KR100388376B1 - 실내환기조정방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 실내의 점유자의 움직임의 수가 소정 시간동안 카운트되고, 이로부터 점유자의 활동 및 점유자의 수와 관련된 데이터가 추론되고, 이 데이터를 사용하여, 측정된 활동과 동일한 방향으로 공기 흐름 단면을 직접 변화시켜 해당 실내의 환기장치의 유량을 변화시킨다. 곡선(4)은 시간(가로 좌표)과 측정된 활동률(세로 좌표)의 함수로서 실내에 대한 환기율을 나타낸다.

Description

실내 환기 조정방법 및 장치
본 발명은 실내 환기를 조정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 점유율이 가변적인 실내, 즉, 대형 사무실, 회의실, 레스토랑, 거실 등의 환기를 조정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종전에는, 사무실이 연속적인 방식으로 환기되었고, 에너지 비용의 상승으로 인하여, 환기장치에 장착된 시계의 도움으로 근무 시간에 따라 환기 시간이 제한되었으며, 최근에는, 방마다 개별적으로 공기 유량을 온(on) 모드(정규 환기) 또는 오프(off) 모드(환기 없음)로 설정하기 위해 사무실 내의 사람의 유무를 고려하였다.
또한, 방의 점유자의 실제 인원수의 함수로서 공기 유량을 조정하기 위해, 대형 방의 경우 방으로 들어가는 사람의 수를 카운트하는 시스템도 제안되어 있다.
또한, 환기시킬 방 내의 이산화탄소(CO2) 비율(점유자의 호흡에 비례하는)의 측정에 의존하는 유량 제어 기술도 있지만, 이산화탄소 비율의 측정은 대형 방에서만 경제적으로 가능하고, 또한 이런 타입의 제어는 환기를 시작하기 전에 한계를 넘는 것을 기다리고 이러한 수준이 계속적으로 유지되기 때문에 이산화탄소 비율을 오히려 높게 한다.
사람의 수를 카운트하는 기술은 점유자가 방에 들어가자마자 환기가 시작되게 하기 때문에 보다 바람직하지만, 이 기술은 비교적 무거운 장비, 각종 통기구의 배선 계통 및 문의 카운트 관문과의 접속을 필요로 하므로, 이것도 역시 비교적 큰방을 위해 설계되는 것이고 비용이 많이 든다.
점유자의 유무의 함수로서 작은 사무실을 온· 오프 제어하는 기술이 전적으로 바람직하지만, 그 기술이 너무 조잡하기 때문에 큰 방에 대해서는 오히려 부적합하다.
본 발명의 목적은, 점유율, 즉, 점유자의 수와 그들의 활동률이 가변적인 평균 크기의 방의 환기를 제어하는 기술을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 실내 환기 조정방법은, 실내의 점유자의 움직임 수를 소정시간동안 카운트하고, 이 움직임 수로부터 점유자의 활동 및 점유자의 수와 관련된 데이터를 추론하고, 이 데이터에 의거하여, 측정된 활동과 동일한 방향으로 실내환기장치의 공기 흐름 단면을 직접 변화시켜 그 환기장치의 유량을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
움직임 수의 카운트는 적외선 방사형의 수동 센서(passive sensor)와 같은 초전(焦電) 검출기(pyro-electric detector) 및/또는 실내를 여러 구역으로 분리하기 위한 다중 렌즈에 의해 이루어진다.
따라서, 환기 필요조건이 점유자의 활동률을 판독함으로써 전달된다. 동일한 주어진 시간동안 많은 활동이 카운트될 수록, 방안에 많은 사람이 존재하는 것으로 추정될 수 있고, 보다 많은 유량이 요구된다. 역으로, 움직임 수가 감소함에 따라, 환기 유량이 감소된다.
이 기술은 주어진 순간에서는 아주 정확하지는 않지만, 실내의 환기는 농도가 느리게 변하는 오염물질을 제거하도록 설계되기 때문에 이 기술은 유효하다. 주어진 순간에는, 얻어진 유량이 일정한 환기에 이론적으로 필요한 유량보다 낮을 지라도, 현상의 관성에 의해, 일반적으로는(그리고 평균적으로는) 공기의 질은 정해진 한계 이상으로 유지된다.
동일한 이유로, 실시간으로 움직임의 수에 따르는 것은 불필요하다. 주어진시간에 걸친 통합으로 충분하다. 즉, 실내의 용적과 오염물질의 약한 유리(遊離)에 기인한 관성이 주어진다면, 통합 시간으로는, 30분 이내, 바람직하게는, 1∼15분이 적합하다. 사실, 그 시간이 너무 짧으면, 시스템의 응답에 불안정성이 존재한다. 즉,활동률 판독이 매우 가변적이고, 얻어진 레벨은 신뢰할수 없다. 다른한편, 너무 긴 시간은 필요조건에 신속하게 부합되는 응답을 얻을 수 없게 한다.
움직임 수의 이러한 통합은 2가지 방식으로 행해진다. 즉, 한편으로는, 움직임이 검출된 때, 카운터가 증분(增分)되어, 크기가 큰 하나의 움직임이 카운터를 포화시키고 활동 측정치를 왜곡하는 것을 피하기 위해 아주 짧은 시간(수 초)동안 검출을 불가능하게 한다. 또한, 검출 불능으로 함이 없이, 이 기간동안의 검출 수에 관계없이 단일 유닛에 의해 규칙적인 간격(30초 이내)으로 카운터를 증분시키는 것도 가능하다. 다른 한편으로는, 공기 유량 응답을 확립하기 위해 카운터가 규칙적인 간격(30분 이내)으로 판독되고, 새로운 측정을 위해 카운터가 0(제로)으로 리셋(rcset)된다.
이렇게 하여 일정 기간동안의 활동 레벨이 감지되었을 때, 이 레벨에 의존적이고 환기 유량에 대응하는 전기 출력이 조정된다. 이 가변적인 전기 출력은 (최소/최대) 한계를 가지고 또는 전체 활동 범위에 걸쳐 선형이거나 비선형이고, 증가하거나 감소하고, 연속적이거나 단계적일 수 있다.
선형 또는 비선형의 출력은 전체 측정 범위에 걸쳐 동일한 비례를 가질 수없게 한다. 예를 들어, 첫 번째 점유자로부터 제공되는 오염을 고려한 후 슬라이딩 레벨로 추가 사람만을 고려한 환기 레벨이 제공될 수 있다(예를 들어, 40 + 30=70, +20 = 90, + 10 = 100).
연속 출력 또는 단계적 출력의 선택은 요구에 따르는 장치의 응답의 정확성과 활동 카운터의 신뢰성의 정도에 따른다. 대체로 알려진 방의 조정되지 않은 표준 장치는 10%내의 매우 정확한 결과를 제공하지 않고, 너무 정확한 종속을 바라는 것은 잘못이다. 환기와 관해서는, 10∼20 m3/h 정도의 정확성이 아주 적절하다.
한계는, 예를 들어, 건물에 기인한 오염물질을 제거하는 최소 유량 내에 포함된 낮은 활동률을 무시할 수 있게 한다.
전기 출력은 통합 기간 중에 측정된 활동률의 레벨, 즉, 최대 변화율, 지연의 도입 또는 확인의 도입과 직접 연계되거나 연계되지 않을 수 있다.
최대 변화율은 환기 유량의 변화의 상승 또는 저하가 제한된 기울기로만 행해질 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, 활동률 레벨이 20 내지 70%이고 유량변화의 상승 중의 최대 기울기가 15%인 경우, 20 내지 70%의 출력 레벨(선형인 때)을 취하기 위해서는 4개의 연속적인 명령(20 내지 35, 35 내지 50, 50 내지 65, 65내지 70)이 필요하다.
지연이 도입되는 경우, 측정된 활동률 레벨에 대한 응답이 측정 후 약간의 시간을 두고 행해진다. 예를 들어, 활동률이 상승할 때는, 출력에서의 레벨이 그것에 직접 추종하여 증가하고, 역으로, 활동률이 감소할 때는, 응답이 수 분 만큼(또는 수 측정치만큼) 지연된다.
확인이 도입되는 경우에는, 활동률 측정의 관찰된 변동을 고려하기 전에, 여러 동일한 측정을 기다린다. 이것에 의해, 예를 들어, 사무실내에서의 우편물의 분배와 같은 실내 사용을 무시할 수 있게 된다.
이 시스템을 위한 논리(logic)는 복잡한 처리를 요하지 않는 응용 분야를 위한 하드웨어 장치에 의해 실행되거나 또는 다른 응용 분야를 위한 프로그램된 장치(소프트웨어 및 마이크로프로세서)에 의해 실행될 수 있다.
특별한 응용의 경우에는, 시스템의 "학습"에 의지할 수 있다. 즉, 응답의 값이 시행(trial)을 통해, 예를 들어, n명의 사람이 홀(hall)을 통해 걷는 것과 같은 공지의 활동률 값과 연관되고, 이것에 의해, 표준 하드웨어의 한계를 벗어난 매우 특별한 요구조건에 응답할 수 있게 된다.
환기 터미널은 관찰된 활동률 레벨의 함수로서 방으로부터 유출되거나 유입되는 공기의 유량을 조정할 수 있게 하는데, 이것은 그 유량을 제공하는 거의 일정한 압력으로 공기 덕트 내의 멤브레인(membraue)을 팽창시키거나 플랩(flap)의 위치를 조정하는 것이다. 멤브레인 또는 플랩의 위치는, 예를 들어, 팽창에 의해 플랩을 구동시키는 멤브레인 또는 백(bag)에 보내지는 압력을 조정하는 피스톤을 위치결정하는 활동률 레벨에 의해 결정되며, 그 플랩은 또한, 작동 시간이 일정 정지점에 대하여 변경되거나 작동이 플랩의 위치에 대한 정보 피이드백(feedback)과 관련되는 모터에 의해 작동될 수도 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 방법을 실행하기 위한 장치는, 실내의점유자의 움직임 수를 카운트하기 위한 장치와, 단위시간당 움직임 수를 카운트하고, 도관 네트워크(network) 내의 압력이 안정되게, 즉, 1 내지 4의 비율 내로 유저될 수 있게 하도록 환기장치 및 도관 네트워크와 연관된 환기 단면을 감소시키기 위한 부재를 제어하는 수단에 직접 작용하는 출력신호 형태의 설정점(setpoint)을 계산하는 처리 블록을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 실내 환기 조정 방법 및 장치의 여러 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
제 1 도에서, 부호 1, 2, 3으로 나타낸 것과 같은 점들은 실내에서 측정된 활동률, 즉, 가로 좌표(0에서 30까지)에 나타낸 시간단위당 좌측 세로 좌표(0에서 48까지)에 나타낸 움직임의 수를 나타낸다. 그 시간단위는 임의의 값의 증분(增分)이다.
움직임의 카운트는 수 초(예를 들어, 10초) 정도의 주기로 주기적으로 행해지고, 이 카운트된 움직임의 수가 카운터를 증분시키는데 사용된다. 카운터는 수초(예를 들어, 10초) 정도의 일정 간격으로 판독되며, 이 판독된 간은 실내의 점유유형에 의존적인 미리 기록된 값과 비교되어 출력신호를 생성하고, 한편, 카운터는0으로 리셋(reset)된다.
그 출력신호에 의해 해당 실내에 대한 환기 유량이 조정된다. 이 유량이 부호 4로 나타낸 실선 도표 또는 부호 5로 나타낸 점선 도표로 나타내어져 있고, 이들 도표는 가로 좌표(0에서 30까지)에 나타낸 시간단위당 우측 세로 좌표(0에서 100%까지)에 나타낸 공기 덕트 내의 플랩(flap)의 개방률을 제공한다. 도표 4는 지연이 없는 작동(즉, 지연 없이 즉시 유량을 감소시키는 작동)에 해당하고, 도표 5는 하향 도표에 3개 시간단위 만큼의 지연을 가지는 작동(즉, 3개 시간단위 만큼 지연시켜 유량을 감소시키는 작동)에 해당하며, 도표 5에서는, 지연에 의해, 예를들어, 도표 4의 오목부(4a)를 제거함으로써 변화가 매끈하게 되는 것을 볼 수 있다.
이 차이를 제 2 도와 제 3 도에서 더욱 분명하게 볼 수 있다. 도표 4 및 5(제 1 도)의 지역을 나타내는 빗금 영역이 송출되는 공기의 용적(유량과 시간을 곱한 것)에 비례한다고 하면, 지연이 없는 작동 모드(도표 4로 나타낸)(제 2 도)는 지연이 있는 작동 모드(도표 5로 나타낸)(제 3 도)보다 적게 공기를 소비하지만, 후자의 작동 모드는 공기 덕트의 플랩의 폐쇄를 지연시켜 잔류 오염을 제거함으로써 다음의 실내 장기 점유를 위한 더욱 양호한 쾌적함을 제공한다.
제 4 도는 본 발명에 따른 장치의 작동을 위한 블록들, 즉, 환기시킬 방을 여러 구역으로 분리하는 다중 렌즈를 통해 움직임을 검출하는 검출 블록(6)과, 단위시간당 검출 수를 카운트하고 출력신호(8) 형태의 설정점(setpoint)을 계산하는 처리 블록(7)을 개략적으로 나타낸다.
제 5 도는 2가지 방식으로 작동할 수 있는 타이머(개방 루프)와 연결된 전기 모터(11)에 의해 공기 덕트(10)내에서 작동하는 플랩(flap)(9)을 나타낸다. 이 구조에서는, 플랩(9)이 폐쇄된 후, 출력신호(8)에 따른 시간동안 모터(11)에 역전압이 인가되어 그 플랩을 필요한 만큼 개방시키거나, 또는 플랩(9)의 이전의 위치가 알려진 상태에서, 출력신호(8)에 따른 시간동안 전압이 필요한 방향으로 인가되어플랩의 새로운 위치를 얻도록 한다.
제 6 도는 플랩의 위치를 모사(模寫)하는 장치, 예를 들어, 전위차계(14)와 연결된 전기 모터(13)에 의해 구동되는 플랩(12)을 나타낸다. 플랩의 위치를 변경하기 위해서는 필요한 방향(플랩의 현 위치에 따라)으로 전압이 인가되고, 원하는 위치에 도달되었을 때 모터를 정지시키는 정보 피이드백이 처리 카드에 제공된다.
제 7 도는 2가지 변형례를 포함하는 본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 것으로, 여기서는, 내부 압력이 가변적인 가요성 주머니(15)가 공기채널(16)을 많거나 적게 차단하거나, 또는 내부 압력이 가변적인 가요성 주머니(17)가 공기 채널(19) 내에 설치된 플랩(18)을 구동시켜 흐름 단면을 조정함으로써 공기 유량을 조정한다.
가요성 주머니(15, 17)의 가변적인 내부 압력은 2개의 압력 탭(tap)(21, 22)(통기구의 하류측과 상류측의)에 대한 피스톤(20)의 위치에 의해 생성된다. 이 위치에 의해 2개의 극단 압력들 사이 중간의 압력을 얻을 수 있고, 이 중간 압력이 가요성 주머니에 전달된다.
피스톤(20)의 위치는 2개의 캡슬(23, 24)에 공급되는 설정점에 의해 주어지며, 이들 캡슐은 변형 가능한 얇은 벽을 가지고 기밀(氣密)되어 있으며, 전기 가열요소를 구비하고 있다. 이 가열요소에 전압을 인가함으로써, 캡슐 내에 수용된 공기가 가열되어 팽창함으로써 상기 얇은 벽을 변형시켜 피스톤을 구동시킨다. 양측 가열요소에 동시에 전압(또는 전류)을 인가하면 피스톤을 매우 정확히 위치결정시킬 수 있고, 따라서 원하는 압력을 얻을 수 있다.
모든 경우에, 본 발명에 의하면, 도관들의 네트워크(network) 내에서 환기의 면에서 상당히 안정한 압력이 보장될 수 있다. 즉, 과압력이 1 내지 4의 비율 내로, 예를 들어, 50 내지 200 파스칼 내로 유지된다.
변동률을 제한하여 환기 유량의 조정을 매끈하게 하는 것은 유량 변동의 급등을 방지한다.
마찬가지로, 카운트 평균에 의해 조정을 매끈하게 하는 것은, 사람수의 뚜렷한 변화 없이도 급등의 위험이 종종 일어나는 경우(예를 들어, 누군가 때때로 일어나 흑판으로 가는 회의실의 경우)에 특히 유익하다.
유리한 변형례에서는, 오염 증가에 신속히 적응하기 위한 유량 증가에 의한 신속한 변동과, 실내의 기존 점유자에 남아 있는 오염을 제거하기 위한(예를 들어, 식사자가 식사 후에 흡연하게 되는 레스토랑에서) 유량 감소의 지연을 가지는 느린 변동의 복합 응답이 사용된다.
마지막으로, 확인이 있는 작동 모드는 큰 급등을 매끈하게 하고, 사소한 일(예를 들어, 사무실내에서의 우편물의 분배)을 무시할 수 있게 한다.
물론, 본 발명에 따른 장치가 수동 제어기를 구비하는 것도 여전히 유리하다.
제 1 도는 본 발명의 방법의 원리를 나타내는 도표로서, 이 도표에서, 좌측 세로좌표에 움직임의 수가 나타내어지고, 우측 세로 좌표에 공기 유량이 나타내어지고, 가로 좌표에는 시간이 나타내어져 있다.
제 2 도 및 제 3 도는 제 1 도의 2개의 구역을 각각 나타내는 도표로서, 이들 구역은 송출되는 공기의 용적에 비례한다.
제 4 도∼제 7 도는 본 발명에 따른 환기 조정 장치의 여러 실시예의 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
6: 검출 블록 7: 처리 블록 8: 출력신호
9, 12: 플랩 10: 공기 덕트 11, 13: 전기 모터
14: 전위차계 15, 17: 가요성 주머니 16, 19: 공기 채널
18: 플랩 20: 피스톤 21, 22: 압력 탭(tap)
23, 24: 캡슐

Claims (10)

  1. 실내의 점유자의 움직임 수를 소정 시간동안 카운트하고, 이 움직임 수로부터 점유자의 활동 및 점유자의 수와 관련된 데이터를 추론하고, 이 데이터에 의거하여, 측정된 활동과 동일한 방향으로 실내 환기장치의 공기 흐름 단면을 직접변화시켜 그 환기장치의 유량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 움직임 수의 카운트는 적외선 방사형의 수동센서와 같은 초전 검출기(pyro-electric detector) 또는 실내를 여러 구역으로 분리하기 위한 다중 렌즈에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 움직임 수의 카운트가 30초 이내의 주기로 주기적으로 행해지고, 이 카운트된 움직임 수가 카운터를 증분(增分)시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 카운터가 30분 이내의 규칙적인 간격으로 판독되고, 그 판독된 값은 실내의 점유 유형에 따른 미리 기록된 값과 비교되어 출력신호를 생성하고, 각각의 판독 후에 카운터가 0으로 리셋되는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 출력신호가, 소정의 판독 횟수에 걸친 평균, 중요하지 않은 판독치의 폐기, 또는 지연의 도입에 의거하여 상기 카운터의 1회 이상의 판독치를 고려하면 정해지는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 출력신호가, 환기시킬 실내의 특성 및 관련 조정 하드웨어의 선형성, 연속성, 변동률과 같은 특성의 함수로서 처리되는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정방법.
  7. 제 1 항의 방법을 실행하기 위한 실내 환기 조정장치로서, 실내의 점유자의 움직임 수를 카운트하기 위한 장치(6)와, 단위시간당 움직임 수를 카운트하고, 도관들의 네트워크 내의 압력이 안정되게, 즉, 1 내지 4의 비율 내로 유지될 수 있게 하도록 환기장치 및 상기 도관들의 네트워크와 연관된 환기 단면을 감소시키는 부재를 제어하는 수단에 직접 작용하는 출력신호(8) 형태의 설정점을 계산하는 처리 블록(7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정장치 .
  8. 제 7 항에 있어서, 환기 단면을 감소시키는 상기 부재가 상기 도관 내에 배치되고, 모터(11, 13)에 의해 제어되는 가변적인 위치를 가지는 플랩(9, 12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 환기 단면을 감소시키는 상기 부재가 상기 도관 내에 배치되고, 가변적인 내부 압력을 가지고 플랩(18)과 연결되거나 연결되지 않은 변형 가능한 주머니(15, 17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정장치.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 환기 단면을 감소시키는 상기부재가 최대 유량의 각각 10 내지 20%의 15 내지 50 m3/h의 일정 증분으로 100 내지 500 m3/h의 최대 유량을 송출하는 것을 특징으로 하는 실내 환기 조정장치.
KR1019950050414A 1994-12-15 1995-12-15 실내환기조정방법및장치 KR100388376B1 (ko)

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