KR950001472B1 - 건물의 냉난방 및 환기시스템 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

건물의 냉난방 및 환기시스템

제1도는 본 발명의 구성도.

제2도는 본 발명의 신선외기 공급유니트의 작동 상태도.

제3도는 종래 건물의 냉난방 및 환기시스템의 구성도이다.

본 발명은 건물의 냉난방 및 환기시스템에 관한 것으로, 특히 건물의 옥탑에 신선외기 공급유니트와 냉각탑 및 보일러를 설치하며, 실내에는 독립된 냉난방 겸용 히트 펌프 유니트를 설치하여, 건물 옥탑의 신선외기 공급유니트에서 제1차 공조된 급기를 건물의 각실에 설치되어 독립 수행을 하는 냉난방 유니트로 조합토고 하는 건물의 냉난방 및 환기시스템에 관한 것이다.

종래 건물의 냉난방 및 환기시스템은 제3도에 도시한 것과 같이 기계실에 열원기기인 보일러(51), 냉동기(53), 열교환기(52)를 설치하고, 건물의 옥탑에는 냉각탑(54), 공기조화기(56)를 설치하며, 각층의 천정에 설치된 취출구(58)와 연결된 급기 덕트(57)를 옥탑의 공기조화기(55)로 연결 설치하여, 외기가 공기조화기(55)의 필터(55)를 통해 먼지등의 이물질이 제거된 다음 보일러(51)은 혹은 냉동기(53)등의 열원기기에서 생성된 온수나 냉수가 열교한기(52)를 통과할때 열교환기(52)의 코일의 표면에서 외기와의 열교환이 이루어져 냉각되거나 가열되어진 후 송풍기에 의해 냉풍, 혹은 온풍이 급기 덕트(57)와 취출구(58)를 통해 실내로 유입되어 실내를 냉·난방 시켜주는 중앙 집중식 시스템이였기 때문에 각층의 각실은 전체의 시스템이 동시에 냉방 또는 난방이 시작되거나 중지되고 있다.

이와 같은 중앙집중식 냉·난방시스템은 사람이 실내에 있고 없음에는 상관하지 않고 시간에 맞추어 혹은 전체온도에 맞추어 건물의 냉·난방을 운영하기 때문에 사람이 없는 실내에도 냉난방이 가동되어 에너지의 낭비를 초래하고 있으며, 필요에 따라 각실의 온도를 임의로 높이거나 낮출 수 없으며, 외부에 노출된 부분이 많은 급기덕트로 공조된 공기가 통과하는 동안 많은 열손실을 초래하고 있다.

따라서, 종래 건물에 있어서는 실제 공조에 필요한 용량보다 큰 열원 기기를 구비하고 있으며, 일괄적으로 작동되는 중앙 집중식 건물의 냉난방 시스템은 각층, 각실을 효과적으로, 혹은 경제적으로 냉난방 할 수 없었으며, 각층, 각실을 임의로 제어할 수 없었다.

본 발명은 이와 같은 종래 건물의 냉난방 및 환기시스템의 결점을 보완하고자 안출된 것으로 건물의 옥탑에 신선외기 공급유니트와 보일러 냉각탑을 설치하고 급기덕트를 각층에만 연결 되도록 설치하며 배기덕트는 실내에서 옥탑의 신선외기 공급유니트로 연결 설치하고 , 각층, 각실마다 독립된 냉난방 유니트를 설치하되 신선외기 공급유니트에는 제습로우터, 현열교환로우터, 물증발식 냉각기 및 급배기용 팬 및 프리필터 등으로 구성되어진다. 그리고, 실내로 공급되는 외기를 신선외기 공급유니트에서 1차 공조하고 건물의 각층 각실에 설치된 독립된 냉난방을 수행하는 유니트로서 2차 공조후 실내로 공급되도록 한 것으로 건물 옥탑의 신선외기 공급유니트와 각 실의 독립된 냉난방 유니트를 개별적으로 제어할때 최상의 최적 공기조화기를 얻을 수 있게 한 것이다. 이와 같은 본 발명은 종래 건물의 냉난방 시스템에서와 같이 급기덕트를 반드시 천정의 취출구까지 연결하여 설치할 필요가 없어 시공이 간편하게 되며, 옥탑에 설치되는 신선외기 공급유니트에 사용되는 대기오염 물질인 프레온 가스를 이용한 냉동기 대신에 물이 증발 할때 열을 흡수하는 물증발식 냉각기를 사용하여 보다 저렴하게 시스템을 운열할 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명은 본인이 앞서 출원한 특허출원 제92-19339호 ＂공기조화 시스템＂ 및 특허출원 제92-19340호 ＂하이브리드 공기조화 시스템＂을 개량 발전시켜 대향건물의 냉난방 및 환기시스템에 응용적용한 것이다.

이와 같은 본 발명의 특징을 설명하면 다음과 같다. 즉, 본 발명은 옥탑에 설치되어 1차 공기조화를 수행하는 신선외기 공급유니트는 외기중에 잠열비를 낮추어 적은 에너지로 쉽게 열교환이 이루어질 수 있게한 흡착식 공기조화 시스템이라 말할 수 있다.

즉, 열공식

σQ = G C dt

Q = G C(t₂-t₁)

(G : 질량, Q :에너지, C : 비열, t : 온도)에서 보는 바와 같이 공기중에 포함된 습기를 제거하게 되면 공기는 비중이 감소됨과 동시에 비열이 낮아져 적은 열량으로 쉽게 또는 냉각되어진다.

이와 같은 이론에 의하여 건물의 옥탑에 신선외기 공급유니트의 제습로우터로부터 공기를 제습하여 공기의 비열을 낮춘 다음 공기중에 포함된 열에너지를 현열교환로우터로 열교환시켜 1차 공조토록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 1차 공조된 급기 공기를 건물의 각층, 각실에 마련된 독립된 냉난방 유니트로서 2차 공기 조화 할때 가장 쾌적한 환경을 얻을 수 있으며, 경제적으로 시스템을 운영할 수 있도록 한 것으로 이를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

건물 옥탑에 신선외기 공급유니트(1)와 보일러(2), 냉각탑(3)을 설치하고 급기덕트(4)를 각층, 각실에 연결설치하며 배기덕트(5)는 천정으로부터 상기 신선외기 공급유니트(1)의 배기측(1)과 연결 설치하며, 각층, 각실의 천정에 천정매립형 냉난방 유니트(6)와 바닥설치형 냉난방유니트(7)를 조합 설치도록 하며, 상기 신선외기 공급유니트(1)는 각각의 송풍팬(11)(12)을 갖는 급기측(1')과 배기측(1'')의 중앙에 축으로 지지되는 제습로우터(13)와 현열교환로우터(14)가 설치되며, 냉각장치인 물증발식 냉각기(15)(16)등으로 구성되어 있고 급기측(1')의 현열교환로우터(4)와 물증발식 냉각기(15) 사이에 가열코일(17)이 설치되며, 배기측의 현열교환로우터(14)와 제습로우터(13) 사이에는 재생코일(18)이 설치되도록 한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명을 보다 상세히 설명하면 동시에 그 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.

건물의 옥탑에 설치된 신선외기 공급유니트(1)의 급기측으로 유입된 신선외기는 프리필터를 거쳐 먼지등 이물질이 제거된후, 제습장치인 제습로우터(13)에 의해 습기가 제거된다. 그후, 1차 열교환 장치인 현열교환로우터(14)에 의해 급기측으로 유입된 외기는 냉각 또는 가열이 되어 열교환이 이루어진 후 겨울철 난방시에는 열교환장치인 가열 코일(17)을 거쳐 가열되며 여름철 냉방시에는 냉각장치인 물증발식 냉각기(15)를 거쳐 급기덕트(4)를 통해 각층, 각실에 설치되어 독립적으로 냉난방을 수행하는 천정 매립형 냉난방 유니트(6)에 의해 2차 공조되어 실내로 신선외기를 공급하도록 하는 것이다.

상기에 있어서, 옥탑에 설치된 냉각탑(3)은 신선외기 공급유니트(10)의 물증발식 냉각기(15)(16)와 연결 되어 짐은 물론 실내의 천정매립형 냉난방 유니트(6) 및 바닥 설치형 냉난방 유니트(7)로 연결되어진다. 또한, 옥탑의 보일러(2)는 신선외기 공급유니트(1)의 가열코일(17)와 재생코일(18)에 연결되어짐은 물론 실내의 천정 매립형 냉난방 유니트(6)와 바닥 설치형 냉난방 유니트(7)와 연결되어진다.

이와 같이 구성된 본 발명은 제1차 공기조화 장치인 신선외기 공급유니트(1)와 제2차 공기조화 장치인 실내의 천정 매립형 냉난방 유니트(6)를 개별적으로 작동, 제어할 수 있으며, 추가로 바닥설치형 냉난방 유니트(7)를 가동하므로서 최적의 공기조화를 얻을 수 있으며, 경제적으로 시스템을 운영할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 있어서 여름철 냉방시 건물의 냉방 시스템을 설명하면 다음과 같다. 즉, 고온 다습한 외기가 건물 옥탑의 신선외기 공급유니트(1)에 송풍기(11)에 의해 유입되면 프리필터(20)에 의해 공기중의 먼지등의 이물질을 제거하여 공기를 청정한후 제습제가 코팅된 폴리에스터 필름 혹은 알루미늄 박판 혹은 세라믹지 등으로 구성된 제습로우터(13)를 거치는 동안 공기중에 포함된 습기를 제거하게 되면 공급되는 외기는 고온 저습한 공기로 된다. 그후 역시 재질이 폴리에스터 필름 혹은 알루미늄 박판, 혹은 세라믹지 등으로 구성된 현열교환로우터(14)를 거치는 동안 공기중에 포함된 습기가 제거된 공기를 현열교환하여 외기는 저온저습 공기로 된다. 그후 물 증발식 냉각기(15)를 거치면서 일정량의 습도를 지닌 2차 공조에 매우 적절한 상태의 공기로 된다.

이와 같이 신선외기 공급유니트(1)에서 1차 공조된 외기는 급기덕트(4)를 통해 각층, 각실의 독립된 천정 매립형 냉난방유니트(6)의 외기조절 댐퍼에 의해 일정량의 실내공기와 혼합되어 제2차로 공조, 즉, 냉방된 후 실내로 유입되게 된다.

그후 실내의 순환 배기공기는 배기덕트(5)를 통해 옥탑의 신선외기 공급유니트(1)의 배기측 내의 물증발식 냉각기(16)와 현열교환로우터(14)를 거치는 동안 신선외기 공급유니트(1)의 급기측으로 유입되는 고온의 급기 공기로부터 열을 흡수하여 급기 공기의 온도를 낮추는 한편 배기공기의 온도를 높여 배출시키게 된다.

이와 같은 배기공기로부터 흡수한 열은 배기측의 제습로우터에 코팅된 제습제를 재생시켜 주게된다. 이때 제습로우터(13)를 재생시켜주는 재생 코일(18)을 가동하게 되면 급기측으로 급기되는 공기는 제습을 연속적으로 수행할 수 있게 된다. 그리고, 냉방시에는 급기측의 가열코일(17)은 작동되지 않는다.

이와 같이 본 발명은 배기공기중에 포함된 냉열을 재차 열교환하도록 하여 경제적으로 시스템을 운영할 수 있다. 또한 본 발명으로 겨울철 난방시 건물의 난방시스템을 설명하면 다음과 같다.

겨울철 차가운 외기가 건물 옥탑의 신선외기 공급유니트(1)로 유입되면, 먼저 필터(20)에 의해 공기중의 먼지등 이물질이 제거되며 제습로우터(13)와 현열교환로우터(14)를 거치는 동안 열교환이 되어 외기는 온도가 상승하게 된다. 그후 보일러(2)로부터 열을 흡수한 가열코일(17)을 통과하면서 가열되어 고온 상태의 공기를 1차 공조되어 급기덕트(4)를 통해 각층각실의 천정에 설치된 독립 냉난방 유니트(6)로 유입된후 실내의 재순환 공기와 일정 비율로 혼합되어 2차공조된후 실내로 취출된다. 난방시 신선외기 공급유니트(1)의 물증발식 냉각기(15)(16)는 작동시키지 않으며 현열교환로우터(14)와 가열코일(17)이 작동되게 된다. 또한 실내의 순환 배기공기는 배기덕트(5)를 통해 옥탑의 신선외기 공급유니트(1)로 유입되어진후 신선외기 공급유니트(1)의 배기측 현열교환로우터(14)와 제습로우터(13)를 통과하면서 열교환 되어, 즉 온도가 강하된후 대기로 방출된다. 그리고, 난방시에는 제습로우터(13)를 재생시키지 않고 운전하므로 현열교환기의 역할만을 수행하게 되어 2개의 현열교환로우터를 설치한 효과를 얻게 된다.

또한, 본 발명으로 실내공기를 환기할 경우에는 필터(20)에 의해 먼지등 이물질이 제거된 외기를 급기용팬(11)으로 급기덕트(4)를 통해 각층각실의 독립된 냉난방유니트(6)의 필터를 통해 정화된 공기를 실내로 유입시켜 실내에 신선외기를 공급하게 된다.

이와 같이 본 발명은 건물 옥탑에 신선외기 공급유니트와 보일러, 냉각탑을 설치하고 급기덕트를 각층각실의 독립된 천정매립형 냉난방 유니트로 연결하고 신선외기 공급유니트에는 축으로 회전하는 제습로우터, 현열교환로우터 및 물증발식 냉각기와 급배기용 팬 및 프리필터로 구성함으로서 외기를 신선외기 공급유니트에서 공조한 후 건물의 각층각실에 각가가 설치된 독립된 냉난방 유니트로 공급할때 실내에 설치된 독립된 냉난방 유니트에서는 아주 적은 에너지로 2차 공조할 수 있으며, 실제의 용량보다 많은 공조를 할 수 있어 공조에 필요한 가동시간을 단축할 수 있으며, 또한 신선외기 공급유니트와 각층각실에서 개별적으로 작동되는 냉난방유니트를 개별적으로 제어, 작동시킬때 효율적이며 전체적으로 또는 부분적으로 건물의 냉난방시스템을 운영할 수 있으며, 특히 신선외기 공급유니트의 냉각장치로는 물이 증발할때 열을 흡수하도록 하는 물증발식 냉각기를 사용하여 대기 오염물질인 프레온 가스를 냉매로 사용하지 않아 환경을 보호할 수 있으며 경제적으로 건물의 냉난방 및 환기를 시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 건물의 옥탑에 신선외기 공급유니트(1)와 보일러(2), 냉각탑(3)을 설치하고 상기 신선외기 공급유니트(1)와 연결된 급기덕트(4)를 각층각실에 연결 설치하며 배기덕트(5)는 실내로부터 상기 신선외기 공급유니트(1)로 연결 설치되며, 각층각실 천정에 천정매립형 냉난방유니트(6)와 바닥설치형 냉난방유니트(7)를 조합 설치한 것을 특징으로 하는 건물의 냉난방 및 환기시스템.
2. 제1항에 있어서, 신선외기 공급유니트(1)는 각각의 송풍팬(11)(12)을 갖는 급기측(1')과 배기측(1'')의 중앙에 축으로 지지되는 제습로우터(13)와 현열교환로우터(14)를 가지며 냉각장치인 물증발식 냉각기(15)(16)를 가지며 급기측(1')의 현열교환로우터(14)와 물증발식 냉각기(15) 사이에 가열 코일(17)이, 배기측(1'')의 현열교환로우터(14)와 제습로우터(13)사이에 재생코일(18)이 설치되는 것을 특징으로 하는 건물의 냉난방 및 환기시스템.