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KR20110119499A - Heat Pump Ventilation System Using Waste Heat - Google Patents

Heat Pump Ventilation System Using Waste Heat Download PDF

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KR20110119499A
KR20110119499A KR1020100087514A KR20100087514A KR20110119499A KR 20110119499 A KR20110119499 A KR 20110119499A KR 1020100087514 A KR1020100087514 A KR 1020100087514A KR 20100087514 A KR20100087514 A KR 20100087514A KR 20110119499 A KR20110119499 A KR 20110119499A
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KR
South Korea
Prior art keywords
air
passage
air supply
heat
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
KR1020100087514A
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Korean (ko)
Inventor
전성배
왕연질
차국찬
Original Assignee
전성배
주식회사 씨코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전성배, 주식회사 씨코 filed Critical 전성배
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

본 발명은 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 급기유로와 배기유로를 구비한 환기본체에 히트펌프를 일체로 설치하고 급기유로와 배기유로상에 히트펌프의 열교환기를 각각 설치함과 아울러 상기 배기유로를 따라 배출되는 실내공기 중 일부를 리턴통로 및 리턴팬을 통해 급기유로로 강제 송풍하여 실외공기와 혼합함으로써, 환기를 위해 실외로 버려지는 배기열을 히트펌프의 열원으로 활용하여 고효율 보조 냉난방기능을 수행할 수 있고, 이로인해 실내 냉난방기의 부하를 방지하며, 아울러 급기유로상에 전기방전장치를 설치하여 실내에서 발생하는 새집증후군의 원인물질인 유기화합물을 분해하고, 박테리아 및 곰팡이균 등을 제거하여 실내 공기정화 및 건강을 동시에 만족할 수 있는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump type ventilation apparatus using waste heat, and more particularly, a heat pump is integrally installed in a ring main body having an air supply passage and an exhaust passage, and a heat pump heat exchanger is installed on the air supply passage and the exhaust passage. In addition, each of the indoor air discharged along the exhaust passage is forcedly blown into the supply passage through the return passage and the return fan, and mixed with the outdoor air, so that the exhaust heat, which is disposed outdoors for ventilation, is used as a heat source of the heat pump. It can be used to perform high-efficiency assisted heating and cooling function, thereby preventing the load of indoor air conditioners, and installing an electric discharge device on the air supply passage to decompose organic compounds, which are the causative agent of sick house syndrome, which occur indoors, Heat pump using waste heat that can satisfy indoor air purification and health by removing mold and mold It relates to a ventilation device.

Figure P1020100087514
Figure P1020100087514

Description

폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치{heat pump type ventilating device using waste heat recovery}Heat pump type ventilating device using waste heat recovery

본 발명은 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 급기유로와 배기유로를 구비한 환기본체에 히트펌프를 일체로 설치하여 환기를 위해 실외로 버려지는 배기열을 히트펌프의 열원으로 활용하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump type ventilation apparatus using waste heat, and more particularly, an exhaust heat that is disposed outdoors for ventilation by installing a heat pump integrally with a ring main body having an air supply passage and an exhaust passage. The present invention relates to a heat pump type ventilation device using waste heat used as a heat source.

일반적으로, 밀폐된 공간의 공기는 생명체의 호흡에 의해 시간이 지나면서 이산화탄소 및 각종 유해물질의 함량이 증가하게 되어 생명체의 호흡에 지장을 주게 된다.In general, the air in an enclosed space increases the content of carbon dioxide and various harmful substances with time by the breathing of the living being, which interferes with the breathing of the living.

따라서, 많은 사람이 협소한 공간에 머물게 되는 경우, 실내의 오염된 공기를 실외의 신선한 공기로 수시로 대체해 주어야 한다.Therefore, when many people are staying in a narrow space, it is necessary to replace the indoor polluted air with fresh air from time to time.

이때, 통상적으로 사용되는 것이 환기장치이다. 종래에 알려진 대부분의 환기장치는 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 외부로 강제 배출시키는 방식을 채택하고 있다.At this time, a commonly used ventilation device. Most conventional ventilation apparatuses employ a method of forcibly discharging only indoor air to the outside using a single blower.

그러나, 하나의 송풍기를 이용하여 실내의 공기만을 강제로 배출시킬 경우, 실내의 냉기 및 열기가 여과없이 실외로 배출됨과 더불어 실외의 공기가 문이나 창틈 등을 통해 열교환 없이 유입됨으로 인해 실내를 난방 및 냉방시키는데 드는 경비가 불필요하게 많이 들게 되었다.However, in case of forcibly discharging only the indoor air by using one blower, the indoor air is discharged to the outside without filtration and the outdoor air is introduced without the heat exchange through the door or the window gap. The cost of cooling was unnecessarily high.

또한, 갑작스런 냉기 및 열기가 실외에서 실내로 유입됨으로 인해 실내공기의 급격한 온도변화로 그 내부에 존재하는 사람들이 불쾌감을 느끼게 되고, 특히 실내의 창문이나 문틀이 닫혀진 상태에서 실내공기만을 실외로 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.In addition, sudden cold air and heat flows into the room from the outside, causing a sudden change in temperature of the indoor air, making people feel unpleasant, and in particular, discharging only indoor air to the outside when the windows and door frames of the room are closed. In this case, the inflow of fresh air may be blocked and oxygen deficiency may occur, and the humidity of the indoor air is not controlled at all. However, even though a ventilation device is provided, it does not maintain a comfortable indoor environment. there was.

이러한 종래의 문제점을 해결하고자, 실외공기를 실외로 배출되는 실내공기와 먼저 열교환시킨 다음 실내로 공급하는 폐열회수 환기장치가 제시되었다.In order to solve such a conventional problem, a waste heat recovery ventilator for exchanging outdoor air with indoor air discharged to the outside first and then supplying the indoor air has been proposed.

이러한 폐열회수 환기장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 박스형태의 폐열회수 환기장치(1) 내부에 실외공기가 실내로 유입되는 급기덕트(10)가 구비되고, 상기 급기덕트(10)와 소정 위치에서 교차하며 실내공기가 실외로 안내되는 배기덕트(20)가 구비된다.As shown in FIG. 1, the waste heat recovery ventilator includes an air supply duct 10 in which outdoor air flows into the interior of a box-type waste heat recovery ventilator 1. An exhaust duct 20 is provided which intersects at the position and guides indoor air to the outside.

그리고 급기덕트(10)와 배기덕트(20)가 교차하는 지점에는 급기되는 실외공기와 배기되는 실내공기가 열교환하는 열교환기(30)가 구비된다.At the point where the air supply duct 10 and the air exhaust duct 20 intersect, the heat exchanger 30 is provided to exchange heat between the outdoor air to be supplied and the indoor air to be exhausted.

이때, 급기덕트(10)와 배기덕트(20)는 폐열회수 환기장치(1)의 내부를 상하로 구획하는 격벽(3)에 의해 서로 간섭을 받지 않게 된다.At this time, the air supply duct 10 and the exhaust duct 20 are not interfered with each other by the partition 3 partitioning the inside of the waste heat recovery ventilator 1 vertically.

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.An air supply suction opening 11 is formed at one end of the air supply duct 10 and an air supply outlet 13 is formed at the other end of the air supply duct 20. The inlet 21 is formed and the other end is formed with an exhaust outlet 23 in communication with the outdoors.

상기 급기덕트(10)의 급기배출구(13)측에는 실외공기를 강제 흡입하여 실내로 배출되도록하는 급기팬(15)이 구비되고, 상기 배기덕트(20)의 배기배출구(23)측에는 실내공기를 강제흡입하여 실외로 배출되도록 하는 배기팬(25)이 구비된다.An air supply fan 15 is provided on the air supply outlet 13 side of the air supply duct 10 to forcibly suck outdoor air to be discharged into the room, and indoor air is forced on the exhaust outlet 23 side of the exhaust duct 20. Exhaust fan 25 is provided to suck and discharge to the outside.

한편, 상기 열교환기(30)는 상하 모서리가 폐열회수 환기장치(1)의 본체에 의해 지지되고, 좌우 모서리가 격벽(3)에 의해 지지되는 육면체형상으로 그 내부에 급기덕트(10)와 연통되는 다수의 급기통로(37)와 상기 급기통로(37)와 이웃하며 배기덕트(20)와 연통되는 다수의 배기통로(39)가 구비된다.On the other hand, the heat exchanger 30 has a hexagonal shape in which the upper and lower edges are supported by the main body of the waste heat recovery ventilator 1, and the left and right edges are supported by the partition wall 3 to communicate with the air supply duct 10 therein. A plurality of air supply passages 37 and neighboring the air supply passages 37 are provided with a plurality of exhaust passages 39 communicating with the exhaust duct 20.

따라서, 실내공기가 어느정도 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.Therefore, when the indoor air is somewhat contaminated, power is supplied to the exhaust fan 25 while the indoor air flows into the exhaust duct 20 through the exhaust inlet 21, and then the exhaust passage 39 of the heat exchanger 30. After passing through the exhaust outlet 23 is discharged to the outside.

이와 동시에 급기팬(15)에 전원이 인가되면서 신선한 실외 공기가 급기 흡입구(11)를 통해 급기덕트(10)로 유입된 다음 열교환기(30)의 급기통로(37)을 지나 급기배출구(13)를 통해 실내로 유입된다.At the same time, as the power is supplied to the air supply fan 15, fresh outdoor air flows into the air supply duct 10 through the air supply inlet 11, and then passes through the air supply passage 37 of the heat exchanger 30, and then the air supply outlet 13. It is introduced into the room through.

이때, 상기 열교환기(30)를 지나는 실내공기와 실외공기는 열교환하게 된다. At this time, the indoor air and the outdoor air passing through the heat exchanger 30 will exchange heat.

따라서, 실내가 냉방 또는 난방 중일때, 급기되는 실외공기가 실내공기와 1차적으로 열교환한 다음 실내로 유입됨에 따라 실내온도의 급격한 상승이나 하강을 방지할 수 있다.Therefore, when the room is being cooled or heated, it is possible to prevent the rapid rise or fall of the room temperature as the outdoor air to be supplied is primarily heat exchanged with the indoor air and then introduced into the room.

아울러, 종래의 폐열회수 환기장치는 실외공기와 실내공기 사이의 온도차 및 습도차에 의한 열교환을 통해 실외의 공기가 실내조건에 근사하도록 송풍시켜 환기에 따른 냉난방기의 냉난방 부하를 감소시키는 기능을 수행하였다.In addition, the conventional waste heat recovery ventilator performs a function of reducing the air-conditioning load of the air conditioner by blowing the outdoor air close to the indoor conditions through heat exchange by the temperature difference and the humidity difference between the outdoor air and the indoor air. .

그러나, 상기 종래의 폐열회수 환기장치는 실외공기와 실내공기의 열교환에 따른 일정부분의 에너지 회수가 가능한 장점은 있지만 환기에 따른 실내 냉난방기의 냉난방 부하를 완전히 제거하지는 못하는 문제점이 있다.However, the conventional waste heat recovery ventilator has the advantage of recovering a certain portion of energy due to heat exchange between the outdoor air and the indoor air, but does not completely remove the heating and cooling load of the indoor air conditioner due to the ventilation.

또한, 폐열회수 환기장치에서 환기된 공기가 실내온도를 일정 부분 상승시키거나 하강시키게 되어 냉난방기가 상기 일정부분 변경된 실내 온도를 보상하기 위하여 더 많은 에너지를 소비해야만 하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the air ventilated in the waste heat recovery ventilator raises or lowers the room temperature partly, so that the air conditioner has to consume more energy to compensate for the partly changed room temperature.

아울러, 상기 폐열회수 환기장치로는 실내에서 발생되는 새집증후군의 원인물질인 유기화합물을 분해하지 못함은 물론 박테리아, 곰팡이균 등도 제거하지 못하기 때문에 실내 공기정화에 많은 문제점이 있었다.In addition, the waste heat recovery ventilator has many problems in purifying indoor air because it does not decompose organic compounds, which are the causative agent of sick house syndrome, and also removes bacteria, fungi, and the like.

한편, 최근의 건물 냉난방 설비는 친환경, 고효율을 위해 지열원 히트펌프의 도입을 적극적으로 검토하고 있고, 정부 역시 이를 위해 그린홈 백만호사업, 공공의무화사업, 일반보급사업 등을 통해 국가적인 지원을 아끼지 않고 있으나 지열을 활용한 냉난방시스템의 경우 과도한 초기투자비로 인해 일반에 까지 그 범위를 확대시키기에는 무리가 있는 상황이다.Meanwhile, the recent building air-conditioning facilities are actively considering the introduction of geothermal heat pumps for eco-friendliness and high efficiency, and the government has also spared national support through the Green Home Million-House Project, Public Obligation Project, and General Supply Project. In the case of geothermal heating and cooling systems, however, it is difficult to expand the scope to the general public due to excessive initial investment costs.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 급기유로와 배기유로를 구비한 환기본체에 히트펌프를 일체로 설치하고 급기유로와 배기유로상에 히트펌프의 열교환기를 각각 설치함과 아울러 상기 배기유로를 따라 배출되는 실내공기 중 일부를 리턴통로 및 리턴팬을 통해 급기유로로 강제 송풍하여 실외공기와 혼합함으로써, 환기를 위해 실외로 버려지는 배기열을 히트펌프의 열원으로 활용하여 고효율 보조 냉난방기능을 수행할 수 있고, 이로인해 실내 냉난방기의 부하를 방지하며, 아울러 급기유로상에 전기방전장치를 설치하여 실내에서 발생하는 새집증후군의 원인물질인 유기화합물을 분해하고, 박테리아 및 곰팡이균 등을 제거하여 실내 공기정화 및 건강을 동시에 만족할 수 있는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to install a heat pump integrally with a ring main body having an air supply passage and an exhaust passage, and to install a heat pump heat exchanger on the air supply passage and the exhaust passage, respectively, and the exhaust passage Part of the indoor air discharged along the air is forcedly blown into the air supply path through the return passage and return fan and mixed with the outdoor air to perform high efficiency auxiliary heating and cooling function by utilizing the exhaust heat that is thrown out for ventilation for the heat source. This prevents the load of indoor air conditioners, and also installs an electric discharge device on the air supply passage to decompose organic compounds, which are the causative agent of sick house syndrome, and remove bacteria and fungi. To provide a heat pump type ventilation system using waste heat that can satisfy both air purification and health at the same time. .

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실내공기를 실외로 배기하기 위한 통로를 형성하는 배기유로와, 실외공기를 실내로 공급하기 위한 통로를 형성하는 급기유로를 구비한 환기본체; 상기 배기유로상에 설치되어 실내공기를 실외로 송풍하는 배기팬; 상기 급기유로상에 설치되어 실외공기를 실내로 송풍하는 급기팬; 상기 환기본체의 일측에 설치되어 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기와, 상기 압축기에 의해 순환하는 냉매의 순환경로상에 각각 연결됨과 아울러 상기 급기유로내에 설치되어 급기유로를 통과하는 공기와 열교환하는 제1열교환기 및 상기 배기유로내에 설치되어 배기유로를 통과하는 공기와 열교환하는 제2열교환기와, 냉풍환기 또는 온풍환기 모드에 따라 상기 압축기에서 배출된 냉매가 상기 제1열교환기 또는 제2열교환기측으로 순환하도록 냉매의 순환경로를 변경하는 사방밸브와, 상기 제1,2열교환기를 연결하는 냉매 순환경로상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 팽창밸브로 구성된 히트펌프;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the ring main body having an exhaust passage for forming a passage for exhausting the indoor air to the outside, and an air supply passage for forming a passage for supplying the outdoor air to the interior; An exhaust fan installed on the exhaust passage to blow indoor air to the outside; An air supply fan installed on the air supply flow path to blow outdoor air into the room; A first compressor installed at one side of the ring main body to compress and circulate the refrigerant, and a first connection connected to a circulation path of the refrigerant circulated by the compressor and installed in the air supply passage to exchange heat with air passing through the air supply passage; A second heat exchanger installed in the heat exchanger and the exhaust passage to exchange heat with air passing through the exhaust passage, and the refrigerant discharged from the compressor according to a cold air ventilator or a hot air ventilator mode circulates to the first heat exchanger or the second heat exchanger side And a heat pump configured to include a four-way valve configured to change a circulation path of the refrigerant, and an expansion valve installed on the refrigerant circulation path connecting the first and second heat exchangers to expand the refrigerant.

본 발명은, 급기유로와 배기유로를 구비한 환기본체에 히트펌프를 일체로 설치하고 급기유로와 배기유로상에 히트펌프의 열교환기를 각각 설치함과 아울러 상기 배기유로를 따라 배출되는 실내공기 중 일부를 리턴통로 및 리턴팬을 통해 급기유로로 강제 송풍하여 실외공기와 혼합함으로써, 환기를 위해 실외로 버려지는 배기열을 히트펌프의 열원으로 활용하여 고효율 보조 냉난방기능을 수행할 수 있고, 이로인해 실내 냉난방기의 부하를 방지하며, 아울러 시스템의 안정적인 운영과 높은 시스템 효율을 유지할 수 있다.According to the present invention, a heat pump is integrally installed in an annular base body having an air supply passage and an exhaust passage, and a heat pump of a heat pump is installed on the air supply passage and the exhaust passage, respectively, and part of the indoor air discharged along the exhaust passage. Is forced to blow air into the air supply passage through the return passage and return fan and mixed with the outdoor air to perform high-efficiency auxiliary air-conditioning function by utilizing the exhaust heat that is thrown outside for ventilation as a heat source of the heat pump. It can prevent the overload, and maintain the stable operation of the system and high system efficiency.

또한, 제1열교환기와 제2열교환기가 환기본체의 내부에 일체로 구성됨으로써 공간성을 확보할 수 있고, 환기를 위한 팬들을 냉난방에 공용으로 활용함에 따라 팬모터용 전력을 절감할 수 있다.In addition, since the first heat exchanger and the second heat exchanger are integrally formed inside the ring main body, space can be secured, and power for the fan motor can be reduced by using the fans for ventilation in common for heating and cooling.

그리고, 급기유로상에 전기방전장치를 설치함으로써, 상기 급기유로를 통해 실내로 공급되는 공기가 전기방전장치를 거치면서 음이온화되어 실내에 공급되고, 이로인해 실내에서 새집증후군의 원인물질인 유기화합물을 분해하여 악취발생요인을 해소하고, 박테리아, 곰팡이균 등 세균들과 반응/제거하여 실내공기질이 향상되며, 실내 공기정화 및 건강을 동시에 만족할 수 있다.In addition, by installing an electric discharge device on the air supply passage, the air supplied to the room through the air supply passage is anionized and supplied to the room through the electric discharge device, thereby the organic compound that is the causative agent of sick house syndrome in the room It resolves the odor-causing factors by decomposing and improves the indoor air quality by reacting / removing with bacteria such as bacteria and fungi, and can satisfy indoor air purification and health at the same time.

또한, 상기 배기유로와 급기유로에 각각 설치되는 배기팬과 급기팬을 실외측과 인접하여 설치함으로써, 즉, 배기팬과 급기팬을 실내측과 멀리함으로써 배기팬과 급기팬의 작동소음이 실내측으로 유입되는 것을 최대한 줄일 수 있다.In addition, by installing the exhaust fan and the air supply fan respectively provided in the exhaust flow path and the air supply passage adjacent to the outdoor side, that is, the operation noise of the exhaust fan and the air supply fan to the indoor side by keeping the exhaust fan and the air supply fan away from the indoor side. The inflow can be minimized as much as possible.

그리고, 상기 배기유로와 급기유로를 연통시키는 리턴통로를 형성하되, 상기 리턴통로의 내부에 상기 배기팬 및 급기팬과 동일한 용량을 갖는 리턴팬을 설치함으로써, 각 팬들이 가진 용량(풍량 350CMH) 보다 2배 용량의 풍량(700CMH)으로 각각 실내공기를 배기하고, 실내공기가 혼합된 실외공기를 공급하여 환기할 수 있으므로 환기성능이 향상된다.Further, by forming a return passage for communicating the exhaust passage and the air supply passage, by providing a return fan having the same capacity as the exhaust fan and the air supply fan in the return passage, than the capacity (wind volume 350CMH) each fan has Ventilation performance is improved because the indoor air can be exhausted with twice the air volume (700CMH), and the outdoor air mixed with the indoor air can be supplied and ventilated.

아울러, 상기 리턴통로와 리턴팬을 추가하는 것 만으로, 각각 작은용량의 배기팬, 급기팬, 리턴팬을 사용하여 큰 풍량으로 급기/배기가 가능하기 때문에, 환기성능 향상은 물론 히트펌프를 통해 보조 냉난방 성능이 더욱 향상되어 실내측 냉난방기의 부하를 최대한 방지(감소)하게 된다.In addition, by simply adding the return passage and the return fan, it is possible to supply / exhaust with a large amount of air by using a small exhaust fan, an air supply fan, and a return fan, respectively. Cooling and heating performance is further improved to prevent (reduce) the load of the indoor air conditioners as much as possible.

그리고, 상기 급기유로내에 공기유동방향으로 제1열교환기의 상류측에 고압 유지용 가열장치를 설치함으로써, 겨울철 온풍환기시, 상기 급기유로로 차가운 외기가 유입되더라도 상기 고압 유지용 가열장치를 통과하면서 가열되어 상기 제1열교환기로는 항상 일정 온도 이상의 공기가 통과하게 되므로 제1열교환기를 유동하는 냉매의 고압상태를 유지할 수 있고, 이로인해 냉동사이클(히트펌프시스템)이 파괴는 문제를 방지함은 물론 난방효율도 향상할 수 있다.And, by installing a high pressure maintaining heating device upstream of the first heat exchanger in the air flow direction in the air supply flow path, while passing the high pressure holding heating device even when cold outside air flows into the air supply passage during winter, Since the air is always heated to the first heat exchanger by a predetermined temperature or more, it is possible to maintain a high pressure state of the refrigerant flowing in the first heat exchanger, thereby preventing the problem of destruction of the refrigeration cycle (heat pump system). Heating efficiency can also be improved.

도 1은 종래의 폐열회수 환기장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치의 냉풍환기시를 나태는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치의 온풍환기시를 나태는 도면,
도 4는 도 2에서 제2열교환기의 위치를 변경한 경우를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치의 급기유로내에 고압 유지용 가열장치를 설치한 경우의 온풍환기시를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional waste heat recovery ventilator,
2 is a view showing a cold air ventilation time of the heat pump type ventilation apparatus using waste heat according to the present invention,
3 is a view showing the warm air ventilation time of the heat pump type ventilation apparatus using waste heat according to the present invention,
4 is a view showing a case in which the position of the second heat exchanger is changed in FIG.
5 is a view showing the time of hot air ventilation when the high-pressure maintaining heating device is installed in the air supply passage of the heat pump type ventilation apparatus using waste heat according to the present invention.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치(100)는, 크게 환기를 위한 환기본체(110)와, 보조 냉난방 기능을 위한 히트펌프(130)와, 공기 정화를 위한 전기방전장치(140)가 일체로 구성된 것으로서, 건물의 다양한 위치에 설치 가능하며, 즉, 건물의 실내와 실외의 사이 공간에 설치된다.As shown, the heat pump type ventilation apparatus 100 using waste heat according to the present invention, the main body 110 for ventilation, heat pump 130 for the auxiliary cooling and heating function, and air purification for electricity As the discharge device 140 is integrally configured, it can be installed in various locations of the building, that is, installed in the space between the indoor and outdoor of the building.

먼저, 상기 환기본체(110)는 실내공기를 실외로 배기하기 위한 통로를 형성하는 배기유로(111)와, 실외공기를 실내로 공급하기 위한 통로를 형성하는 급기유로(112)가 일체로 구비된다.First, the ring body 110 is integrally provided with an exhaust passage 111 for forming a passage for exhausting indoor air to the outside and an air supply passage 112 for forming a passage for supplying outdoor air to the interior. .

즉, 상기 환기본체(110)의 내부에는 상기 급기유로(112)와 배기유로(111)가 상호 일정간격 이격되어 나란하게 형성된다.That is, the air supply passage 112 and the exhaust passage 111 are formed side by side at a predetermined interval in the interior of the ring base 110.

그리고, 상기 배기유로(111)상에는 실내공기를 실외로 강제 송풍하도록 배기팬(120)이 설치되는데, 상기 배기팬(120)은 배기유로(111)의 출구(111b)측에 인접하여 설치된다.In addition, an exhaust fan 120 is installed on the exhaust flow path 111 to forcibly blow indoor air to the outside, and the exhaust fan 120 is installed adjacent to the outlet 111b side of the exhaust flow path 111.

또한, 상기 급기유로(112)상에는 실외공기를 실내로 강제 송풍하도록 급기팬(121)이 설치되는데, 상기 급기팬(121)은 급기유로(112)의 입구(112a)측에 인접하여 설치된다.In addition, an air supply fan 121 is installed on the air supply passage 112 to forcibly blow outdoor air into the room. The air supply fan 121 is installed adjacent to the inlet 112a of the air supply passage 112.

이처럼, 상기 배기유로(111)와 급기유로(112)에 각각 설치되는 배기팬(120)과 급기팬(121)을 실외측과 인접하여 설치함으로써, 즉, 배기팬(120)과 급기팬(121)을 실내측과 멀리함으로써 배기팬(120)과 급기팬(121)의 작동소음이 실내측으로 유입되는 것을 최대한 줄일 수 있다.As such, the exhaust fan 120 and the air supply fan 121, which are respectively installed in the exhaust flow path 111 and the air supply flow path 112, are installed adjacent to the outdoor side, that is, the exhaust fan 120 and the air supply fan 121. By far away from the indoor side it is possible to reduce the operation noise of the exhaust fan 120 and the air supply fan 121 to the indoor side as much as possible.

또한, 상기 환기본체(110)에는 상기 배기유로(111)와 급기유로(112)를 연통시키는 리턴통로(113)가 형성되고, 상기 리턴통로(113)의 내부에는 상기 배기유로(111)를 통해 배출되는 실내공기 중 일부를 상기 급기유로(112)측으로 강제 송풍하여 급기유로(112)로 공급되는 실외공기와 혼합하는 리턴팬(122)이 설치된다.In addition, a return passage 113 for communicating the exhaust passage 111 and the air supply passage 112 is formed in the ring body 110, and the exhaust passage 111 is formed inside the return passage 113. A return fan 122 is installed to forcibly blow some of the discharged indoor air toward the air supply passage 112 and mix the outdoor air supplied to the air supply passage 112.

아울러, 상기 배기팬(120)과 급기팬(121) 및 리턴팬(122)의 용량은 동일하게 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the capacity of the exhaust fan 120, air supply fan 121 and return fan 122 is preferably configured to be the same.

도 2는 상기 배기팬(120)과 급기팬(121) 및 리턴팬(122)의 용량이 동일하게 구성된 경우를 일예로 나타낸 것으로서, 배기팬(120)과 급기팬(121) 및 리턴팬(122)이 각각 350CMH의 풍량을 송풍하는 것을 알 수 있다.2 illustrates an example in which the capacity of the exhaust fan 120, the air supply fan 121, and the return fan 122 are identical, and the exhaust fan 120, the air supply fan 121, and the return fan 122 are illustrated. It can be seen that the air blowing airflow of 350CMH respectively.

이때, 상기 실내공기의 배기는 상기 배기팬(120)과 리턴팬(122)에 의해 이루어지는데, 즉, 상기 배기팬(120)은 350CMH의 풍량으로 실내공기를 실외측으로 배기하고, 상기 리턴팬(122)은 350CMH의 풍량으로 실내공기를 리턴통로(113)를 통해 급기유로(112)측으로 배기하게 된다.At this time, the indoor air is exhausted by the exhaust fan 120 and the return fan 122, that is, the exhaust fan 120 exhausts the indoor air to the outdoor side with the air flow rate of 350CMH, the return fan ( 122) exhausts the indoor air to the air supply passage 112 through the return passage 113 at a flow rate of 350CMH.

이로인해, 상기 배기유로(111)의 입구를 통해 700CMH 풍량의 실내공기가 유입되고, 이후 350CMH의 풍량은 실외측으로 배기되고, 350CMH의 풍량은 리턴통로(113)를 통해 급기유로(112)측으로 리턴된다.Due to this, the indoor air of 700CMH air flow is introduced through the inlet of the exhaust flow path 111, the air flow of 350CMH is exhausted to the outdoor side, and the air flow of 350CMH is returned to the air supply flow path 112 through the return passage 113. do.

또한, 상기 실외공기의 급기는 상기 급기팬(121)에 의해 이루어지지만, 실외공기가 급기유로(112)를 유동하는 도중에 상기 리턴팬(122)을 통해 리턴되는 실내공기와 혼합된 후 실내측으로 공급되게 된다.In addition, although the air is supplied by the air supply fan 121, the outdoor air is mixed with indoor air returned through the return fan 122 while the air flows through the air supply passage 112, and then is supplied to the indoor side. Will be.

즉, 상기 급기팬(121)은 350CMH의 풍량으로 실외공기를 급기유로(112)로 공급하게 되고, 상기 리턴팬(122)은 350CMH의 풍량으로 실내공기를 급기유로(112)측으로 리턴시켜 급기유로(112)를 유동하는 실외공기와 혼합하게 된다.That is, the air supply fan 121 supplies the outdoor air to the air supply flow path 112 at a flow rate of 350 CMH, and the return fan 122 returns the indoor air to the air supply flow path 112 at a flow rate of 350 CMH. The 112 is mixed with the flowing outdoor air.

이로인해, 상기 급기유로(112)의 출구를 통해 700CMH 풍량의 실외,실내 혼합공기가 실내로 공급되게 된다.Due to this, the outdoor, indoor mixed air of 700CMH air volume is supplied to the room through the outlet of the air supply passage 112.

이와 같이, 본 발명은 상기 배기유로(111)와 급기유로(112)를 연통시키는 리턴통로(113)를 형성하되, 상기 리턴통로(113)의 내부에 상기 배기팬(120) 및 급기팬(121)과 동일한 용량을 갖는 리턴팬(122)을 설치함으로써, 각 팬들이 가진 용량(풍량 350CMH) 보다 2배 용량의 풍량(700CMH)으로 각각 실내공기를 배기하고, 실내공기가 혼합된 실외공기를 공급하여 환기할 수 있게 되는 것이다.As described above, the present invention forms a return passage 113 for communicating the exhaust passage 111 and the air supply passage 112, but the exhaust fan 120 and the air supply fan 121 inside the return passage 113. By installing the return fan 122 having the same capacity as), each air is exhausted with the air volume (700CMH) twice as large as the capacity of each fan (air volume 350CMH), and the outdoor air mixed with the indoor air is supplied. Will be able to ventilate.

아울러, 상기 리턴통로(113)와 리턴팬(122)을 추가하는 것 만으로, 각각 작은용량의 배기팬(120), 급기팬(121), 리턴팬(122)을 사용하여 큰 풍량으로 급기/배기가 가능하기 때문에, 환기성능 향상은 물론 히트펌프(130)를 통해 보조 냉난방 성능이 더욱 향상되어 실내측 냉난방기(미도시)의 부하를 최대한 방지(감소)하게 된다.In addition, by simply adding the return passage 113 and the return fan 122, the exhaust fan 120, the air supply fan 121, and the return fan 122 each having a small capacity to supply / exhaust air at a large air volume. Since it is possible to improve the ventilation performance, as well as the auxiliary cooling and heating performance through the heat pump 130 is further improved to prevent (reduce) the load of the indoor air conditioner (not shown) as much as possible.

그리고, 상기 히트펌프(130)는 상기 환기본체(110)의 일측에 설치되어 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기(131)와, 상기 압축기(131)에 의해 순환하는 냉매의 순환경로상에 각각 연결됨과 아울러 상기 급기유로(112)내에 설치되는 제1열교환기(134) 및 상기 배기유로(111)내에 설치되는 제2열교환기(135)와, 냉풍환기 또는 온풍환기에 따라 상기 압축기(131)에서 배출된 냉매가 상기 제1열교환기(134) 또는 제2열교환기(135)측으로 순환하도록 냉매의 순환경로를 변경하는 사방밸브(132)와, 상기 제1,2열교환기(134,135)를 연결하는 냉매 순환경로상에 설치되어 냉풍환기 또는 온풍환기 모드에 따라 제1열교환기(134) 또는 제2열교환기(135)에서 배출된 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(133)로 구성된다.In addition, the heat pump 130 is installed on one side of the ring body 110 to be connected to the compressor 131 for compressing and circulating the refrigerant, and the circulation path of the refrigerant circulated by the compressor 131 and In addition, the first heat exchanger 134 installed in the air supply passage 112 and the second heat exchanger 135 installed in the exhaust passage 111 and discharged from the compressor 131 according to a cold air vent or a hot air vent. Refrigerant connecting the first and second heat exchangers 134 and 135 to the four-way valve 132 which changes the circulation path of the refrigerant so that the refrigerant is circulated to the first heat exchanger 134 or the second heat exchanger 135. The expansion valve 133 is installed on the circulation path and expands the refrigerant discharged from the first heat exchanger 134 or the second heat exchanger 135 according to the cold air ventilator or the hot air ventilator mode.

상기 히트펌프(130)는 도면에서와 같이 환기본체(110)의 내부에서 급기유로(112)와 배기유로(111)의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.The heat pump 130 is preferably installed between the air supply passage 112 and the exhaust passage 111 in the inner ring body 110 as shown in the figure.

상기 사방밸브(132)는 냉풍환기시, 냉매의 순환경로가 압축기(131)->사방밸브(132)->제2열교환기(135)->팽창밸브(133)->제1열교환기(134)->사방밸브(132)->압축기(131)가 되도록 설정하게 되고,When the four-way valve 132 is a cold air ventilation, the circulation path of the refrigerant is compressor 131-> four-way valve 132-> second heat exchanger 135-> expansion valve 133-> first heat exchanger ( 134)-> four-way valve 132-> compressor 131,

온풍환기시에는 냉매의 순환경로가 압축기(131)->사방밸브(132)->제1열교환기(134)->팽창밸브(133)->제2열교환기(135)->사방밸브(132)->압축기(131)가 되도록 설정하게 된다.In the warm air ventilation, the circulation path of the refrigerant is the compressor 131-> four-way valve 132-> first heat exchanger 134-> expansion valve 133-> second heat exchanger 135-> four-way valve ( 132)-> compressor 131 to be set.

그리고, 상기 제1열교환기(134)는, 도 3과 같은 냉매 순환경로(온풍환기시 냉매순환경로)일 때, 상기 사방밸브(132)와 팽창밸브(133) 사이의 냉매 순환경로(a)와 연결됨과 아울러 상기 급기유로(112)내에 설치되어, 제1열교환기(134)내를 순환하는 냉매와 상기 급기유로(112)를 통과하는 공기(실외,실내 혼합공기)를 열교환시키게 된다.The first heat exchanger 134 is a refrigerant circulation path a between the four-way valve 132 and the expansion valve 133 when the refrigerant circulation path as shown in FIG. 3 is used. In addition to being connected to the air supply path 112 is installed in the air supply passage 112, the refrigerant circulating in the first heat exchanger 134 and the air passing through the air supply passage 112 (outdoor, indoor mixed air) to heat exchange.

상기 제1열교환기(134)는, 냉풍환기시 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 하게 되고, 온풍환기시에는 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하게 된다.The first heat exchanger 134 serves as an evaporator for evaporating the refrigerant during cold air ventilation, and serves as a condenser for condensing the refrigerant during the hot air ventilation.

한편, 상기 제1열교환기(134)는 상기 리턴통로(113)와 상기 급기유로(112)의 출구(112b) 사이 구간에 설치된다.On the other hand, the first heat exchanger 134 is installed in the section between the return passage 113 and the outlet 112b of the air supply passage 112.

그리고, 상기 제2열교환기(135)는, 도 2와 같은 냉매 순환경로(냉풍환기시 냉매순환경로)일 때, 상기 사방밸브(132)와 팽창밸브(133) 사이의 냉매 순환경로(b)와 연결됨과 아울러 상기 배기유로(111)내에 설치되어, 제2열교환기(135)내를 순환하는 냉매와 상기 배기유로(111)를 통과하는 공기(실내공기)를 열교환시키게 된다.In addition, when the second heat exchanger 135 is the refrigerant circulation path as shown in FIG. 2 (the refrigerant circulation path during the cooling air ventilation), the refrigerant circulation path b between the four-way valve 132 and the expansion valve 133 is shown. In addition, the heat exchanger is installed in the exhaust flow path 111 to exchange heat between the refrigerant circulating in the second heat exchanger 135 and the air (indoor air) passing through the exhaust flow path 111.

상기 제2열교환기(135)는, 냉풍환기시 냉매를 응축시키는 응축기 역할을 하게 되고, 온풍환기시에는 냉매를 증발시키는 증발기 역할을 하게 된다.The second heat exchanger 135 serves as a condenser for condensing the refrigerant during cold air ventilation, and serves as an evaporator for evaporating the refrigerant during the hot air ventilation.

또한, 상기 제2열교환기(135)는 도 2와 같이, 상기 배기유로(111)의 입구(111a)와 상기 리턴통로(113)의 사이 구간에 설치될 수도 있고, 도 4와 같이, 상기 리턴통로(113)와 상기 배기유로(111)의 출구(111b) 사이 구간에 설치될 수도 있다.In addition, the second heat exchanger 135 may be installed in a section between the inlet 111a of the exhaust passage 111 and the return passage 113, as shown in FIG. It may be provided in the section between the passage 113 and the outlet 111b of the exhaust passage 111.

이때, 상기 제2열교환기(135)를 보다 풍량이 많은 상기 배기유로(111)의 입구(111a)와 상기 리턴통로(113)의 사이 구간에 설치할 경우 히트펌프(130)의 난방 성능 향상에 더 유리하며, 상기 제2열교환기(135)를 리턴통로(113)와 상기 배기유로(111)의 출구(111b) 사이 구간에 설치할 경우에는 냉방 성능 향상에 더 유리하다.In this case, when the second heat exchanger 135 is installed in a section between the inlet 111a of the exhaust passage 111 and the return passage 113 having a larger volume of air, the heating performance of the heat pump 130 is further improved. Advantageously, when the second heat exchanger 135 is installed in the section between the return passage 113 and the outlet 111b of the exhaust passage 111, it is more advantageous for improving the cooling performance.

먼저, 상기 제2열교환기(135)가 상기 배기유로(111)의 입구(111a)와 상기 리턴통로(113)의 사이 구간에 설치된 경우(도 2 및 도 3)를 설명하면,First, when the second heat exchanger 135 is installed in the section between the inlet 111a of the exhaust passage 111 and the return passage 113 (FIGS. 2 and 3),

도 3의 겨울철 온풍환기시에는, 상기 제2열교환기(135)가 증발기 역할을 하기 때문에 실내에서 배기유로(111)로 배기되는 공기(실외공기 보다 높은 온도의 공기)가 제2열교환기(135)를 통과하면서 차가워지긴 하나 겨울철 실외공기 보다는 여전히 높은 온도이므로 제2열교환기(135)를 통과한 공기 중 50%를 리턴유로(113) 및 리턴팬(122)를 통해 급기유로(112)로 리턴시켜 급기유로(112)로 유입되는 매우 낮은 실외공기와 혼합하게 되면 난방 성능 향상에 유리하게 되는 것이다.In the winter warm air ventilation of FIG. 3, since the second heat exchanger 135 serves as an evaporator, the air (air at a higher temperature than the outdoor air) exhausted from the room to the exhaust passage 111 is the second heat exchanger 135. ), But the temperature is higher than the outdoor air in winter, 50% of the air passing through the second heat exchanger 135 is returned to the air supply passage 112 through the return passage 113 and the return fan 122. If it is mixed with the very low outdoor air flowing into the air supply passage 112 is to improve the heating performance.

도 2의 여름철 냉풍환기시에는, 상기 제2열교환기(135)가 응축기 역할을 하게 되므로 실내에서 배기유로(111)로 배기되는 공기(실외공기 보다 낮은 온도의 공기)가 제2열교환기(135)에 의해 가열되게 되며, 이렇게 가열된 공기 중 50%를 리턴유로(113) 및 리턴펜(122)을 통해 급기유로(112)측으로 리턴시켜 급기유로(112)로 유입되는 실외공기와 혼합하게 되면 오히려 실외공기만 단독으로 실내로 공급하는 경우 보다 온도가 상승할 수 있어서 냉방 효율이 떨어질 수 있다. 따라서 도 2와 같은 냉풍환기시에는 상기 리턴팬(122)의 가동을 정지하는 것이 오히려 냉방성능 향상에 효율적이며 바람직하다.In the summer cold wind ventilation of FIG. 2, since the second heat exchanger 135 serves as a condenser, the air (air at a lower temperature than the outdoor air) exhausted from the room to the exhaust flow passage 111 is the second heat exchanger 135. When heated to 50% of the heated air is returned to the air supply passage 112 through the return passage 113 and the return pen 122 and mixed with the outdoor air flowing into the air supply passage 112 On the contrary, when only the outdoor air is supplied to the room alone, the temperature may rise, and thus the cooling efficiency may decrease. Therefore, in the cold wind ventilation as shown in FIG. 2, it is rather efficient and preferable to improve the cooling performance when the operation of the return fan 122 is stopped.

만일, 도 2와 같은 여름철 냉풍환기시, 상기 제2열교환기(135)를 통과하면서 가열된 공기의 온도가 실외에서 급기유로(112)로 유입되는 공기의 온도 보다 낮을 경우에는 상기 리턴팬(122)을 가동하는 것이 효율적일 수 있다.2, when the temperature of the air heated while passing through the second heat exchanger 135 is lower than the temperature of the air flowing into the air supply passage 112 outdoors, the return fan 122 may be used. ) Can be efficient.

계속해서, 상기 제2열교환기(135)가 상기 리턴통로(113)와 상기 배기유로(111)의 출구(111b) 사이 구간에 설치된 경우(도 4)를 설명하면,Subsequently, when the second heat exchanger 135 is installed in the section between the return passage 113 and the outlet 111b of the exhaust passage 111 (FIG. 4),

도 4는 여름철 냉풍환기시로서, 상기 제2열교환기(135)가 응축기 역할을 하게 되지만, 실내에서 배기유로(111)로 배기되는 공기(실외공기 보다 낮은 온도의 공기) 중 50%가 제2열교환기(135)를 통과하기 전에 리턴유로(113) 및 리턴펜(122)을 통해 급기유로(112)측으로 리턴되어 급기유로(112)로 유입되는 더운 실외공기와 혼합되면 실외공기만 단독으로 실내로 공급하는 경우 보다 온도가 낮아지게 되므로 냉방 효율이 향상되게 된다.4 is a summer cold wind ventilation, the second heat exchanger 135 serves as a condenser, but 50% of the air (air at a lower temperature than outdoor air) exhausted from the indoor exhaust channel 111 is the second When passing through the heat exchanger 135 and mixed with the hot outdoor air flowing into the air supply path 112 through the return passage 113 and the return pen 122 to the air supply path 112, only the outdoor air is indoors. Since the temperature is lower than when supplied to the cooling efficiency is improved.

그리고, 상기 급기유로(112)내의 공기유동방향으로 제1열교환기(134) 하류에는 공기정화를 위해 플라즈마 방전 방식의 전기방전장치(140)가 설치된다.In addition, a plasma discharge type electric discharge device 140 is installed downstream of the first heat exchanger 134 in the air flow direction in the air supply passage 112 to purify the air.

따라서, 상기 급기유로(112)를 통해 실내로 공급되는 공기는 히트펌프(130)의 제1열교환기(134)를 통과한 후, 전기방전장치(140)를 거치면서 음이온화되어 실내에 공급됨으로써, 실내에서 새집증후군의 원인물질인 유기화합물을 분해하여 악취발생요인을 해소하고, 박테리아, 곰팡이균 등 세균들과 반응/제거하여 실내공기질을 향상하게 된다.Therefore, the air supplied to the room through the air supply passage 112 passes through the first heat exchanger 134 of the heat pump 130 and is then anionized and supplied to the room while passing through the electric discharge device 140. In order to improve indoor air quality by decomposing organic compounds, which are the causative agent of sick house syndrome, indoors, odor-causing factors and reacting / removing bacteria and fungi.

한편, 일반적인 히트펌프의 경우, 여름철 냉방운전시에는 외기온도가 높아질수록 실외기에서 응축되는 온도가 높아져 압축비가 높아지고 효율이 떨어지게 되며, 겨울철 난방운전시에는 외기온도가 낮아질수록 실외기에서 증발되는 냉매의 양이 줄어들어 효율이 떨어지는 단점을 가지고 있으나,On the other hand, in the case of a general heat pump, the temperature of the outdoor unit increases during the cooling operation in summer, the temperature of the outdoor unit increases, the compression ratio increases, and the efficiency decreases. In the winter heating operation, the amount of the refrigerant evaporated in the outdoor unit decreases as the outdoor temperature decreases. Has the disadvantage of reduced efficiency, but

본 발명의 폐열(배기열원)을 이용한 히트펌프식 환기장치(100)는, 환기를 위해 실내에서 버리는 배기의 경우 항상 일정한 온도를 유지하고 있어서 이러한 환기시 배기열원을 히트펌프(130)의 열원으로 활용함으로서 시스템의 안정적인 운영과 높은 시스템 효율을 유지할 수 있게 된다.Heat pump type ventilator 100 using the waste heat (exhaust heat source) of the present invention is always maintained at a constant temperature in the case of the exhaust discarded in the room for ventilation, the exhaust heat source during the ventilation as a heat source of the heat pump 130 By doing so, it is possible to maintain stable operation of the system and high system efficiency.

아울러, 제1열교환기(134)와 제2열교환기(135)가 환기본체(110)의 내부에 일체로 구성됨으로서 공간성을 확보할 수 있고, 환기를 위한 팬을 냉난방에 공용으로 활용함에 따라 팬모터용 전력을 절감할 수 있다.In addition, since the first heat exchanger 134 and the second heat exchanger 135 are integrally formed inside the ring main body 110, space can be secured, and the fan for ventilation is commonly used for cooling and heating. The power for the motor can be saved.

그리고, 도 3과 같은 겨울철 온풍환기시에는, 상기 압축기(131)에 의해 압축된 고온 고압의 냉매가 상기 급기유로(112)내의 제1열교환기(134)를 유동하는 과정에서 급기유로(112)를 통과하는 공기와 열교환하여 고온 고압의 액체상태로 응축되어야 냉동사이클이 정상적으로 이루어지게 되는데,In addition, in the winter warm air ventilation as illustrated in FIG. 3, in the process of flowing the first heat exchanger 134 in the air supply passage 112, the high temperature and high pressure refrigerant compressed by the compressor 131 flows through the air supply passage 112. Heat exchange with the air passing through the condensation in the liquid state of high temperature and high pressure to make the refrigeration cycle normally.

겨울철 온풍환기시, 실외의 차가운 외기(대략 0℃ 이하)가 상기 급기유로(112)내로 유입되어 상기 제1열교환기(134)와 열교환하게 되면, 고온의 냉매가 저온이 되면서 압력도 비정상적으로 낮아지게 되어 결국 냉동사이클(히트펌프시스템)이 파괴될 수도 있다.During the warm air ventilation in winter, when outdoor cold outdoor air (about 0 ° C. or less) is introduced into the air supply passage 112 to exchange heat with the first heat exchanger 134, the high temperature refrigerant becomes low and the pressure is abnormally low. The refrigeration cycle (heat pump system) may eventually be destroyed.

물론, 본 발명은 도 3과 같은 겨울철 온풍환기시, 상기 리턴통로(113) 및 리턴팬(122)에 의해 실내공기 중 일부가 리턴되어 급기유로(112)를 통과하는 차가운 외기와 혼합되므로 어느정도 온도가 상승한 공기가 상기 제1열교환기(134)를 통과하게 되어 냉동사이클(히트펌프시스템)이 파괴되는 문제는 방지할 수는 있지만, 겨울철에 매우 낮은 온도의 외기가 급기유로(112)로 유입될 경우에는 효율이 떨어질 수 있다.Of course, the present invention is a part of the indoor air is returned by the return passage 113 and the return fan 122 during the winter warm air ventilation as shown in FIG. 3 because it is mixed with cold outside air passing through the air supply passage 112 to a certain temperature Although the rising air passes through the first heat exchanger 134 and prevents the refrigeration cycle (heat pump system) from being destroyed, outdoor air having a very low temperature may be introduced into the air supply path 112 in winter. In this case, the efficiency may be reduced.

이로인해, 본 발명은 도 5와 같이, 겨울철 온풍환기시, 상기 급기유로(112)로 유입되는 차가운 외기와의 열교환에 의해 상기 제1열교환기(134)를 통과하는 고압 냉매의 압력이 낮아지는 것을 방지하여 고압을 유지(보상)할 수 있도록, 상기 급기유로(112)내에 공기유동방향으로 제1열교환기(134)의 상류측에 고압 유지용 가열장치(150)가 설치된다.Thus, the present invention, as shown in Figure 5, during the winter warm air ventilation, the pressure of the high-pressure refrigerant passing through the first heat exchanger 134 by the heat exchange with the cold outside air flowing into the air supply passage 112 is lowered The high pressure maintaining heating device 150 is installed in the air supply passage 112 upstream of the first heat exchanger 134 in the air flow direction so as to prevent the pressure from being maintained (compensated).

상기 고압 유지용 가열장치(150)로는 전기히터 등을 사용할 수 있다.An electric heater or the like may be used as the high pressure maintaining heating device 150.

따라서, 겨울철 온풍환기시, 상기 급기유로(112)로 차가운 외기가 유입되더라도, 상기 고압 유지용 가열장치(150)를 통과하면서 가열되어 상기 제1열교환기(134)로는 항상 일정 온도 이상의 공기가 통과하게 되므로 제1열교환기(134)를 유동하는 냉매의 고압상태를 유지할 수 있고, 이로인해 냉동사이클(히트펌프시스템)이 파괴되는 문제를 원천적으로 방지함은 물론 난방효율도 향상할 수 있다.Therefore, even when the cold air is introduced into the air supply passage 112 during the winter warm air ventilation, the air is heated while passing through the high pressure maintaining heating device 150 so that air of a predetermined temperature always passes through the first heat exchanger 134. Therefore, it is possible to maintain a high pressure state of the refrigerant flowing through the first heat exchanger 134, thereby preventing the problem of the refrigeration cycle (heat pump system) from being destroyed and improving heating efficiency.

한편, 상기에서는 상기 리턴유로(113) 및 리턴팬(122)을 통해 배기유로(111)를 통과하는 실내공기 중 50%를 급기유로(112)측으로 리턴시키는 경우에 대해서만 설명하였지만, 여기에 한정되지 않고 급기유로(112)측으로 리턴되는 공기량은 설치환경이나 설계목적에 따라 적절히 변경할 수도 있다.
In the above description, only the case where the air flow path 112 returns 50% of the indoor air passing through the exhaust flow path 111 through the return flow passage 113 and the return fan 122 is not limited thereto. The amount of air returned to the air supply flow path 112 can be appropriately changed according to the installation environment or the design purpose.

이하, 본 발명에 따른 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치(100)의 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the heat pump type ventilator 100 using waste heat according to the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 환기기능은 냉풍환기와, 온풍환기 및 일반환기 등 3가지 환기기능을 가지게 된다.First, the ventilation function of the present invention has three ventilation functions such as a cold air ventilator, a warm air ventilator, and a general ventilator.

가. 냉풍환기(여름철, 도 2참조)end. Cold air ventilation (summer season, see Figure 2)

도 2와 같은 냉풍환기시에는, 배기팬(120) 및 급기팬(121)은 가동하고, 리턴팬(122)은 가동정지하는 것이 효율적이다.In the cold wind ventilation as shown in FIG. 2, it is efficient to operate the exhaust fan 120 and the air supply fan 121 and to stop the return fan 122.

따라서, 상기 배기유로(111)상의 배기팬(120)을 통해 실내의 차가운 공기(실외공기 보다 낮은 온도의 공기)가 배기유로(111)의 입구(111a)로 유입된다.Therefore, indoor cool air (air at a lower temperature than outdoor air) flows into the inlet 111a of the exhaust flow path 111 through the exhaust fan 120 on the exhaust flow path 111.

상기 배기유로(111)의 입구(111a)로 유입된 실내공기는 고온 고압 상태의 냉매가 유동하는 제2열교환기(135)(응축기)와 열교환한 후, 배기유로(111)의 출구(111b)를 통해 실외로 배기된다.The indoor air introduced into the inlet 111a of the exhaust passage 111 exchanges heat with a second heat exchanger 135 (condenser) through which a refrigerant at a high temperature and high pressure flows, and then exits the outlet 111b of the exhaust passage 111. Through the air is exhausted.

계속해서, 상기 급기팬(121)에 의해 실외의 더운 공기는 급기유로(112)의 입구(112a)로 유입된다.Subsequently, outdoor air is introduced into the inlet 112a of the air supply passage 112 by the air supply fan 121.

상기 급기유로(112)의 입구(112a)로 유입된 실외공기는 상기 저온 저압 상태의 냉매가 유동하는 제1열교환기(134)(증발기)와 열교환하게 된다The outdoor air introduced into the inlet 112a of the air supply passage 112 exchanges heat with the first heat exchanger 134 (evaporator) through which the refrigerant in the low temperature and low pressure state flows.

상기 제1열교환기(134)(증발기)와 열교환된 공기는 저온의 냉풍으로 바뀌어 실내측으로 공급됨으로써, 실내를 냉풍으로 환기하게 된다.The air heat-exchanged with the first heat exchanger 134 (evaporator) is converted into cold air of low temperature and supplied to the indoor side, thereby ventilating the room to cold air.

만일, 상기 제2열교환기(135)를 통과하면서 가열된 공기의 온도가 실외 공기 온도 보다 낮을 경우에는 상기 리턴팬(122)을 가동하여 배기유로(111)를 통해 배기되는 공기의 50%를 리턴팬(122) 및 리턴통로(113)를 통해 급기유로(112)측으로 리턴시켜 급기유로(112)로 유입되는 더운 실외공기와 혼합하는 것이 효율적일 수 있다.If the temperature of the heated air while passing through the second heat exchanger 135 is lower than the outdoor air temperature, the return fan 122 is operated to return 50% of the air exhausted through the exhaust flow path 111. It may be efficient to return to the air supply passage 112 through the fan 122 and the return passage 113 to mix with the hot outdoor air flowing into the air supply passage 112.

한편, 도 4와 같은 냉풍환기시에는, 배기팬(120)과 급기팬(121) 및 리턴팬(122)을 모두 가동하는 것이 효율적이다.On the other hand, in the cold wind ventilation as shown in FIG. 4, it is efficient to operate both the exhaust fan 120, the air supply fan 121, and the return fan 122.

즉, 도 4에서는 실내에서 배기유로(111)로 배기되는 공기(실외공기 보다 낮은 온도의 공기) 중 50%를 제2열교환기(135)를 통과하기 전에 리턴유로(113) 및 리턴펜(122)을 통해 급기유로(112)측으로 리턴시켜 급기유로(112)로 유입되는 더운 실외공기와 혼합하므로 급기유로(112)로 유입되는 실외공기의 온도를 더욱 낮출수 있어서 냉방 성능 향상에 효율적이다.
That is, in FIG. 4, 50% of the air (air at a lower temperature than the outdoor air) exhausted from the indoor exhaust channel 111 passes through the second heat exchanger 135 before returning to the return passage 113 and the return pen 122. Return to the air supply passage 112 to mix with the hot outdoor air flowing into the air supply passage 112, it is possible to further lower the temperature of the outdoor air flowing into the air supply passage 112, it is effective in improving the cooling performance.

나. 온풍환기(겨울철, 도 3 및 도 5참조)I. Warm air ventilation (winter season, see FIGS. 3 and 5)

도 3 및 도 5와 같은 온풍환기시에는, 배기팬(120)과 급기팬(121) 및 리턴팬(122)이 모두 가동된다.In the warm air vent as shown in FIGS. 3 and 5, both the exhaust fan 120, the air supply fan 121, and the return fan 122 operate.

따라서, 상기 배기유로(111)상의 배기팬(120)과 리턴팬(122)을 통해 실내의 따뜻한 공기(실외공기 보다 높은 온도의 공기)가 배기유로(111)의 입구(111a)로 유입된다.Therefore, indoor warm air (air at a higher temperature than outdoor air) flows into the inlet 111a of the exhaust flow path 111 through the exhaust fan 120 and the return fan 122 on the exhaust flow path 111.

상기 배기유로(111)의 입구(111a)로 유입된 실내공기는 저온저압 상태의 냉매가 유동하는 제2열교환기(135)(증발기)와 열교환한 후, 50%는 배기유로(111)의 출구(111b)를 통해 실외로 배기되고, 50%는 리턴팬(122)에 의해 리턴통로(113)를 통해 급기유로(112)측으로 리턴된다.The indoor air introduced into the inlet 111a of the exhaust passage 111 exchanges heat with the second heat exchanger 135 (evaporator) through which the refrigerant at low temperature and low pressure flows, and 50% of the outlet air flows through the outlet of the exhaust passage 111. The gas is exhausted to the outside through 111b, and 50% is returned to the air supply passage 112 through the return passage 113 by the return fan 122.

계속해서, 상기 급기팬(121)을 통해 실외의 차가운 공기는 급기유로(112)의 입구(112a)로 유입된다.Subsequently, outdoor cool air flows into the inlet 112a of the air supply passage 112 through the air supply fan 121.

상기 급기유로(112)의 입구(112a)로 유입된 실외공기는 상기 리턴통로(113)를 통해 리턴되는 실내공기와 혼합되면서 공기의 온도가 어느정도 높아진 상태로 상기 고온고압 상태의 냉매가 유동하는 제1열교환기(134)(응축기)와 열교환하게 된다The outdoor air introduced into the inlet 112a of the air supply passage 112 is mixed with the indoor air returned through the return passage 113, and the refrigerant in the high temperature and high pressure state flows in a state where the temperature of the air is increased to some extent. Heat exchange with the heat exchanger 134 (condenser)

상기 제1열교환기(134)(응축기)와 열교환된 공기는 고온의 온풍으로 바뀌어 실내측으로 공급됨으로써, 실내를 온풍으로 환기하게 된다.The air heat-exchanged with the first heat exchanger 134 (condenser) is converted into high temperature warm air and supplied to the indoor side, thereby ventilating the room with warm air.

그리고, 도 5와 같이 급기유로(112)내에 고압 유지용 가열장치(150)을 설치한 경우에는, 상기 급기유로(112)로 유입된 실외공기가 리턴통로(113)를 통해 리턴되는 실내공기와 혼합되고, 상기 고압 유지용 가열장치(150)를 통과하면서 일정 온도 이상으로 가열된 후, 상기 제1열교환기(134)와 열교환하게 되므로, 제1열교환기(134)를 유동하는 냉매의 고온 고압 상태를 유지할 수 있고 이로인해 냉동사이클(히트펌프시스템)이 파괴되는 문제를 원천적으로 방지함은 물론 난방효율도 향상할 수 있다.In addition, when the high pressure maintaining heating device 150 is installed in the air supply passage 112 as shown in FIG. 5, the indoor air and the outdoor air introduced into the air supply passage 112 are returned through the return passage 113. After being mixed and heated to a predetermined temperature or more while passing through the high pressure maintaining heating device 150, heat is exchanged with the first heat exchanger 134, so that the high temperature and high pressure of the refrigerant flowing through the first heat exchanger 134 is increased. The state can be maintained, thereby preventing the refrigeration cycle (heat pump system) from being destroyed and improving heating efficiency.

한편, 상기 급기유로(112)내에 고압 유지용 가열장치(150)가 설치된 경우에는 상기 리턴팬(122)을 선택적으로 가동할 수 있다.
On the other hand, when the high pressure maintaining heating device 150 is installed in the air supply passage 112, the return fan 122 may be selectively operated.

다. 일반환기All. General ventilation

일반환기는, 냉난방이 필요없는 계절에 사용하게 되며, 히트펌프(130)가 오프된 상태에서 단순히 배기와 급기만을 수행하여 환기하게 된다.General ventilation is to be used in seasons that do not require heating and cooling, and by simply performing exhaust and air supply in the heat pump 130 is turned off to ventilate.

이때, 상기 리턴팬(122)은 선택적으로 가동할 수 있다.In this case, the return fan 122 may be selectively operated.

100: 환기장치 110: 환기본체
111: 배기유로 112: 급기유로
113: 리턴통로 120: 배기팬
121: 급기팬 122: 리턴팬
130: 히트펌프 131: 압축기
132: 사방밸브 133: 팽창밸브
134: 제1열교환기 135: 제2열교환기
140: 전기방전장치 150: 고압 유지용 가열장치100: ventilator 110: ring base
111: exhaust passage 112: air supply passage
113: return passage 120: exhaust fan
121: supply fan 122: return fan
130: heat pump 131: compressor
132: four-way valve 133: expansion valve
134: first heat exchanger 135: second heat exchanger
140: electric discharge device 150: heating device for maintaining high pressure

Claims (7)

실내공기를 실외로 배기하기 위한 통로를 형성하는 배기유로(111)와, 실외공기를 실내로 공급하기 위한 통로를 형성하는 급기유로(112)를 구비한 환기본체(110);
상기 배기유로(111)상에 설치되어 실내공기를 실외로 송풍하는 배기팬(120);
상기 급기유로(112)상에 설치되어 실외공기를 실내로 송풍하는 급기팬(121);
상기 환기본체(110)의 일측에 설치되어 냉매를 압축하여 순환시키는 압축기(131)와, 상기 압축기(131)에 의해 순환하는 냉매의 순환경로상에 각각 연결됨과 아울러 상기 급기유로(112)내에 설치되어 급기유로(112)를 통과하는 공기와 열교환하는 제1열교환기(134) 및 상기 배기유로(111)내에 설치되어 배기유로(111)를 통과하는 공기와 열교환하는 제2열교환기(135)와, 냉풍환기 또는 온풍환기 모드에 따라 상기 압축기(131)에서 배출된 냉매가 상기 제1열교환기(134) 또는 제2열교환기(135)측으로 순환하도록 냉매의 순환경로를 변경하는 사방밸브(132)와, 상기 제1,2열교환기(134,135)를 연결하는 냉매 순환경로상에 설치되어 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(133)로 구성된 히트펌프(130);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치.An annular base body 110 having an exhaust passage 111 for forming a passage for exhausting indoor air to the outside and an air supply passage 112 for forming a passage for supplying outdoor air to the interior;
An exhaust fan 120 installed on the exhaust passage 111 to blow indoor air to the outside;
An air supply fan 121 installed on the air supply passage 112 to blow outdoor air into the room;
The compressor 131 is installed at one side of the ring main body 110 to compress and circulate the refrigerant, and is connected to a circulation path of the refrigerant circulated by the compressor 131, and installed in the air supply passage 112. And a second heat exchanger 135 installed in the exhaust passage 111 to exchange heat with air passing through the air supply passage 112 and heat exchanged with air passing through the exhaust passage 111. The four-way valve 132 changes the circulation path of the refrigerant to circulate the refrigerant discharged from the compressor 131 to the first heat exchanger 134 or the second heat exchanger 135 according to a cold air ventilator or a hot air ventilator mode. And a heat pump 130 formed on an refrigerant circulation path connecting the first and second heat exchangers 134 and 135 to expand the refrigerant. Heat pump ventilator. 제 1 항에 있어서,
상기 환기본체(110)에는 상기 배기유로(111)와 급기유로(112)를 연통시키는 리턴통로(113)가 형성되고,
상기 리턴통로(113)의 내부에는 상기 배기유로(111)를 통해 배출되는 실내공기 중 일부를 상기 급기유로(112)측으로 강제 송풍하여 급기유로(112)로 공급되는 실외공기와 혼합하는 리턴팬(122)이 설치된 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치.The method of claim 1,
The ring base body 110 is provided with a return passage 113 for communicating the exhaust passage 111 and the air supply passage 112,
Inside the return passage 113, a part of the indoor air discharged through the exhaust passage 111 forcibly blows to the air supply passage 112 side to mix with the outdoor air supplied to the air supply passage 112 (return fan ( Heat pump type ventilation apparatus using waste heat, characterized in that 122) is installed. 제 2 항에 있어서,
상기 배기팬(120)과 급기팬(121) 및 리턴팬(122)의 용량은 동일하게 구성된 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치.The method of claim 2,
Capacity of the exhaust fan 120, air supply fan 121 and return fan 122 is the same heat pump type ventilation apparatus using waste heat, characterized in that configured. 제 2 항에 있어서,
상기 배기유로(111)내에 설치된 제2열교환기(135)는 상기 배기유로(111)의 입구(111a)와 상기 리턴통로(113)의 사이 구간에 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치.The method of claim 2,
The second heat exchanger 135 installed in the exhaust passage 111 is installed in a section between the inlet 111a of the exhaust passage 111 and the return passage 113. Ventilation. 제 2 항에 있어서,
상기 배기유로(111)내에 설치된 제2열교환기(135)는 상기 리턴통로(113)와 상기 배기유로(111)의 출구(111b) 사이 구간에 설치되는 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치.The method of claim 2,
The second heat exchanger 135 installed in the exhaust passage 111 is installed in a section between the return passage 113 and the outlet 111b of the exhaust passage 111. Device. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 급기유로(112)내에 설치된 제1열교환기(134)는 상기 리턴통로(113)와 상기 급기유로(112)의 출구(112b) 사이 구간에 설치되고,
상기 급기유로(112)내의 공기유동방향으로 제1열교환기(134) 하류에는 공기정화를 위해 전기방전장치(140)가 설치된 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The first heat exchanger 134 installed in the air supply passage 112 is installed in a section between the return passage 113 and the outlet 112b of the air supply passage 112,
Heat pump type ventilation apparatus using waste heat, characterized in that the electric discharge device 140 is installed downstream of the first heat exchanger (134) in the air flow direction in the air supply passage 112 for air purification. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
겨울철 실외에서 상기 급기유로(112)로 유입되는 차가운 외기와의 열교환에 의해 상기 제1열교환기(134)를 유동하는 고압 냉매의 압력이 낮아지는 것을 방지하여 고압을 유지할 수 있도록, 상기 급기유로(112)내에는 공기유동방향으로 제1열교환기(134)의 상류측에 고압 유지용 가열장치(150)가 설치된 것을 특징으로 하는 폐열을 이용한 히트펌프식 환기장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The air supply passage to prevent the pressure of the high-pressure refrigerant flowing through the first heat exchanger 134 from being lowered by heat exchange with cold outside air introduced into the air supply passage 112 outdoors in winter, to maintain a high pressure. 112, a heat pump type ventilation apparatus using waste heat, characterized in that the high pressure maintaining heating device 150 is installed upstream of the first heat exchanger (134) in the air flow direction.
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