에는 냉방 모듈(120)은 부분 부하로 작동된다. 반대로, 컨트롤러에 의해 산출된 실내 공기의 습도와 컨트롤러에 기설정된 습도의 차이가 냉방 모듈(120)에 입력된 작동 습도를 초과한 경우에는 냉방 모듈(120)은 최대 부하로 작동된다.
또한, 냉방 모듈(120)이 부분 부하로 작동되는 경우에는 냉방 모듈(120)의 압축기(124)와 실외기팬(123)이 Hz 제어 운전하고, 냉방 모듈(120)이 최대 부하로 작동되는 경우에는 냉방 모듈(120)의 압축기(124)와 실외기팬(123)이 최대로 정상 운전된다.
여기서, 냉방 모듈(120)이 부분 부하 또는 최대 부하로 작동되는 상태에서, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실내 공기는 외부로 배출되지 않고 실외측 토출구(102c)를 통해 폐열회수 유로(130)를 통해 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급될 수 있다. 폐열회수 유로(130)의 급기부(134)를 통해 실외 공기가 유입되어 열 교환된 이후의 실내 공기와 함께 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되어, 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급된 실외 공기를 냉각시키는데 사용될 수 있다.
한편, 냉방 모듈(120)이 부분 부하로 작동될 때, 제1 온도감지센서(113)를 이용하여 실내 공기의 온도를 다시 감지하고, 재감지된 실내 공기의 온도를 기반으로 실내 공기의 습도를 재산출한다. 예컨대, 재산출된 실내 공기의 습도가 기설정된 운전가능 범위 30% 이내인 경우에는 냉방 모듈(120)의 작동이 중지되도록 마련될 수 있다.
마지막으로, 냉방 모듈(120)의 사용 여부를 판단한다.
이때, 사용자에게 냉방 모듈(120)의 사용 여부를 확인하고, 사용 여부에 따라 냉방 모듈(120)의 운전을 종료하거나, 냉방 모듈(120)에 입력된 작동습도 및 산출된 실내 공기의 습도와 기설정된 운전가능 습도 차이를 비교한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 환기장치(100)를 이용하여 실내 공기의 온도를 낮추기 위한 냉방 작동방법을 기준으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 환기장치의 작동방법은, 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119)를 이용하여 실외로부터 제1 케이싱(102)으로 유입되는 실외 공기의 온도와 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도를 감지한다.
열 교환된 이후의 실외 온도를 감지할 때, 환기 모듈(110)은 정상 작동되는 상태이다.
또한, 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119)에 의해 실외 공기의 온도 및 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도가 감지되지 않는 경우에는 냉방 모듈(120)이 작동되지 않게 된다.
그 다음, 제2 온도감지센서(117) 및 제3 온도감지센서(119)에 의해 감지된 실외 공기의 온도와 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도를 이용하여 냉방 모듈(120)의 운전 가능 여부를 판단한다.
예컨대, 실외 공기의 온도와 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되기 전의 실외 공기의 온도가 기설정된 운전가능 온도 범위 내에 있다고 판단되면 냉방 모듈(120)이 작동된다. 반면, 실외 공기의 온도와 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급되기 전의 실외 공기의 온도가 기설정된 운전가능 온도 범위 내에 있지 않다고 판단되면 냉방 모듈(120)이 작동되지 않는다.
그 다음, 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도 및 기설정된 운전가능 온도의 차이와 냉방 모듈(120)에 입력된 작동온도를 비교한다. 제3 온도감지센서(119)를 이용하여 감지된 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도와 기설정된 운전가능 온도의 차이가 냉방 모듈(120)에 입력된 작동온도를 초과하지 않는 경우에는 냉방 모듈(120)은 최소 부하로 작동된다. 반대로, 제3 온도감지센서(119)에 의해 감지된 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도와 기설정된 운전가능 온도의 차이가 냉방 모듈(120)에 입력된 작동온도를 초과하는 경우에는 냉방 모듈(120)은 최대 부하로 작동된다.
여기서, 냉방 모듈(120)이 부분 부하 또는 최대 부하로 작동되는 상태에서, 전열교환소자(114)를 거쳐서 열 교환된 이후의 실내 공기는 외부로 배출되지 않고 실외측 토출구(102c)를 통해 폐열회수 유로(130)를 통해 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급될 수 있다. 폐열회수 유로(130)의 급기부(134)를 통해 실외 공기가 유입되어 열 교환된 이후의 실내 공기와 함께 냉방 모듈(120)의 응축기(122)로 공급되어, 열 교환된 이후에 냉방 모듈(120)로 공급된 실외 공기를 냉각시키는데 사용될 수 있다.
마지막으로, 냉방 모듈(120)의 사용 여부를 판단한다.
사용자에게 냉방 모듈(120)의 사용 여부를 확인하고, 사용 여부에 따라 냉방 모듈(120)의 운전을 종료하거나, 열 교환된 이후의 실외 공기의 온도 및 기설정된 운전가능 온도의 차이와 냉방 모듈(120)에 입력된 작동온도를 비교한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 창호형 환기장치
102: 제1 케이싱
102a: 실내측 흡기구
102b: 실외측 흡기구
102c: 실외측 토출구
104: 제2 케이싱
104a: 실내측 급기구
104b: 배기구
110: 환기 모듈
120: 냉방 모듈
130: 폐열회수 유로

Claims (15)

  1. 창호와 벽체 사이에 설치되며, 실내로부터 실내 공기가 유입되는 실내측 흡기구와 실외로부터 실외 공기가 유입되는 실외측 흡기구가 마련된 제1 케이싱;
    제1 케이싱의 내부에 마련되며, 제1 케이싱의 내부로 유입된 실내 공기와 실외 공기를 열 교환시키기 위한 전열교환소자를 포함하는 환기 모듈;
    제1 케이싱의 환기 모듈과 연통되도록 마련되는 제2 케이싱; 및
    제2 케이싱의 내부에 마련되며, 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실외 공기가 실내로 공급되기 전에 기설정된 온도로 냉각시키기 위한 응축기 및 증발기를 포함하는 냉방 모듈;
    을 포함하며,
    열 교환된 이후의 실외 공기는 냉방 모듈로 공급되어 증발기와 열 교환 가능하도록 마련되고, 열 교환된 이후의 실내 공기는 냉방 모듈로 공급되어 응축기와 열 교환 가능하도록 마련되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 케이싱과 제2 케이싱은 각각 모듈화되어 별도로 조립/설치/이동이 가능하도록 마련된, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  3. 제2항에 있어서,
    냉방 모듈의 증발기와 열 교환된 이후의 실외 공기는 실내로 공급되고,
    냉방 모듈의 응축기와 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외로 배출되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  4. 제1항에 있어서,
    전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 제1 케이싱으로부터 배출되어 냉방 모듈의 응축기로 공급되도록 제1 케이싱의 환기 모듈과 제2 케이싱의 냉방 모듈을 연결하는 폐열회수 유로가 추가로 마련되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 케이싱에는 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 배출되는 실외측 토출구가 형성되고,
    실외측 토출구는 환기 모듈과 연통되며,
    폐열회수 유로는 환기 모듈과 연통된 실외측 토출구와 냉방 모듈의 응축기에 각각 연결된 상태로 제1 및 제2 케이싱의 내부에 마련되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  6. 제4항에 있어서,
    제1 케이싱에는 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 배출되는 실외측 토출구가 형성되고,
    실외측 토출구는 환기 모듈과 연통되며,
    폐열회수 유로는 환기 모듈과 연통된 실외측 토출구와 냉방 모듈의 응축기에 각각 연결된 상태로 제1 및 제2 케이싱의 외부에 설치되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 케이싱에는 전열교환소자에 의해 열 교환된 이후의 실내 공기가 배출되는 실외측 토출구가 형성되고,
    실외측 토출구는 환기 모듈과 연통되며,
    폐열회수 유로는, 환기 모듈과 연통된 실외측 토출구와 냉방 모듈의 응축기에 각각 연결된 상태에서, 일부 영역은 제1 및 제2 케이싱 중에서 어느 하나의 내부에 설치되고, 나머지 영역은 제1 및 제2 케이싱 중에서 다른 하나의 외부에 설치되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    폐열회수 유로에는 유로개폐장치가 마련되고,
    유로개폐장치는, 냉방 모듈의 미가동시에는 열 교환된 이후의 실내 공기가 폐열회수 유로를 통과하지 않고 실외로 배출되도록 폐열회수 유로를 폐쇄하고, 냉방 모듈의 가동시에는 열 교환된 이후의 실내 공기가 폐열회수 유로를 통과하여 냉방 모듈로 공급되도록 폐열회수 유로를 개방하도록 마련된, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  9. 제8항에 있어서,
    유로개폐장치는,
    폐열회수 유로의 개폐 여부 및 개도율 중에서 적어도 하나를 결정하도록 폐열회수 유로의 일측면으로부터 기설정된 방향으로 회동 가능하게 마련된 댐퍼인, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  10. 제8항에 있어서,
    유로개폐장치를 조절하여 폐열회수 유로와 실외가 연통되도록 폐열회수 유로의 일부를 개방하고,
    냉방 모듈이 가동되면 폐열회수 유로의 개방된 일부 영역으로 유입된 실외 공기는 열 교환된 이후의 실내 공기와 함께 냉방 모듈의 응축기로 공급되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  11. 제10항에 있어서,
    유로개폐장치를 조절하여 폐열회수 유로가 폐쇄되면 폐열회수 유로는 실외와 연통되며, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외와 연통된 폐열회수 유로를 통해서 실외로 배출되도록 마련된, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  12. 제8항에 있어서,
    폐열회수 유로에는,
    실외 공기가 폐열회수 유로로 유입되도록 하기 위한 급기부가 형성되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  13. 제12항에 있어서,
    냉방 모듈이 가동 될 때, 급기부를 통해서 폐열회수 유로로 실외 공기가 유입되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  14. 제13항에 있어서,
    유로개폐장치가 작동되어 폐열회수 유로가 폐쇄되면 폐열회수 유로는 실외와 연통되며, 열 교환된 이후의 실내 공기는 실외와 연통된 폐열회수 유로를 통해서 실외로 배출되고,
    유로개폐장치가 작동되어 폐열회수 유로가 개방되면 열 교환된 이후의 실내 공기는 급기부를 통해서 유입된 실외 공기와 함께 냉방 모듈의 응축기로 공급되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
  15. 제12항에 있어서,
    급기부는 폐열회수 유로에 관통 형성되는, 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치.
KR1020220142881A 2021-10-29 2022-10-31 냉방 성능이 개선된 창호형 환기장치 KR20230062457A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102388854B1 (ko) 2020-11-09 2022-04-20 (주)솔로이엔씨 열회수 환기기구를 구비하는 에어컨

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