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KR100705670B1 - 다수의 열교환부를 갖는 폐열회수 환기장치 - Google Patents

다수의 열교환부를 갖는 폐열회수 환기장치 Download PDF

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KR100705670B1
KR100705670B1 KR1020060025429A KR20060025429A KR100705670B1 KR 100705670 B1 KR100705670 B1 KR 100705670B1 KR 1020060025429 A KR1020060025429 A KR 1020060025429A KR 20060025429 A KR20060025429 A KR 20060025429A KR 100705670 B1 KR100705670 B1 KR 100705670B1
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KR
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air
heat exchange
heat
heat exchanger
air supply
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Inventor
김성기
Original Assignee
주식회사 대우일렉트로닉스
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Abstract

본 발명은 현열 교환용 열교환부와, 잠열 교환용 열교환부를 이용하여 실내의 습도조절과 열교환 효율을 향상시킨 폐열회수 환기장치에 관한 것이다. 이를 위해 실외로부터 공기를 흡입하여 실내로 급기되도록 하는 급기덕트와 상기 실내로부터 공기를 흡입하여 상기 실외로 배기되도록 하는 배기덕트가 격벽에 의해 구획되고, 상기 급기덕트 및 배기덕트로 흡입된 공기를 열교환하는 폐열회수 환기장치에 있어서, 상기 급기덕트의 내부 공기와 상기 실내 공기 사이에 1차 열교환이 되도록 하는 제 1 열교환부; 및 상기 제 1 열교환부에서 1차 열교환된 공기와 상기 실외 공기 사이에 2차 교환이 되도록 하는 제 2 열교환부를 포함한다. 따라서, 폐열회수 환기장치에 현열 교환과 현열 및 잠열 교환이 가능한 열교환부를 각각 설치함으로써, 습기로 인한 열교환부의 수명을 연장하고, 열교환 효율을 월등히 향상시킬 수 있을 장점이 있다.
폐열회수, 환기장치

Description

다수의 열교환부를 갖는 폐열회수 환기장치{Energy recovery ventilation having multiplicity of heat exchanger}
도 1 은 일반적인 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 3 은 도 2의 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 도 2의 폐열회수 환기장치의 동작 상태를 나타낸 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100: 케이스 130: 배기 흡입구
131: 배기구 140: 급기구
141: 급기 배출구 200: 배기팬
210: 급기팬 300: 제 1 열교환부
310: 제 2 열교환부 400: 바이패스 댐퍼
500: 온도 센서 600: 제어부
본 발명은 폐열회수 환기장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 현열 교환용 열교환부와, 잠열 교환용 열교환부를 이용하여 실내의 습도조절과 열교환 효율을 향상시킨 폐열회수 환기장치에 관한 것이다.
일반적으로, 밀폐된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소 및 각종 유해물질의 함량이 증가하게 되어 생명체의 호흡에 지장을 주게 된다.
따라서 사무실이나 차량과 같이 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우, 실내의 오염된 공기를 실외의 신선한 공기로 수시로 대체해 주어야 한다.
이 때, 통상적으로 사용되는 것이 환기장치이다. 종래에 알려진 대부분의 환기장치는 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 외부로 강제 배출시키는 방식을 채택하고 있다.
그런데, 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 강제로 배출시킬 경우, 실내의 냉기 및 열기가 여과없이 외부로 배출됨과 더불어 실외의 공기가 문이나 창틈 등을 통해 열교환 없이 유입됨으로 인해 실내를 난방 및 냉방하는데 드는 경비가 불필요하게 많이 들게 되었다.
또한, 갑작스런 냉기 및 열기가 외부에서 내부로 유입됨으로 인해 실내공기의 급격한 온도변화로 실내에 있는 사람들이 불쾌감을 느끼게 되고, 특히 실내의 창문이나 문틀이 닫혀진 상태에서 실내공기만을 외부로 배출시키는 경우 외부의 신선한 공기의 유입이 차단되어 산소결핍현상이 발생될 수 있음은 물론, 실내공기의 습도조절이 전혀 이루어지지 않게 되어 환기장치가 구비되어 있는데도 불구하고 쾌적한 실내환경을 유지시키지 못하는 문제점 등이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하고자, 실외공기를 실외로 배출되는 실내공기와 먼저 열교환 시킨 다음 실내로 공급하는 폐열회수 환기장치가 제시되었다.
이러한 폐열회수 환기장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 박스형태의 덕트(1) 내부에 실외공기가 실내로 유입되는 급기덕트(10)가 구비되고, 상기 급기덕트와 소정 위치에서 교차하며 실내공기가 실외로 안내되는 배기덕트(20)가 구비된다.
그리고 급기덕트(10)와 배기덕트(20)가 교차하는 지점에 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기가 열교환하는 열교환기(30)가 구비된다.
이 때, 급기덕트(10)와 배기덕트(20)는 덕트(1)의 내부를 상하로 구획하는 격벽(3)에 의해 서로 간섭을 받지 않게 된다.
상기 급기덕트(10)의 일단에 실외와 연통되는 급기흡입구(11)가 형성되고 타단에 실내와 연통되는 급기배출구(13)가 형성되며, 상기 배기덕트(20)의 일단에 실내와 연통되는 배기흡입구(21)가 형성되고 타단에 실외와 연통되는 배기배출구(23)가 형성된다.
급기덕트(10)의 급기흡입구(11) 측에 실외공기를 강제 흡입하는 급기팬(15)이 구비되고, 상기 배기덕트(20)의 배기배출구(23) 측에 실내공기를 강제 배출하는 배기팬(25)이 구비된다.
한편, 열교환기(30)는 상하 모서리가 덕트(1)에 의해 지지되고 좌우 모서리가 격벽(3)에 의해 지지되는 육면체 형상으로 그 내부에 급기덕트(10)와 연통되는 다수의 급기통로(37)와 상기 급기통로(37)와 이웃하며 배기덕트(20)와 연통되는 다수의 배기통로(39)가 구비된다.
그리고 도면에 별도로 도시되지는 않았으나, 급기통로(37)와 배기통로(39)의 경계부분에는 열전도 효율이 뛰어난 열교환판이 구비된다.
이때, 실선으로 도시된 부분이 급기통로(37)이며, 점선으로 도시된 부분이 배기통로(39)이다. 이러한 구성을 가진 폐열회수 환기장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 실내공기가 어느 정도 오염되었을 때 배기팬(25)에 전원이 인가되면서 실내공기가 배기흡입구(21)를 통해 배기덕트(20)로 유입된 다음, 열교환기(30)의 배기통로(39)를 지나 배기배출구(23)를 통해 실외로 배출된다.
이와 동시에, 급기팬(15)에 전원이 인가되면서 신선한 실외공기가 급기흡입구(11)를 통해 급기덕트(10)로 유입된 다음, 열교환기(30)의 급기통로(37)를 지나 급기배출구(13)를 통해 실내로 유입된다.
이 때, 열교환기(30)를 지나는 실내공기와 실외공기는 열교환판을 통해 열교환하게 된다. 이 과정을 상술하면, 열교환기(30)에서 일어나는 열교환은 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기 사이에 일어나는 현열 교환과, 실내공기 또는 실외공기 중 고온의 공기가 노점온도(dew point temp.) 이하의 상태가 되면서 생성된 응축수에 의한 잠열 교환으로 이루어진다.
이러한 열교환 방식의 환기장치의 경우, 실내가 냉방 또는 난방 분위기일 때 급기되는 실외공기가 실내공기와 1차적으로 열교환된 다음 실내로 유입됨에 따라, 실내온도의 급격한 상승이나 하강을 방지할 수 있다.
그러나 종래의 폐열회수 환기장치는 전열소자 또는 현열소자 중 하나를 채택하여 구성하게 되는데 전열소자를 이용한 폐열회수 환기장치의 경우 온도 교환인 현열교환과, 수분교환인 잠열 교환을 하는 과정에서 습도가 높은 여름철에 전열소자의 재료인 종이가 높은 습도로 인하여 수명이 짧아지고, 이로 인한 습도의 조절이 어려운 문제점이 있다.
또한, 현열소자를 이용한 폐열회수 환기장치의 경우 높은 습도를 감소시키는 장점은 있으나 온도 교환인 현열 교환만 이루어져서 현열 교환과 잠열 교환을 하는 전열 소자에 비해 열교환 효율이 낮은 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 높은 습도를 효과적으로 제거하는 것이 가능하고, 열교환시의 효율이 증가될 수 있도록 하는 폐열회수 환기장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 실외로부터 공기를 흡입하여 실내로 급기되도록 하는 급기덕트와 상기 실내로부터 공기를 흡입하여 상기 실외로 배기되도록 하는 배기덕트가 격벽에 의해 구획되고, 상기 급기덕트 및 배기덕트로 흡입된 공기를 열교환하는 폐열회수 환기장치에 있어서, 상기 급기덕트의 내부 공기와 상기 실내 공기 사이에 1차 열교환이 되도록 하는 제 1 열교환부; 상기 제 1 열교환부에서 1차 열교환된 공기와 상기 실외 공기 사이에 2차 열교환이 되도록 하는 제 2 열교환부; 상기 제 2 열교환부로 흡입되는 실외 공기의 온도를 검출하는 온도 센서; 상기 온도 센서로부터 검출된 온도에 따라 상기 실내 공기가 상기 제 2 열교환부로 바이패스 되도록 제어 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 출력된 바이패스 제어 신호에 따라 상기 실내 공기가 상기 제 2 열교환부로 유입되도록 하는 바이패스 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 제 1 열교환부는 현열 교환 및 잠열 교환이 이루어지는 것을 특징으로 하고, 바람직하게 상기 제 1 열교환부는 전열소자이다.
또한, 상기 제 2 열교환부는 현열 교환이 이루어지는 것을 특징으로 하고, 바람직하게 상기 제 2 열교환부는 현열소자이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 폐열회수 환기장치의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 4는 도 2의 폐열회수 환기장치의 동작 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 폐열회수 환기장치는 사각형상의 케이스(100)에 실내로부터 공기를 흡입하여 실외로 배기되도록 제 1 배기덕트부(110a), 제 2 배기덕트부(110b) 및 제 3 배기덕트부(110c)로 구획된 배기덕트와, 실외로부터 공기를 흡입하여 실내로 급기되도록 제 1 급기덕트부(120a), 제 2 급기덕트부(120b) 및 제 3 급기덕트부(120c)로 구획된 급기덕트와, 상기 배기덕트와 급기덕트로 흡입된 공기를 열교환하는 제 1 열교환부(300)와, 제 2 열교환부(310)를 포함한다.
케이스(100)는 다수의 격벽을 이용하여 제 1 내지 제 3 배기덕트부(110a 내지 110b)와, 제 1 내지 제 3 급기덕트부(120a 내지 120c)가 각각 구획되도록 한다.
즉 제 1 격벽(150)을 통해 제 1 배기덕트부(110a)와 제 3 급기덕트부(120c)가 구획되고, 제 2 격벽(151)을 통해 제 1 배기덕트부(110a)와 제 2 급기덕트부(120b)로 구획된다.
또한, 제 3 격벽(152)을 통해 제 2 배기덕트부(110b)와 제 3 급기덕트부(120c)가 구획되고, 제 4 격벽(153)을 통해 제 2 배기덕트부(110b)와 제 2 급기덕트부(120b)로 구획된다.
또한, 제 5 격벽(154)을 통해 제 2 배기덕트부(110b)와 제 1 급기덕트부(120a)가 구획되고, 제 6 격벽(155)을 통해 제 2 급기덕트부(120b)와 제 3 배기덕트부(110c)가 구획되며, 제 7 격벽(156)을 통해 제 3 배기덕트부(110c)와 제 1 급기덕트부(120a)가 구획된다.
한편, 제 1 및 제 2 배기덕트부(110a 및 110b)와 제 2 및 제 3 급기덕트부(120b 및 120c)가 교차하는 위치에 제 1 열교환부(300)가 설치되고, 제 2 및 제 3 배기덕트부(110b 및 110c)와 제 1 및 제 2 급기덕트부(120a 및 120b) 사이에 제 2 열교환부(310)가 설치된다.
따라서 제 1 배기덕트부(110a)에 설치된 배기팬(200)이 제 1 배기덕트부(110a)의 일측에 설치된 배기 흡입구(130)를 통해 실내 공기가 제 1 배기덕트부(110a)로 흡입되도록 하고, 상기 흡입된 실내 공기가 제 1 열교환부(300), 제 2 배기덕트부(110b), 제 2 열교환부(310) 및 제 3 배기덕트부(110c)로 이동되도록 하여 제 3 배기덕트부(110c)의 일측에 설치된 배기구(131)를 통해 실외로 배기되도록 한다.
또한, 제 3 급기덕트부(120c)에 설치된 급기팬(210)은 제 1 급기덕트부(120a)의 일측에 설치된 급기구(140)를 통해 실외 공기가 제 1 급기덕트부(120a)로 흡입되도록 하고, 상기 흡입된 실외 공기가 제 2 열교환부(310), 제 2 급기덕트부(120b), 제 1 열교환부(300) 및 제 3 급기덕트부(120c)로 이동되도록 하여 제 3 급기덕트부(120c)의 일측에 설치된 급기 배출구(141)를 통해 실내로 급기되도록 한다.
이때 제 1 열교환부(300)와 제 2 열교환부(310)에서는 흡입된 상기 실외 공기와 실내 공기의 열교환이 발생하게 된다.
제 1 열교환부(300)는 제 1 배기덕트부(110a)로 흡입된 실내 공기가 제 2 배기덕트부(110b)로 이동하는 과정에서 제 2 급기덕트부(120b)에서 제 3 급기덕트부(120c)로 이동하는 실외 공기가 현열 교환 및 잠열 교환이 이루어지도록 하고, 바람직하게 제 1 열교환부(300)는 전열소자로서, 종이를 이용하여 구성된 공지된 전열소자를 사용한다.
제 2 열교환부(310)는 제 1 급기덕트부(120a)로 흡입된 실외 공기가 제 2 급기덕트부(120b)로 이동하는 과정에서 제 2 배기덕트부(110b)에서 제 3 배기덕트부(110c)로 이동하는 실외 공기가 현열 교환만 이루어지도록 하고, 바람직하게 제 2 열교환부(310)는 현열소자로서, 금속재 또는 플라스틱 재질을 이용하여 구성된 공지된 현열소자를 사용한다.
한편, 제 2 열교환부(310)는 현열 교환만이 이루어짐으로써, 열교환 과정에서 많은 습도를 제거하게 된다. 따라서, 제 2 열교환부(310)의 하부에는 습도로 인하여 발생된 응축수를 모아서 실외로 배출되도록 드레인(도시하지 않음)을 구비하게 되는데 여름철에는 상기 응축수가 실외로 배출되는데 문제가 되지 않으나 외부 온도가 낮은 겨울철에는 제 1 급기덕트부(120a)측의 제 2 열교환부 표면(311)에 응축수가 결빙되어 흡입되는 풍량이 감소하게 된다.
따라서 이를 방지하기 위한 구성으로 겨울철에 더운 실내 공기가 제 1 급기덕트부(120a)로 직접 바이패스 되도록 하는 바이패스 댐퍼(400)와, 제 1 급기덕트부(120a)로 흡입되는 실외 공기의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(500)와, 바이패스 댐퍼(400)의 동작을 제어하는 제어부(600)를 더 구비한다.
바이패스 댐퍼(400)는 케이스(100)의 일측 격벽(157)에 힌지축(410)을 중심으로 회동가능하게 설치되고, 제어부(600)로부터 출력되는 바이패스 제어신호에 따라 제 1 급기덕트부(120a)와 실내가 직접 연통될 수 있도록 개폐된다.
온도센서(500)는 제 1 급기덕트부(120a)의 내측에 설치되어 급기구(140)로부터 흡입되는 실외 공기의 온도를 검출하고, 검출된 상기 온도 값을 제어부(600)로 출력한다.
제어부(600)는 온도 센서(500)로부터 검출된 실외 온도를 바이패스 댐퍼(400)의 개폐를 판단하기 위한 기준온도와 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 실내 공기가 제 1 급기덕트부(120a)를 통해 제 2 열교환부(310)로 바이패스 되도록 바이패스 댐퍼(400)의 열림 제어 신호를 출력하거나 또는 바이패스 댐퍼(400)의 닫힘 제어 신호를 출력한다.
즉 제어부(600)는 온도 센서(500)로부터 검출된 실외 온도를 바이패스 댐퍼(400)의 개폐 판단용 기준온도와 비교하여 상기 검출된 온도가 기준온도(예를 들면, -0℃)보다 낮은 경우 열림 제어 신호를 바이패스 댐퍼(400)로 출력한다.
그러므로 실내의 더운 공기가 제 1 급기덕트부(120a)로 유입되도록 함으로써, 차가운 실외 공기와 혼합하여 열교환 온도차에 따라 제 2 열교환부의 표면(311)에 발생하는 응축수가 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
따라서 폐열회수 환기장치에 현열 교환만 이루어지는 열교환부와 현열 교환과 잠열 교환이 이루어지는 열교환부를 설치함으로써, 습도로 인한 열교환부의 수명 단축을 방지하고, 열교환 효율이 더욱 증가될 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 폐열회수 환기장치에 현열 교환과 현열 및 잠열 교환이 가능한 열교환부를 각각 설치함으로써, 습기로 인한 열교환부의 수명을 연장하고, 열교환 효율을 월등히 향상시킬 수 있을 장점이 있다.
또한, 본 발명은 현열 교환을 수행하는 열교환부에서 충분히 습도를 제거함으로써, 여름철의 높은 습도로 인하여 현열 및 잠열 교환을 수행하는 열교환부의 수명이 단축되는 것을 방지하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 겨울철에 실외 공기와 실내 공기의 온도차이로 인하여 열교환부의 표면에 발생한 응축수가 결빙되는 것을 방지하는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 실외로부터 공기를 흡입하여 실내로 급기되도록 하는 급기덕트와 상기 실내로부터 공기를 흡입하여 상기 실외로 배기되도록 하는 배기덕트가 격벽에 의해 구획되고, 상기 급기덕트 및 배기덕트로 흡입된 공기를 열교환하는 폐열회수 환기장치에 있어서,
    상기 급기덕트의 내부 공기와 상기 실내 공기 사이에 1차 열교환이 되도록 하는 제 1 열교환부; 및
    상기 제 1 열교환부에서 1차 열교환된 공기와 상기 실외 공기 사이에 2차 열교환이 되도록 하는 제 2 열교환부;
    상기 제 2 열교환부로 흡입되는 실외 공기의 온도를 검출하는 온도 센서;
    상기 온도 센서로부터 검출된 온도에 따라 상기 실내 공기가 상기 제 2 열교환부로 바이패스 되도록 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 출력된 바이패스 제어 신호에 따라 상기 실내 공기가 상기 제 2 열교환부로 유입되도록 하는 바이패스 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 열교환부를 갖는 폐열회수 환기장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열교환부는 현열 교환 및 잠열 교환이 이루어지는 전열소자인 것을 특징으로 하는 다수의 열교환부를 갖는 폐열회수 환기장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 열교환부는 현열 교환이 이루어지는 현열소자인 것을 특징으로 하는 다수의 열교환부를 갖는 폐열회수 환기장치.
KR1020060025429A 2006-03-20 2006-03-20 다수의 열교환부를 갖는 폐열회수 환기장치 KR100705670B1 (ko)

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