KR102302864B1 - 공기청정 환기시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주거시설에서 실내 공기질을 양호하게 관리하기 위한 환기설비에 대한 것으로, 평상시에는 외기를 도입하여 실내의 오염 물질이나 가스를 배출하다가 실내 오염도가 높을 경우 환기설비가 실내 공기를 재순환시키면서 고성능에어필터를 거치도록 하여 실내 공기를 청정하게 유지하도록 한다. 또한 주방에서 음식물을 조리할 경우 이를 자동으로 감지하여 렌지후드를 작동시켜 음식 냄새 및 가스를 자동으로 배출시킬 뿐만 아니라 환기설비가 동시에 연동되도록 하여 배기 성능이 최대한 발휘되도록 하는 공기청정 환기시스템에 대한 것이다.

Description

공기청정 환기시스템 {AIR CLEAN VENTILATION SYSTEM}

일정 규모 이상의 공동주택에서는 실내공기질 관리법에 의해 환기설비를 설치하도록 규정되어 있으며, 환기설비는 외기를 도입하여 실내에 공급할 때 배출되는 실내공기와 열교환하면서 실내공기가 지닌 에너지를 회수할 수 있도록 제작된다. 최근 미세먼지의 문제가 심각해지면서 환기설비는 신선 외기의 도입뿐만 아니라 실내공기를 재순환하여 필터링 및 살균 등을 통해 공기청정 기능을 발휘할 수 있도록 다양하게 개발되어 보급되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 주거공간에서의 환기설비에 대한 것으로 단순 환기뿐만 아니라 공기청정 기능이 대폭 강화된 환기유니트를 제공하며, 주거공간 내 주요 오염 발생원인 주방 조리기구에서의 배기도 자동으로 이루어지도록 하여 실내 공기질을 향상시킬 수 있는 환기시스템에 대한 것이다.

현재 공동주택에 설치되는 환기설비는 실내공기를 배출하고 외기를 실내로 공급할 수 있는 팬이 설치된 환기유니트와, 이 환기유니트와 연결된 덕트를 통하여 실내의 각 실로 급기와 환기를 실시하도록 구성된다. 환기유니트는 대부분 도 1과 같은 구조로 구성되어 있는데, 외부의 공기를 실내로 공급할 수 있는 급기팬과 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하는 배기팬이 설치되어 있고, 외기가 도입될 때 배출되는 실내공기가 지닌 에너지를 회수할 수 있는 열교환기가 설치된다.

또한 환기유니트에는 외기가 도입되는 입구측과 실내공기가 흡입되는 입구축에 에어필터를 설치하여 열교환기가 먼지 등에 의해 오염되는 것을 방지하고 실내로 공급되는 공기의 기본적인 필터링이 이루어지도록 구성된다. 최근 대기중의 초미세먼지의 오염이 심각해지고 일상화되면서 환기유니트의 에어필터를 필터링 성능이 우수한 제품으로 설치하거나 헤파필터로 설치하는 사례가 늘고 있으며, 다수의 환기설비 업체에서는 환기유니트 내부에 바이패스 관로와 전동댐퍼를 설치하여 실외의 공기질이 좋지 않은 날에는 실내공기를 재순환시켜 필터링 후 다시 실내로 공급할 수 있도록 제작하기도 한다.

현재 법규에 명시된 환기설비의 성능은 시간당 0.5회 이상 실내공기를 신선한 외기로 교체할 수 있는 풍량으로 설치하도록 되어 있는데, 법규에 명시된 공기 순환량(시간당 0.5회 이상)은 실내의 공기를 실효성 있게 청정하게 유지하는데 부족한 수준으로 평가되고 있다. 이로 인해 많은 가정에서는 환기설비가 설치되어 있음에도 불구하고 부족한 풍량과 미비한 공기청정 성능 때문에 실내에 별도의 공기청정기를 추가 설치하여 사용하는 사례가 많다.

아울러, 주거공간의 공기질은 주로 재실자의 호흡과 신체 활동에 의한 오염 물질의 배출, 화장실 사용에 따른 습기와 냄새, 주방에서의 음식 조리 중 발생하는 다량의 배기가스와 음식 냄새에 의해 악화되게 된다. 이 중에서 화장실은 별도의 배기팬이 설치되어 있어 배기팬만 적절하게 가동시켜 준다면 충분히 대처가 가능하며, 실내의 전반적인 공기질은 환기설비를 이용하여 신선한 외기를 실내로 공급하고 실내의 오염 공기를 배출시킴으로서 관리가 가능하다.

그러나 주방에서 조리중 발생하는 다량의 배기가스와 음식 냄새를 배출하기 위해서는 렌지후드를 반드시 가동하여야 하지만, 렌지후드 가동 필요성에 대한 사용자들의 인식이 부족하거나 렌지후드 가동시 발생하는 큰 소음으로 인하여 렌지후드의 적극적인 가동을 꺼리는 경우도 많아 실내 공기질을 악화시키는 요인이 되고 있다. 또한 렌지후드를 가동하더라도 렌지후드를 통해 배기되는 풍량만큼 적절한 양의 급기가 실내에 공급되지 않는다면 의도한 풍량만큼의 배기가 이루어지가 어렵다. 근래 건축 창호들의 기밀성이 좋아지면서 위와 같은 현상은 더욱 심해지고 있다.

그동안 관련 업계에서는 조리중에 렌지후드가 자동으로 작동되도록 하기 위하여 렌지후드에 온도센서를 설치하거나 배기가스(이산화탄소나 일산화탄소 등) 감지센서를 설치하는 방식을 적용하여 왔다. 그러나 배기가스가 배출되는 부분에 센서를 설치하여 오염물질을 감지하는 방식은 내구성이나 정확성이 떨어져 대중적으로 널리 사용되고 있지 못하는데, 고온의 부식성 배기가스로 인하여 센서가 고장나거나 오염되어 오작동하는 사례가 많았기 때문이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 환기설비의 환기유니트에 초미세먼지의 필터링이 가능한 고성능 필터를 설치하고도 기존보다 2배 정도의 많은 풍량으로 실내공기를 재순환시켜 실질적인 공기청정기 기능을 발휘할 수 있는 환기유니트를 제공하고자 한다.

아울러 주방에서 조리기구를 사용하여 음식을 조리하게 될 때에는 이를 자동으로 감지하여 렌지후드가 자동으로 가동되도록 하고, 이와 동시에 환기설비를 자동으로 작동시켜 주방에서 발생되는 오염물질을 신속하게 배출시킬 수 있는 환기시스템을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 환기유니트는 실내로 급기되는 급기구에 고성능에어필터를 설치하며, 급기팬뿐만 아니라 배기팬도 실내공기를 재순환시킬 수 있는 위치에 배치하여 실내공기를 재순환시켜 공기청정 모드로 운전될 때에는 급기 풍량이 2배가 되도록 한다.

또한 주방의 조리기구에는 가스나 전기와 같은 1차 에너지의 사용량을 실시간으로 계측할 수 있는 계량기를 설치하고, 이 계량기에서 계량값이 감지되면 조리기구를 사용하는 것으로 판단하여 렌지후드를 자동으로 가동시킨다. 이와 동시에 환기설비의 환기유니트 급기팬도 자동으로 가동시켜 실내에 급기가 공급되도록 하여 렌지후드에서의 배기가 당초 성능대로 이루어지도록 한다.

본 발명에 따른 환기설비는 공기청정 모드로 운전될 경우 환기유니트의 급기팬과 배기팬 2대 모두가 실내공기를 재순환시키는 작동을 하게 되므로 기존보다 풍량이 2배가 증가되어 실내공기 청정 성능도 2배 증가하게 된다.

또한 주방에서의 가스렌지나 인덕션렌지 등과 같은 조리기구의 작동 여부에 대하여 배기가스를 통해 감지하는 방식이 아니라 가스나 전기와 같은 1차 에너지원(가열원)의 소비량을 실시간으로 계량하여 판단해 렌지후드를 자동 가동하게 함으로써 주방 배기 제어의 신뢰성을 높일 수 있다. 왜냐하면 가스나 전기는 계량기를 이용하여 정확한 사용량의 계측이 가능하고, 계량기의 부식이나 오작동 우려가 거의 없어 안정적인 제어가 가능하기 때문이다.

도 1은 현재 많이 보급되고 있는 환기유니트의 일반적인 구조
도 2는 본 발명에 따른 환기유니트의 사시도
도 3은 본 발명에 의한 환기유니트의 단면도
도 4는 본 발명에 의한 환기유니트의 측면도
도 5는 본 발명에 의한 환기유니트가 평상시 환기 모드로 운전되고 있을 때의 내부 공기 흐름
도 6은 본 발명에 의한 환기유니트가 외기 바이패스 운전 모드로 운전될 때의 내부 공기 흐름도
도 7은 본 발명에 의한 환기유니트가 공기청정 모드로 운전될 때의 내부 공기 흐름도
도 8은 주방 렌지후드와 환기설비의 자동 연동을 나타내는 계통도

이하 본 발명에 따른 공기청정 환기시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 환기유니트의 사시도인데, 실내측에는 급기구(2)와 환기구(3)가 설치되고 실외측에는 배기구(4)와 외기구(5)가 설치되어 각각의 덕트가 연결된다. 환기유니트의 중간 부분에는 열교환기(8)가 설치되어 실내공기가 외부로 배출될 때 도입되는 외기와 열교환을 하여 에너지를 절감할 수 있다. 환기구(3) 안쪽에는 환기에어필터(10)가 설치되고 외기구(4) 안쪽에는 외기에어필터(9)가 설치되며, 급기구(2) 안쪽에는 고성능에어필터(11)가 설치되어 통과되는 공기중의 이물질을 걸러준다.

급기팬(6)과 배기팬(7)이 설치된 부분에는 상단과 하단으로 나누어지도록 수평칸막이(12)가 설치되어 급기팬(6)과 배기팬(7)이 서로 다른 높이의 수평 칸(공기통로)에 설치되도록 배치된다. 또한 팬이 설치된 부분에는 다수의 수직칸막이(13)가 설치되는데, 이 수직칸막이(13)에는 다수의 전동댐퍼(14～18)들이 설치되어 급기팬(6)과 배기팬(7)에 의한 공기 흐름 방향을 전환할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명에 의한 환기유니트의 단면도인데, 급기팬(6)과 배기팬(7)이 수평칸막이(12)에 의해 구획된 다른 공기통로에 설치되며 열교환기(8)로부터 실내측 위치에 각각 설치된다.

도 4는 본 발명에 의한 환기유니트의 측면도이며, 급기구(2)의 안쪽에는 고성능에어필터(11)가 설치되고 환기구(3)의 안쪽에는 환기에어필터(10)가 설치된다.

도 5는 본 발명에 의한 환기유니트가 평상시 환기 모드로 운전되고 있을 때의 내부의 공기 흐름 방향과 각 전동댐퍼들의 개폐 상태를 나타낸 그림이다. 먼저 수평칸막이 상단의 급기팬(6)이 위치한 곳은 외기구(4)를 통하여 외기가 들어오면서 외기에어필터(9)와 열교환기(8)를 거친 후 열려진 외기전동댐퍼(16)를 통과해서 급기팬(6)에 흡입되고, 급기팬(6)이 가동되면서 토출된 공기는 고성능에어필터(11)를 거쳐 급기구(2)를 통해 실내로 공급된다. 이때 외기 바이패스 전동댐퍼(15)는 닫혀 있다.

수평칸막이 하단에 설치된 배기팬(7)은 환기구(3)와 환기에어필터(10)를 통해 실내의 공기를 빨아들이고, 배기팬(7)이 가동되면서 토출된 공기는 열려진 배기 전동댐퍼(18)를 통해 열교환기(8)를 거쳐 배기구(5)를 통해 실외로 배출된다. 이때 환기 재순환 전동댐퍼(17)는 닫혀있다.

도 6은 본 발명에 의한 환기유니트가 외기 바이패스 운전 모드로 운전될 때의 내부 공기 흐름을 나타낸 그림이다. 수평칸막이 상단의 급기팬(6)은 열려진 외기 바이패스 전동댐퍼(15)를 통해 외기를 바로 흡입하며, 급기팬(6)이 토출한 공기는 고성능에어필터(11)와 급기구(2)를 통해 실내로 공급되고, 이때 외기는 열교환기(8)를 거치지 않기 때문에 실내에서 배출되는 실내공기와 열교환은 하지 않는다.

수평칸막이 하단에 설치된 배기팬(7) 쪽의 공기 흐름은 도 5에서의 환기 모드 운전시와 동일하다.

도 7은 본 발명에 의한 환기유니트가 공기청정 모드로 운전될 때의 내부 공기 흐름을 나타낸 그림이다. 수평칸막이 상단의 급기팬(6)은 열려진 급기 재순환 전동댐퍼(14)를 통해 실내공기를 흡입한 뒤 고성능에어필터(11)와 급기구(2)를 통해 실내로 다시 공급한다.

수평칸막이 하단의 배기팬(7)도 환기구(3)를 통해 흡입한 실내공기를 열려진 환기 재순환 전동댐퍼(17)를 통해 고성능 에어필터(11) 쪽으로 토출하고 급기구(2)를 통해 실내로 다시 공급한다. 이때 수평칸막이 상단과 하단을 통과하는 실내공기는 모두 환기에어필터(10)와 고성능에어필터(11)를 통과하면서 이물질이나 초미세먼지가 걸러져 깨끗한 공기가 되어 실내로 재공급된다.

도 7에서와 같이 환기유니트가 공기청정 모드로 운전될 때에는 급기팬(6)뿐만 아니라 배기팬(7)도 실내공기를 필터링한 후 다시 실내로 공급하는 작동을 하게 되므로 기존의 환기유니트보다 공기 순환량이 2배로 증가하게 되며 이로 인해 공기청정 성능도 2배 향상될 수 있다.

도 8은 주방 렌지후드와 환기설비의 자동 연동을 나타내는 계통도인데, 주방의 가스렌지나 인덕션렌지와 같은 조리기구(20)에 공급되는 1차 에너지 공급설비(22)에는 계량기(19)가 설치된다. 조리기구(20)를 사용하게 되면 이 계량기(19)에서 가스나 전기와 같은 1차 가열 에너지원의 사용량을 실시간으로 계측하게 되며, 제어반(26)에서는 계량기(19)에서 계측값이 발생되어 입력되면 이에 따라 렌지후드(21)를 자동으로 가동시킨다. 이렇게 렌지후드(21)가 가동되면 조리중 발생한 배기가스나 음식 냄새는 렌지후드 배기덕트(23)를 통해 외부로 배출된다.

또한 제어반(26)에서는 렌지후드(21)를 가동시키면서 동시에 환기유니트 본체(1)에 설치된 급기팬(6)을 가동시키고 외기 바이패스 전동댐퍼(15)를 개방하여 외기가 실내로 공급되도록 한다. 이때 환기유니트의 배기팬(7)은 가동시키지 않는다.

위와 같이 렌지후드(21)와 환기유니트의 급기팬(6)이 동시에 가동되면 배기되는 풍량만큼 급기가 실내로 유입되므로 렌지후드(21)에서의 배기가 효율적으로 이루어지게 되며, 실내의 기류가 주방쪽으로 흐르게 되어 배기가스나 음식 냄새가 실내로 확산되는 것을 억제해 주는 효과도 있다.

1 : 본체
2 : 급기구
3 : 환기구
4 : 배기구
5 : 외기구
6 : 급기팬
7 : 환기팬
8 : 열교환기
9 : 외기에어필터
10 : 환기에어필터
11 : 고성능에어필터
12 : 수평칸막이
13 : 수직칸막이
14 : 급기 재순환 전동댐퍼
15 : 외기 바이패스 전동댐퍼
16 : 외기 전동댐퍼
17 : 환기 재순환 전동댐퍼
18 : 배기 전동댐퍼
19 : 계량기
20 : 조리기구
21 : 렌지후드
22 : 1차 에너지 공급설비
23 : 렌지후드 배기덕트
24 : 환기덕트
25 : 급기덕트
26 : 제어반

Claims (2)

1. 실내측에 급기구(2)와 환기구(3)가 설치되고 실외측에 외기구(4)와 배기구(5)가 설치된 환기유니트의 본체(1)와;
   상기 환기유니트 본체(1)의 외기구(4) 안쪽에 설치된 외기에어필터(9)와;
   상기 환기유니트 본체(1)의 환기구(3) 안쪽에 설치된 환기에어필터(10)와;
   상기 환기유니트 본체(1)의 급기구(2) 안쪽에 설치된 고성능에어필터(11)와;
   상기 환기유니트 본체(1)의 내부를 통과하는 외기와 배기가 서로 에너지 교환을 할 수 있는 열교환기(8)와;
   상기 환기유니트 본체(1)의 일부분에 다수의 수평칸막이(12)와 수직칸막이(13)가 설치되어 서로 구획되어진 두 개의 공기통로가 형성되고;
   상기 구획된 두 개의 공기통로 중 한쪽 공기통로에 설치된 급기팬(6)과, 다른 한쪽 공기통로에 설치된 배기팬(7)과;
   상기 환기유니트 본체(1) 내부에 설치된 수직칸막이(13)에는 급기 재순환 전동댐퍼(14), 외기 바이패스 전동댐퍼(15), 외기 전동댐퍼(16), 환기 재순환 전동댐퍼(17), 배기 전동댐퍼(18)가 설치되고;
   상기 급기팬(6)과 배기팬(7)이 가동된 상태에서 외기 전동댐퍼(16)와 배기 전동댐퍼(18)는 개방되고, 급기 재순환 전동댐퍼(14)와 외기 바이패스 전동댐퍼(15)와 환기 재순환 전동댐퍼(17)가 밀폐된 상태에서는 실외에서 유입되는 외기가 열교환기(8)를 통해 실외로 배출되는 실내공기의 에너지를 회수한 뒤 고성능에어필터(11)를 거쳐 실내로 공급되며;
   상기 급기팬(6)과 배기팬(7)이 가동된 상태에서 외기 바이패스 전동댐퍼(15)와 배기 전동댐퍼(18)는 개방되고, 급기 재순환 전동댐퍼(14)와 외기 전동댐퍼(16)와 환기 재순환 전동댐퍼(17)가 밀폐된 상태에서는 실외에서 유입되는 공기가 열교환기(8)를 거치지 않기 때문에 실외로 배출되는 실내공기와 열교환하지 않고 바로 고성능에어필터(11)를 거쳐 실내로 공급되며;
   상기 급기팬(6)과 배기팬(7)이 가동된 상태에서 급기 재순환 전동댐퍼(14)와 환기 재순환 전동댐퍼(17)는 개방되고, 외기 바이패스 전동댐퍼(15)와 외기 전동댐퍼(16)와 배기 전동댐퍼(18)가 밀폐된 상태에서는 실내에서 흡입된 공기가 환기에어필터(10)와 고성능에어필터(11)를 거쳐 실내로 다시 급기되도록 하여 실내공기의 재순환 풍량이 2배가 되어 공급되며;
   상기 급기팬(6)이 제어반(26)으로부터 가동 신호가 입력되어 가동되면서 제어반(26)에서는 주방 조리기구(20)의 1차 에너지 공급설비(22)에 설치된 계량기(19)로부터 사용량이 검침되면 렌지후드(23)와 환기유니트 본체(1)의 급기팬(6)을 동시에 가동시켜 주방의 배기가스와 냄새를 실외로 배출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 환기시스템.
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