KR20200080736A - 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 급기 압력과 배기 압력의 측정에 의해 실내 누기량을 추정하여 배기 성능 향상을 위한 실내풍량을 최적으로 제어함으로써 실내 누기량을 토대로 실내를 양압, 음압, 평압 등 그리고 양압도 얼마의 양압이든 원하는 대로 제공할 수 있도록 하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명은, 본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치는, 환기장치의 급기 압력을 측정하기 위한 급기 풍압센서; 환기장치의 배기 압력을 측정하기 위한 배기 풍압센서; 및 환기장치의 배기팬 가동 전에 환기장치의 급기팬을 기준풍량으로 운전되도록 가동시켜 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 실제풍량을 취득하고, 상기 배기 풍압센서에서 측정된 배기 압력에 대응하는 배기의 실제풍량이 상기 급기의 실제풍량과 일치되도록 상기 배기팬을 가동한 상태에서, 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 변경된 실제풍량을 취득하고, 상기 변경 전후의 급기의 실제풍량의 차이값으로부터 실내 누기량을 예측한 후, 상기 실내 누기량을 보상한 급기의 운전풍량을 설정하는 제어부;를 포함한다.

Description

누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법{Leakage prediction and indoor airflow control device and control method thereof}
본 발명은 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급기 압력과 배기 압력의 측정에 의해 실내 누기량을 추정하여 배기 성능 향상을 위한 실내풍량을 최적으로 제어할 수 있도록 하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
밀폐된 실내공간은 일정시간이 경과하면 공기의 오염도가 증가하기 때문에 실내에서 악취가 발생하거나 먼지 등의 이물질이 부유하게 된다. 따라서 이러한 악취나 먼지 등을 실내에서 제거하기 위해 일정시간마다 실내공기를 환기시키게 되는데, 오염된 실내공기를 실외로 배기하고, 신선한 실외공기를 실내로 급기하기 위한 환기장치가 이용된다.
환기장치의 가동 시, 환기장치의 배기팬을 통해 실내에서 실외로 배기되는 배기풍량 만큼 환기장치의 급기팬을 통해 실외에서 실내로 급기되는 실외공기로 보충하게 되면, 실내 환기가 원활하게 이루어져 실내를 쾌적한 상태로 유지할 수 있다.
한편, 음식물을 조리하는 주방에는 음식물 조리 시 발생하는 먼지 등의 오염물질을 포함하는 오염된 공기를 흡입하여 실외로 배출하기 위한 주방후드가 설치된다. 그러나, 주방후드만을 가동시켜 배기하게 되면, 실내에 음압이 형성되어 주방후드를 통한 배기가 원활하게 이루어지지 않게 된다. 따라서, 주방후드의 가동 시 주방후드를 통해 배기되는 실내공기의 배기풍량 만큼 환기장치의 급기팬을 통해 급기되는 실외공기로 보충하게 되면, 주방후드를 통해 원활한 배기가 이루어져 실내 오염을 방지하고 실내를 쾌적한 상태로 유지할 수 있다.
다만, 환기장치와 주방후드가 설치되는 실내 공간은 각 세대별로 차이가 있으며, 이러한 세대별 실내 공간의 환경 차이로 인하여 실내 누기량 또한 각 세대별로 차이가 발생하게 된다.
이와 같이 실내 누기량은 환기장치와 주방후드가 설치되는 장소의 환경조건에 따라서 각 세대별로 차이가 있으므로, 실내 누기량을 고려하지 않고, 환기모드 시 환기장치의 급기팬과 배기팬을 통한 풍량을 각 세대별로 동일하게 설정하거나, 요리모드 시 주방후드의 후드팬과 급기팬을 통한 풍량을 각 세대별로 동일하게 설정하게 되면, 배기팬 또는 후드팬을 통한 원활한 배기 성능을 충족시킬 수 없게 되며, 이 경우 실내의 오염물질이 원활하게 실외로 배출되지 않고 실내에 잔류 및 확산되어 실내 오염도가 증가하게 되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0577204호
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 급기 압력과 배기 압력의 측정에 의해 실내 누기량을 추정하여 배기 성능 향상을 위한 실내풍량을 최적으로 제어함으로써 실내 누기량을 토대로 실내를 양압, 음압, 평압 등 그리고 양압도 얼마의 양압이든 원하는 대로 제공할 수 있도록 하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치는, 환기장치의 급기 압력을 측정하기 위한 급기 풍압센서; 환기장치의 배기 압력을 측정하기 위한 배기 풍압센서; 및 환기장치의 배기팬 가동 전에 환기장치의 급기팬을 기준풍량으로 운전되도록 가동시켜 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 실제풍량을 취득하고, 상기 배기 풍압센서에서 측정된 배기 압력에 대응하는 배기의 실제풍량이 상기 급기의 실제풍량과 일치되도록 상기 배기팬을 가동한 상태에서, 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 변경된 실제풍량을 취득하고, 상기 변경 전후의 급기의 실제풍량의 차이값으로부터 실내 누기량을 예측한 후, 상기 실내 누기량을 보상한 급기의 운전풍량을 설정하는 제어부;를 포함한다.
상기 배기의 실제풍량이 상기 급기의 실제풍량과 일치되도록 상기 배기팬의 속도제어전압을 조절하기 위한 배기팬 속도제어전압 조절부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 운전풍량으로 급기되도록 상기 급기팬의 속도제어전압을 조절하기 위한 급기팬 속도제어전압 조절부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 급기의 변경 전후의 급기의 실제풍량을 급기팬의 정압 및 풍량 관계 데이터로부터 취득하여 상기 실내 누기량을 예측할 수 있다.
본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법은, a) 급기팬을 기준풍량으로 가동하는 단계; b) 급기 압력을 측정하여 급기 실제풍량을 추정하는 단계; c) 상기 급기 실제풍량과 배기 실제풍량이 동일한 풍량이 되도록 배기팬을 가동하는 단계; d) 급기 압력을 측정하여 변경된 급기 실제풍량을 추정하는 단계; e) 변경 전후의 급기 실제풍량의 차이로부터 실내 누기량을 예측하는 단계; 및 f) 실내 누기량을 보상한 급기의 운전풍량을 설정하는 단계;를 포함한다.
상기 a) 단계는 환기장치의 배기팬이 가동하지 않는 상태에서 급기팬만이 가동되는 것으로 구성될 수 있다.
상기 c) 단계는 상기 배기팬의 속도제어전압의 조절에 의해 수행될 수 있다.
상기 f) 단계에서 설정된 급기의 운전풍량을 충족하도록 상기 급기팬의 속도제어전압을 조절하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 환기장치의 배기팬 가동 전에 환기장치의 급기팬을 기준풍량으로 운전되도록 가동시켜 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 실제풍량을 취득하고, 상기 배기 풍압센서에서 측정된 배기 압력에 대응하는 배기의 실제풍량이 상기 급기의 실제풍량과 일치되도록 상기 배기팬을 가동한 상태에서, 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 변경된 실제풍량을 취득하고, 상기 변경 전후의 급기의 실제풍량의 차이값으로부터 실내 누기량을 예측한 후, 상기 실내 누기량을 보상한 급기의 운전풍량을 설정하여 급기팬에 의한 급기 풍량을 조절함으로써, 주방후드와의 연동 없이도 환기장치 자체적으로 급기 압력과 배기 압력의 측정에 의해 배기 성능 향상을 위한 실내풍량을 최적으로 제어할 수 있고, 주방후드의 작동 시 주방후드와 관계 없이 실내 누기량을 예측하여 환기장치를 원하는 최적의 풍량으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 환기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치의 제어 블록도,
도 3과 도 4는 본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법을 설명하기 위한 그래프,
도 5는 본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법의 순서도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 환기 시스템은, 음식물을 조리하는 주방 등의 실내(10)와, 실내공기를 실외로 배기하고 실외공기를 실내로 급기하기 위한 환기장치(20), 및 음식물의 조리시 발생하는 연기 등의 오염물질을 실내공기와 함께 흡입하여 배기하는 주방후드(30)를 포함한다.
상기 환기장치(20)의 급기(SA) 측에는 급기덕트(21)와 급기구(22)가 연결되고, 상기 환기장치(20)의 배기(RA) 측에는 배기덕트(23)와 배기구(24)가 연결된다.
상기 환기장치(20)에는 실외공기를 실내로 급기하기 위한 급기팬(25)과, 실내공기를 실외로 배기하기 위한 배기팬(26)이 구비된다.
이와 같이 구성된 환기 시스템에서, 환기장치(20)의 급기팬(25)과 배기팬(26)이 가동되는 환기모드 시, 환기장치(20)의 배기팬(26)을 통한 배기풍량에 대응하는 급기풍량을 충족하도록 급기팬(25)을 통한 급기풍량을 실시간으로 적정하게 설정할 필요가 있다.
또한, 상기 환기 시스템에서, 주방후드(30)가 가동되는 요리모드 시, 음식물 조리함에 따라 발생하는 오염물질을 주방후드(30)를 통하여 실외로 원활하게 배출시키기 위해서는, 주방후드(30)를 통한 배기풍량에 대응하는 급기풍량을 충족하도록 급기팬(25)을 통한 급기풍량을 실시간으로 적정하게 설정할 필요가 있다.
상기 급기팬(25)이 가동에 따른 급기풍량과, 상기 배기팬(26) 또는 주방후드(30)의 가동에 따른 배기풍량이 동일한 풍량인 경우, 실내압력은 실외압력과 동등한 압력 상태가 되어 차압이 발생하지 않는 평압 상태가 된다. 상기 급기풍량이 배기풍량보다 적은 경우, 실내압력이 실외압력보다 낮은 음압 상태가 된다. 이와 반대로, 상기 급기풍량이 배기풍량보다 많은 경우, 실내압력이 실외압력보다 높은 양압 상태가 된다.
상기 배기팬(26) 또는 주방후드(30)를 통한 배기가 원활하게 이루어지기 위해서는 실내가 평압이 되는 조건을 확인하고, 이러한 평압 조건을 바탕으로 필요에 따라 환기장치를 원하는 풍량으로 제어할 필요가 있다.
다만, 실내(10)에는 누기량이 존재하므로 급기풍량과 배기풍량을 동일하게 설정하더라도 실내 누기량에 의해 실내압력이 평압이 되지 않는 경우가 발생할 수 있다.
여기서, 실내 누기량이란, 실내와 실외의 압력차에 의해서 창문 틈새 등을 통하여 실외에서 실내로 유입되는 공기의 양 또는 실내에서 실외로 유출되는 공기의 양을 의미한다. 이러한 누기량은 환기 시스템이 설치되는 장소의 환경조건에 따라서 각 세대별로 차이가 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치(1)는, 환기장치(20)의 급기 압력을 측정하기 위한 급기 풍압센서(110), 환기장치(20)의 배기 압력을 측정하기 위한 배기 풍압센서(120), 및 환기장치(20)의 배기팬(26) 가동 전에 환기장치(20)의 급기팬(25)을 기준풍량(Q1)으로 운전되도록 가동시켜 상기 급기 풍압센서(110)에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 실제풍량(Q2)을 취득하고, 상기 배기 풍압센서(120)에서 측정된 배기 압력에 대응하는 배기의 실제풍량(Q2')이 상기 급기의 실제풍량(Q2)과 일치되도록 상기 배기팬(26)을 가동한 상태에서, 상기 급기 풍압센서(110)에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 변경된 실제풍량(Q3)을 취득하고, 상기 변경 전후의 급기의 실제풍량의 차이값(Q3-Q2)으로부터 실내 누기량(△Q)을 예측한 후, 상기 실내 누기량(△Q)을 보상한 급기의 운전풍량(Q4=Q3+△Q)을 설정하는 제어부(200)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 배기의 실제풍량(Q2')이 상기 급기의 실제풍량(Q2)과 일치되도록 상기 배기팬(26)의 속도제어전압(VSP)을 조절하기 위한 배기팬 속도제어전압 조절부(310)와, 상기 운전풍량(Q4)으로 급기되도록 상기 급기팬(25)의 속도제어전압(VSP)을 조절하기 위한 급기팬 속도제어전압 조절부(320)를 더 포함하여 구성된다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법을 설명한다.
먼저, 도 3의 급기팬(25)의 정압 및 풍량 관계 데이터를 나타낸 그래프(급기팬 P-Q 선도)에서 ①로 표기한 바와 같이 급기팬(25)을 기준풍량(Q1)으로 가동하고(S1), 급기 풍압센서(110)를 통해 급기 압력을 측정한다(S2). 상기 S1 및 S2 단계에서 배기팬(26)과 주방후드(30)는 가동되지 않고, 급기팬(25)만이 가동된다.
그리고, 상기 급기 풍압센서(110)에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 실제풍량(Q2)을 급기팬 P-Q 선도를 이용하여 추정한다(S3). 상기 S1 단계에서 급기팬(25)만을 가동하므로 실내에는 양압이 형성되고, 이에 따라 급기팬(25)의 토출저항이 증가되므로, 급기풍량은 ①의 기준풍량(Q1)에서 ②의 실제풍량(Q2) 상태로 변하게 된다.
다음으로, 상기 급기의 실제풍량(Q2)과 동일한 풍량으로 배기팬(26)이 가동되도록 도 4의 배기팬(26)의 정압 및 풍량 관계 데이터를 나타낸 그래프(배기팬 P-Q 선도)에서와 같이 배기풍량이 ①' 로 표기된 초기 상태로부터 ②' 로 표기된 실제풍량(Q2'=Q2)이 되도록 배기팬(26)의 속도제어전압을 조절한다(S4). 이때, 상기 배기 풍압센서(120)와 배기팬 P-Q 선도를 이용하여 추정되는 실제 배기풍량(Q2')이 실제 급기풍량(Q2)과 동일한 풍량이 될 때까지 배기팬(26)의 속도제어전압을 점진적으로 변화시킨다.
이와 같이 배기 실제풍량(Q2')을 급기 실제풍량(Q2)과 동일한 풍량이 되도록 설정하고, 급기팬(25)이 가동중인 상태에서 배기팬(26)을 추가로 함께 가동시키게 되면, 실내 누기량에 의한 영향으로 도 3에서 ②로 표기된 급기 실제풍량(Q2)은 ③으로 표기된 변경된 급기 실제풍량(Q3)으로 변하게 되는데, 상기 변경된 급기 실제풍량(Q3)은 급기 풍압센서(110)에서 측정되는 급기 압력과 급기팬 P-Q 선도를 이용하여 추정한다(S5).
이와 같이 변경전의 급기 실제풍량(Q2)과 변경후의 급기실제풍량(Q3)의 차이로부터 실내 누기량(△Q=Q3-Q2)을 예측한다(S6).
상기 실내 누기량(△Q)이 예측되면, 변경된 급기 실제풍량(Q3)에 실내 누기량(△Q)을 보상하여 운전풍량(Q4=Q3+△Q)을 설정한다(S7).
다음으로, 도 3에서 ③으로 표기된 변경후 급기 실제풍량(Q3)이 ④로 표기된 운전풍량(Q4)에 도달하도록 급기팬(25)의 속도제어전압을 가변시킨다(S8).
상기와 같이 본 발명에서는 환기장치(20)의 급기 압력과 배기 압력을 이용하여 실내 누기량을 추정하고, 실내 누기량을 보상한 운전풍량(Q4)을 충족하도록 급기팬(25)의 운전점을 설정함으로써, 주방후드(30)와의 연동 없이 환기장치(20) 자체적으로 실내 누기량을 추정하여 실내풍량을 최적으로 제어할 수 있다. 또한, 주방후드(30)의 작동 시 주방후드(30)와 관계 없이 실내 누기량을 예측하여 환기장치(20)를 원하는 최적의 풍량으로 제어할 수 있다.
이와 같이 실내 누기량(△Q)을 보상한 운전풍량(Q4)을 충족하도록 급기팬(25)을 가동시킴으로써, 환기 시스템에서 급기팬(25)과 배기팬(26)이 가동되는 환기모드 시에는 배기팬(26)을 통하여 실내공기가 실외로 원활하게 배기되어 환기 성능을 높일 수 있다.
또한, 누기량을 보상한 운전풍량(Q4)을 충족하도록 급기팬(25)을 가동시킴으로써, 환기 시스템에서 급기팬(25)과 주방후드(30)가 가동되는 요리모드 시에는 주방후드(30)를 통하여 오염물질을 포함한 실내공기가 실외로 원활하게 배기되어 실내공기를 쾌적한 상태로 유지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
1 : 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치
21 : 급기덕트 22 : 급기구
23 : 배기덕트 24 : 배기구
25 : 급기팬 26 : 배기팬
30 : 주방후드 110 : 급기 풍압센서
120 : 배기 풍압센서 200 : 제어부
310 : 배기팬 속도제어전압 조절부
320 : 급기팬 속도제어전압 조절부

Claims (8)

  1. 환기장치의 급기 압력을 측정하기 위한 급기 풍압센서;
    환기장치의 배기 압력을 측정하기 위한 배기 풍압센서; 및
    환기장치의 배기팬 가동 전에 환기장치의 급기팬을 기준풍량으로 운전되도록 가동시켜 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 실제풍량을 취득하고, 상기 배기 풍압센서에서 측정된 배기 압력에 대응하는 배기의 실제풍량이 상기 급기의 실제풍량과 일치되도록 상기 배기팬을 가동한 상태에서, 상기 급기 풍압센서에서 측정된 급기 압력에 대응하는 급기의 변경된 실제풍량을 취득하고, 상기 변경 전후의 급기의 실제풍량의 차이값으로부터 실내 누기량을 예측한 후, 상기 실내 누기량을 보상한 급기의 운전풍량을 설정하는 제어부;
    를 포함하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기의 실제풍량이 상기 급기의 실제풍량과 일치되도록 상기 배기팬의 속도제어전압을 조절하기 위한 배기팬 속도제어전압 조절부를 더 포함하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 운전풍량으로 급기되도록 상기 급기팬의 속도제어전압을 조절하기 위한 급기팬 속도제어전압 조절부를 더 포함하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 급기의 변경 전후의 급기의 실제풍량을 급기팬의 정압 및 풍량 관계 데이터로부터 취득하여 상기 실내 누기량을 예측하는 것을 특징으로 하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 장치.
  5. a) 급기팬을 기준풍량으로 가동하는 단계;
    b) 급기 압력을 측정하여 급기 실제풍량을 추정하는 단계;
    c) 상기 급기 실제풍량과 배기 실제풍량이 동일한 풍량이 되도록 배기팬을 가동하는 단계;
    d) 급기 압력을 측정하여 변경된 급기 실제풍량을 추정하는 단계;
    e) 변경 전후의 급기 실제풍량의 차이로부터 실내 누기량을 예측하는 단계;
    f) 실내 누기량을 보상한 급기의 운전풍량을 설정하는 단계;
    를 포함하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 a) 단계는 환기장치의 배기팬이 가동하지 않는 상태에서 상기 급기팬만이 가동되는 것을 특징으로 하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 c) 단계는 상기 배기팬의 속도제어전압의 조절에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 f) 단계에서 설정된 급기의 운전풍량을 충족하도록 상기 급기팬의 속도제어전압을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누기량 예측 및 실내풍량 제어 방법.
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