A Study on the Development of Heat-Recovery Ventilator for Preventing Freezing in a Cold Weather

Computational fluid dynamics was used to develop a heat-recovery ventilator for preventing freezing in cold weather. An optimal internal return damper was applied, and a prototype was made for frost and freezing experiments. A total of 16 models were used to design the optimal internal return damper with the maximum exhaust recirculation ratio. The exhaust recirculation ratio of the exhaust air to the outdoor air was 59.9-62.3%. The tests showed that frost and freezing did not occur at outdoor air temperatures of $-15^{\circ}C$ or higher in both exhaust recirculation operation and normal operation. However, at an outdoor air temperature of $-20^{\circ}C$, no freezing occurred in the outdoor air area when the internal return damper was opened by 45 degrees. Heat recovery ventilators for preventing cold weather frost and freezing should be operated in two operation modes: normal and exhaust recirculation mode. An operating algorithm was developed for the heat-recovery ventilator operating in normal mode when the outdoor temperature is higher than $-15^{\circ}C$ and recirculation mode when the temperature is lower.

혹한기 결빙 방지를 위한 열회수형 환기장치 개발에 관한 연구

본 연구는 혹한기 결빙 방지를 위한 열회수형 환기장치의 개발에 관한 연구로써, 개발에 필요한 내부 리턴 댐퍼를 최적화하여 적용하기 위하여 전산유체해석(Computational Fluid Dynamics)을 수행하였고 이를 바탕으로 실험을 위한 시제품을 만들어 혹한기 결로 및 결빙실험을 수행하였다. 배기 재순환 비율이 최대가 되는 최적의 내부 리턴 댐퍼를 설계하기 위하여 총 16 model의 전산유체해석을 수행하였다. 전산유체해석 결과 외기에 대한 배기 재순환 비율은 59.9% ~ 62.3%로 나타났다. 외기온도(Outdoor Air Temperature)가 $-15^{\circ}C$ 이상에서는 배기 재순환 운전과 통상 운전 모두 결로와 결빙이 발생하지 않았다. 그러나 외기온도가 $-20^{\circ}C$에서는 내부 리턴 댐퍼를 $45^{\circ}$ 열어 배기 재순환 운전을 하여야 결로와 결빙이 발생하지 않았다. 혹한기 결빙 방지를 위한 열회수형 환기장치는 외기온도에 따라 통상 운전 모드와 배기 재순환 운전 모드의 두 가지 운전모드로 운전하여야 한다. 외기온도가 $-15^{\circ}C$보다 높을 경우에는 통상 운전 모드로 작동하고 외기온도가 $-15^{\circ}C$보다 낮을 경우에는 재순환 운전 모드로 작동하는 열회수형 환기장치의 운전 알고리즘을 개발하여 적용하였다.