KR100722008B1 - Building envelope system - Google Patents

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KR100722008B1
KR100722008B1 KR1020060002624A KR20060002624A KR100722008B1 KR 100722008 B1 KR100722008 B1 KR 100722008B1 KR 1020060002624 A KR1020060002624 A KR 1020060002624A KR 20060002624 A KR20060002624 A KR 20060002624A KR 100722008 B1 KR100722008 B1 KR 100722008B1
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KR1020060002624A
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박철수
김광우
여명석
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박철수
김광우
여명석
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Abstract

건축물의 외피 시스템이 개시된다. 외피 또는 실내에 결합되는 센서부와, 센서부로부터 전송된 제1 신호에 대응하여 환기부 및 차광부의 작동정도를 제어하는 제어부와, 제어부로부터 전송된 제2 신호에 대응하여 환기부 및 차광부를 작동시키는 구동부를 포함하되, 제어부는 제1 신호를 수신하는 수신부와, 제1 신호에 대응하여 환기부 및 차광부의 작동정도를 계산하는 연산부와, 연산부의 계산 결과에 대응하여 제2 신호를 발생시키는 출력부를 포함하며, 제어부는 센서부 또는 구동부와 네트워크로 연결되는 건축물의 외피 시스템은, 실외와 실내의 환경조건과 사용자의 기호에 따라 실시간으로 건축물 외피 시스템을 제어할 수 있고, 열, 빛, 음, 공기 환경을 모두 고려하여 제어할 수 있으며, 이에 따라 건물의 실내에 최적의 쾌적조건을 생성하도록 할 수 있으며, 에너지 낭비를 최소화할 수 있다.An envelope system of a building is disclosed. A sensor unit coupled to the outer shell or the room, a control unit controlling an operation degree of the ventilation unit and the light shielding unit in response to the first signal transmitted from the sensor unit, and a ventilation unit and the light shielding unit in response to the second signal transmitted from the control unit. And a driving unit for operating the control unit, wherein the control unit includes a receiving unit for receiving the first signal, an calculating unit calculating an operation degree of the ventilation unit and the light shielding unit in response to the first signal, and generating a second signal in response to the calculation result of the calculating unit. Including the output unit to control, the control unit is a building skin system connected to the sensor unit or the driving unit network, the building can be controlled in real time according to the environmental conditions of the outdoor and indoor and the user's preferences, heat, light, Well, it can be controlled in consideration of all the air environment, and thus it is possible to create the optimal comfort conditions in the building's interior, and minimize energy waste. can do.

외피, 네트워크, 차광부, 환기부 Sheath, Network, Shading, Ventilation

Description

건축물의 외피 시스템{BUILDING ENVELOPE SYSTEM}Building envelope system {BUILDING ENVELOPE SYSTEM}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건축물 외피 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도.1 is a flow chart showing a control method of the building envelope system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건축물 외피 시스템의 구성을 나타낸 개념도.Figure 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the building envelope system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 센서부 10 : 제1 외피1: sensor unit 10: first shell

12 : 제1 환기댐퍼 14 : 제1 환기댐퍼 구동부12: first ventilation damper 14: first ventilation damper drive unit

20 : 제2 외피 22 : 제2 환기댐퍼20: second shell 22: second ventilation damper

24 : 제2 환기댐퍼 구동부 30 : 중공층24: second ventilation damper drive unit 30: hollow layer

32 : 루버 34 : 루버 구동부32: louver 34: louver drive unit

40 : 제어부 42 : 단말기40: control unit 42: terminal

본 발명은 외피 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축물의 외피 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a skin system, and more particularly to a skin system of a building and a control method thereof.

유리는 빛을 투과하는 건축 재료로서 현대 건축에서 필수불가결한 요소이며, 수많은 파사드의 형태로 모든 건물에서 사용되고 있다. 그러나 유리는 일반적으로 사용되는 건축 요소에 비해 두께가 얇아 열관류율이 높으므로, 자연채광과 조망을 제공하는 순기능과 함께 냉난방 부하를 증가시키는 역기능도 가지고 있다. 또한, 과도 냉난방 부하 이외에도 일사투과로 인한 열적 불쾌감, 글레어(glare) 등 시각적 불쾌감의 원인이 되기도 한다.Glass is a light-transmitting building material, an indispensable element in modern architecture, and is used in all buildings in the form of numerous facades. However, because glass is thinner than commonly used building elements and has a high heat transmission rate, glass also has a reverse function of increasing cooling and heating loads along with a net function of providing natural light and view. In addition to the excessive heating and heating load, it may also cause visual discomfort such as thermal discomfort and glare due to solar radiation.

파사드에서의 이러한 문제점을 극복하고자 다양한 형태의 차양장치와 파사드가 개발되어 왔다. 가장 발달된 한 형태의 파사드로서 일찍부터 이중외피가 도입되었는데, 이중외피는 일반적으로 실외에 면하는 외측 창과 실내에 면하는 내측 창, 그리고 그 둘 사이에 형성되는 중공층(中空層)으로 구성된다. Various types of sunshades and facades have been developed to overcome these problems in the facade. One of the most advanced forms of facade was the early introduction of double skins, which typically consist of an outer window facing the outdoors, an inner window facing the interior, and a hollow layer formed between the two. .

외측 창과 내측 창에는 개구부(開口部)와 환기댐퍼를 두어 개구부의 개구율을 조절할 수 있게 하고, 중공층에는 차양장치를 두어 일조 및 일사의 유입을 조절할 수 있게 한다. 일반적으로 외측 창에는 개구부가 상부와 하부에 나누어 배치되어 있다.Outer and inner windows are provided with openings and ventilation dampers to control the opening ratio of the openings, and hollow layers are provided with sunshades to control the inflow of sunshine and solar radiation. Generally, the opening is divided into the upper part and the lower part of the outer window.

난방기에는 외측 창과 내측 창의 모든 개구부를 닫고 차양장치가 흡수하고 방출하는 일사 에너지가 중공층의 온도를 증가시켜 실내에서 실외로의 열손실을 감소시킨다. In the heater, all the openings of the outer and inner windows are closed, and the solar energy absorbed and emitted by the sunshade increases the temperature of the hollow layer to reduce heat loss from indoors to outdoors.

냉방기에는 중공층의 차양장치가 일사 에너지를 흡수하고 중공층에서 방출하 면서 중공층 내에는 열적 부력이 형성되는데, 외측 창의 상부 및 하부 개구부를 개방하면 중공층 내의 열적 부력에 의해 더운 공기가 상부 개구부로 배출되고, 하부 개구부에서는 상대적으로 시원한 실외 공기가 유입되어 실내로의 일사 에너지 유입을 막는다.In the air conditioner, the hollow layer shade absorbs solar energy and releases it from the hollow layer, and thermal buoyancy is formed in the hollow layer. When the upper and lower openings of the outer window are opened, hot air is opened by the thermal buoyancy in the hollow layer. And cool air is introduced from the lower opening to prevent solar energy from entering the room.

그러나 이중외피 시스템과 같은 종래의 건축물 외피 시스템은 그 제어에 있어서 시스템의 동적 모델(dynamic model)에 기반하지 않고, 단순한 관행에 의존한다는 문제가 있다. 건축물 외피 시스템은 실외와 실내의 변수에 따라 다르게 제어되어야 하지만, 재실자가 없는 경우, 또는 재실자가 올바른 제어 상태를 판단할 수 없는 경우에는 이중외피 시스템이 올바르게 제어되지 않는 문제가 있다.However, conventional building envelope systems, such as double skin systems, have a problem that their control is not based on the dynamic model of the system, but on simple practices. The building envelope system should be controlled differently according to outdoor and indoor variables, but there is a problem in that the double envelope system is not properly controlled when there are no occupants or when the occupants cannot determine the correct control state.

또한, 재실자가 올바른 제어 상태를 판단할 수 있다고 하더라도, 재실자의 필요에 따라 즉각적인 제어가 이루어지지 않고 시간이 경과되면, 특성 시각에서 올바른 것으로 판단되었던 제어 상태가 그렇지 않은 상태로 변하게 됨으로써 에너지 낭비가 불가피하다는 문제가 있다. 이와 같은 경우 이중외피 시스템은 오히려 과다한 에너지 낭비를 초래하고 불쾌한 실내 환경을 생성할 수도 있다는 문제가 있다.In addition, even if the occupants can determine the correct control state, if time passes without immediate control according to the needs of the occupants, the control state, which was determined to be correct at the characteristic time point, is changed to an unavoidable state. There is a problem. In such cases, the problem is that the double skin system may cause excessive energy waste and create an unpleasant indoor environment.

이에 더해, 종래 건축물 외피 시스템 제어방법들은 한 가지 환경 분야, 일반적으로 열 환경 측면만의 접근방법을 고려한다는 문제가 있다. 파사드는 열, 빛, 음, 공기 환경 모두와 관계되기 때문에, 이중 하나의 환경 분야에서만 유리한 제어 상태는 많은 경우 다른 분야에서 불리하게 작용하는 것이 불가피하다. In addition, conventional building envelope system control methods have a problem in that they consider an approach in one environmental field, generally in terms of thermal environment. Since the facade is concerned with all of the heat, light, sound and air environments, a controlled state which is advantageous only in one environmental field is in many cases inevitable in other fields.

예를 들어, 난방기에는 열환경 측면에서 볼 때 난방부하를 줄이기 위해 차양장치를 거두어 일사 유입을 최대화하는 것이 유리하지만, 이는 빛환경 측면에서 볼 때 난방기동안 태양의 고도가 낮기 때문에 많은 글레어를 발생시킨다는 문제가 있다.For example, in the case of a heater, it is advantageous to maximize the solar inflow by removing the sunshade to reduce the heating load in terms of the thermal environment, but this causes a lot of glare due to the low altitude of the sun during the heater in the light environment. there is a problem.

본 발명은 건물의 실내외의 환경조건과 건물의 사용자의 기호에 따라 실시간으로 건축물 외피 시스템을 제어할 수 있고, 열, 빛, 음, 공기 환경을 모두 고려하여 제어할 수 있으며, 이에 따라 건물의 실내에 최적의 쾌적조건을 생성하도록 하는 건축물 외피 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention can control the building envelope system in real time according to the environmental conditions of the interior and exterior of the building and the user's preference of the building, can be controlled in consideration of all the heat, light, sound, air environment, accordingly the interior of the building It is to provide a building envelope system and a control method for creating an optimal comfort conditions in the building.

본 발명의 일 측면에 따르면, 건축물에 있어서 환기부와 차광부가 설치되는 외피를 이용하여 실내 환경을 제어하는 시스템에 있어서, 외피 또는 실내에 결합되는 센서부와, 센서부로부터 전송된 제1 신호에 대응하여 환기부 및 차광부의 작동정도를 제어하는 제어부와, 제어부로부터 전송된 제2 신호에 대응하여 환기부 및 차광부를 작동시키는 구동부를 포함하되, 제어부는 제1 신호를 수신하는 수신부와, 제1 신호에 대응하여 환기부 및 차광부의 작동정도를 계산하는 연산부와, 연산부의 계산 결과에 대응하여 제2 신호를 발생시키는 출력부를 포함하며, 제어부는 센서부 또는 구동부와 네트워크로 연결되는 건축물의 외피 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, in a system for controlling the indoor environment by using an outer shell in which a ventilation unit and a light shielding unit are installed in a building, the sensor unit coupled to the outer shell or the room, and the first signal transmitted from the sensor unit A control unit for controlling an operation degree of the ventilation unit and the light blocking unit correspondingly, and a driving unit for operating the ventilation unit and the light blocking unit in response to the second signal transmitted from the control unit, wherein the control unit includes: a receiving unit receiving the first signal; A control unit for calculating an operation degree of the ventilation unit and the light shielding unit in response to the one signal, and an output unit for generating a second signal in response to the calculation result of the operation unit; An envelope system is provided.

센서부는 외부 온도, 외부 습도, 직달 일사량, 산란 일사량, 실외 조도,실내 온도, 실내 습도, 실내 조도, 및 외피의 상태변수 중 어느 하나 이상을 감지하는 것이 바람직하다.The sensor unit preferably detects at least one of external temperature, external humidity, direct solar radiation, scattering solar radiation, outdoor illuminance, indoor temperature, indoor humidity, indoor illuminance, and the state variables of the skin.

환기부는 실내와 실외 사이의 공기 유동이 가능한 하나 이상의 개구부 및 상기 개구부의 개방 정도를 조절할 수 있는 수단을 포함하고, 차광부는 외피의 실외측 또는 실내측에 설치되는 하나 이상의 차양장치를 포함하되, 차양장치는 태양광을 적어도 일부분 반사 또는 흡수하는 것이 바람직하다.The ventilator includes one or more openings through which air flows between the interior and the outside, and means for adjusting the opening degree of the opening, and the light shield includes one or more shade devices installed on the outdoor side or the indoor side of the shell, The device preferably reflects or absorbs at least a portion of sunlight.

제어부는 네트워크를 통해 웹서버(web server)와 결합되어 정보를 송신 및 수신할 수 있고, 구동부는 환기부 또는 차광부의 개폐기구(機構)에 결합되는 구동모터를 포함하는 것이 바람직하다.The control unit may be coupled to a web server through a network to transmit and receive information, and the driving unit may include a driving motor coupled to an opening / closing mechanism of the ventilation unit or the light shielding unit.

이하, 본 발명에 따른 건축물 외피 시스템의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the building envelope system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and duplicated thereto. The description will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건축물 외피 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a control method of a building envelope system according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 건축물의 외피 시스템을 제반의 실내외 조건을 바탕으로 실내의 다양한 환경 인자를 통합적으로 고려하여 제어함으로써, 사용자의 기호에 가장 잘 부합하는 쾌적 환경을 제공하고 에너지 절약을 향상시키고자 한 것이다.The present invention aims to provide a comfortable environment that best fits the user's preferences and to improve energy savings by controlling the building envelope system of the building based on various indoor and outdoor conditions in an integrated manner.

본 발명에서 제어대상이 되는 건축물 외피 시스템은 환기부와 차광부가 설치되는 외피를 이용하여 실내 환경을 제어하는 시스템이며, 외피 또는 실내에 결합되 는 센서부와, 센서부로부터 전송된 제1 신호에 대응하여 환기부 및 차광부의 작동정도를 제어하는 제어부와, 제어부로부터 전송된 제2 신호에 대응하여 환기부 및 차광부를 작동시키는 구동부를 포함한다.The building envelope system to be controlled in the present invention is a system for controlling the indoor environment by using an envelope provided with a ventilation unit and a light shielding unit, the sensor unit coupled to the envelope or the room, and the first signal transmitted from the sensor unit. And a control unit for controlling an operation degree of the ventilation unit and the light blocking unit, and a driving unit for operating the ventilation unit and the light blocking unit in response to the second signal transmitted from the control unit.

제어부가 마이크로 프로세서의 형태로 형성된다고 할 때, 이를 장착한 컴퓨터 시스템이 건물에 설치되고, 입력수단, 환기부 및 차광부를 컴퓨터 시스템에 연결함으로써 파사드의 제어 시스템을 구성할 수 있다. When the control unit is formed in the form of a microprocessor, a computer system equipped with the control unit is installed in a building, and the control system of the facade can be configured by connecting the input unit, the ventilation unit, and the shielding unit to the computer system.

제어부는 제1 신호를 수신하는 수신부와, 제1 신호에 대응하여 환기부 및 차광부의 작동정도를 계산하는 연산부와, 연산부의 계산 결과에 대응하여 제2 신호를 발생시키는 출력부를 포함하며, 센서부 및/또는 구동부와 네트워크로 연결된다.The control unit includes a receiving unit for receiving a first signal, an calculating unit calculating an operation degree of the ventilation unit and the light shielding unit in response to the first signal, and an output unit generating a second signal in response to the calculation result of the calculating unit. It is networked with the sub and / or drive.

사용자가 실시간으로 건축물 외피 시스템을 제어할 수 있도록 하기 위해서는 사용자의 위치에 상관없이 제어부에 접근할 수 있어야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 제어부는 인터넷, 인트라넷, 무선 인터넷 등의 네트워크를 통해 접근가능하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이를 위해 제어부는 네트워크를 통해 웹서버(web server)와 결합되어 정보를 송신 및 수신할 수 있다.In order to enable the user to control the building envelope system in real time, the controller must be accessible regardless of the user's location. Therefore, it is preferable that the control unit according to the present invention be configured to be accessible through a network such as the Internet, an intranet, or a wireless Internet. To this end, the control unit may be combined with a web server through a network to transmit and receive information.

제어부가 유, 무선 인터넷을 통해 접근가능한 경우에는 사용자가 실외에 있을 때에도 건축물 외피 시스템에서 입력되는 값 및 차양장치나 환기댐퍼의 작동 현황을 모니터링할 수 있고, 필요에 따라서는 운전모드를 변경하거나, 직접 건축물 외피 시스템을 원하는 방식으로 제어할 수 있게 되므로, 실시간으로 제어가 가능하게 된다.If the control unit is accessible via wired or wireless internet, the user can monitor the value input from the building envelope system and the operation status of the sunshade or ventilation damper even when the user is outdoors, and if necessary, change the operation mode, Since it is possible to directly control the building envelope system in a desired manner, control is possible in real time.

환기부는 실내와 실외 사이의 공기 유동이 가능한 하나 이상의 개구부 및 개 구부의 개방 정도를 조절할 수 있는 수단을 포함하는 것으로서, 개폐가능한 창호, 환기댐퍼, 공기조화기, 및 열교환기와 같이 실내와 실외 사이에 공기 흐름을 개방, 조절, 및 차단할 수 있는 환기장치를 포함할 수 있다.The ventilator includes one or more openings and means for controlling the opening degree of the opening to allow air flow between the indoor and outdoor areas, and includes an openable door, a ventilation damper, an air conditioner, and a heat exchanger. Ventilation devices may be included that can open, regulate, and block airflow.

차광부는 외피의 실외측 또는 실내측에 설치되는 하나 이상의 차양장치를 포함하는 것으로서, 차양장치는 태양광을 적어도 일부분 반사 또는 흡수한다. 차광부는 커튼, 롤블라인드, 버티컬 블라인드, 베네치안 블라인드, 반사 루버와 같이 실내로의 일사 및 일조 유입을 조절, 제한, 및 차단할 수 있는 차양장치를 포함할 수 있다.The shading part includes one or more shading devices installed on the outdoor side or the indoor side of the outer skin, and the shading device reflects or absorbs at least part of the sunlight. The shading part may include a shading device capable of adjusting, limiting, and blocking the inflow of sunlight and sunlight into the room, such as curtains, roll blinds, vertical blinds, venetian blinds, and reflective louvers.

센서부는 실내, 실외, 및/또는 외피에 설치되어 실내 및 실외의 환경 조건들을 감지한 후, 측정한 정보를 제어부에 전송한다. 센서부가 측정하고 전송할 수 있는 정보에는 외부 온도, 외부 습도, 직달 일사량, 산란 일사량, 실외 조도,실내 온도, 실내 습도, 실내 조도, 및 상기 외피의 상태변수가 포함된다.The sensor unit is installed in the indoor, outdoor, and / or outer shell to detect indoor and outdoor environmental conditions, and transmits the measured information to the controller. Information that the sensor can measure and transmit includes external temperature, external humidity, direct solar radiation, scattering solar radiation, outdoor illuminance, indoor temperature, indoor humidity, indoor illuminance, and the state variables of the envelope.

구동부는 환기부 또는 차광부의 개폐기구(機構)에 결합되는 구동모터를 포함하는 것으로서, 환기댐퍼 각도 조절 전동모터, 블라인드 루버 각도 조절 모터, 및 블라인드 차광정도 조절 모터 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 제어부로부터 전송된 제2 신호에 대응하여 환기부 및/또는 차광부의 구동을 조절한다.The driving unit includes a driving motor coupled to the opening or closing mechanism of the ventilation unit or the light shielding unit, and may include any one or more of a ventilation damper angle adjusting electric motor, a blind louver angle adjusting motor, and a blind shading degree adjusting motor. And controls driving of the ventilator and / or the light shield in response to the second signal transmitted from the controller.

제어부에 포함되는 연산부에는 실내 및 실외의 환경 조건을 반영하기 위한 제1변수와, 파사드 및 실내외 물성을 반영하기 위한 제2변수와, 사용자 기호에 따른 가중치를 반영하기 위한 제3변수와, 허용되는 범위를 나타내기 위한 제4변수와, 상기 환기부 및 상기 차광부의 작동정도를 지시하기 위한 제5변수로 이루어진 비용 함수가 입력되어 있다. 그리고 제 6변수로서 시스템의 상태변수와 이에 따른 실내조건 변화를 설명하는 시스템의 동적 반응을 묘사하는 수학적 모델이 추가될 수도 있다.The calculation unit included in the control unit includes a first variable for reflecting the environmental conditions of the indoor and outdoor, a second variable for reflecting the facade and indoor and outdoor properties, a third variable for reflecting the weight according to the user's preference, A cost function consisting of a fourth variable for indicating a range and a fifth variable for indicating an operation degree of the ventilation portion and the light shielding portion is input. And as a sixth variable, a mathematical model may be added that describes the dynamic response of the system to account for the state variables of the system and thus changes in room conditions.

제1 변수는 실내외의 현재 환경 조건들을 반영하기 위한 것이므로 감지 수단을 통해 입력받는 것이 바람직한 반면, 제2 변수는 파사드와 실내의 재료적 물성을 반영하는 것으로서 쉽게 변하는 것이 아니므로 일정한 값을 계속 사용하는 것이 바람직하다. Since the first variable is intended to reflect the current environmental conditions of the indoor and outdoor, it is preferable to receive the input through the sensing means, while the second variable reflects the material properties of the facade and the interior. It is preferable.

따라서 제2 변수를 저장하기 위해 제어부에는 데이터베이스가 포함된다. 사용자 기호를 반영하기 위한 제3 변수와 허용되는 범위를 나타내기 위한 제4변수도 자주 변하는 것이 아니고, 복수의 사용자에 따라 다른 설정을 사용할 가능성이 있으므로 이들도 데이터베이스에 저장한다.Therefore, the controller includes a database to store the second variable. The third variable for reflecting the user's preferences and the fourth variable for indicating the allowable range also do not change frequently, and different settings may be used for a plurality of users, so they are also stored in the database.

제어부는 제2변수와 제3변수와 제4변수를 저장하는 데이터베이스가 구비되어 있고, 연산부는 제1신호에서 제1변수를 입력받고, 데이터베이스에서 제2변수와 제3변수와 제4변수를 입력받으며, 이를 비용함수에 대입하여 비용함수의 값을 계산한다.The control unit includes a database for storing the second variable, the third variable, and the fourth variable, and the operation unit receives the first variable from the first signal, and inputs the second variable, the third variable, and the fourth variable from the database. It calculates the value of the cost function by substituting it into the cost function.

본 발명에서 제시되는 시스템의 제어 대상은 하나 이상의 외피와, 하나 이상의 차양장치와, 외피에 설치되는 하나 이상의 환기댐퍼로 구성되는 파사드이다. 본 발명의 건축물 외피 시스템에서는 각 차양장치를 통틀어 차광부라 하고, 각 환기댐퍼를 통틀어 환기부라 부르기로 한다. The control object of the system proposed in the present invention is a facade consisting of one or more sheaths, one or more shading devices, and one or more ventilation dampers installed in the sheath. In the building envelope system of the present invention, each shading device is collectively called a shading unit, and each ventilation damper is collectively called a ventilation unit.

각 외피는 유리를 재질로 하고 각 외피에 하나 이상의 개폐가능한 환기댐퍼 를 갖는 것이 일반적이지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 일반 콘크리트 벽체에 개폐가 가능한 유리 창호가 구비된 경우도 본 발명의 제어 대상이 되는 파사드에 포함된다.Each skin is made of glass and it is common to have at least one open and close ventilation damper on each skin, but the invention is not limited thereto. For example, the case where glass windows and doors which can be opened and closed on a general concrete wall is also included in the facade to be controlled by the present invention.

건물 파사드가 외피 하나로 구성되는 것에 반해, 파사드가 둘 이상의 외피로 구성하면 각 외피 사이의 공간이 열적 완충 공간 역할을 함으로써 파사드의 열성능을 더욱 개선시킬 수 있다. 특히, 전술한 이중외피의 경우처럼, 각 외피에 개구율을 조절할 수 있는 환기댐퍼를 구비한다면 실내외 조건에 따라 필요에 맞는 파사드 제어가 가능해지는 한편, 더욱 복잡한 제어 방법이 요구된다.Whereas a building facade consists of one sheath, if the facade consists of two or more sheaths, the space between each sheath acts as a thermal buffer space, further improving the thermal performance of the facade. In particular, as in the case of the above-described double skin, if each of the shell is provided with a ventilation damper that can adjust the opening ratio, it is possible to control the facade according to the needs according to the indoor and outdoor conditions, while a more complex control method is required.

파사드의 한 요소인 차양장치는 일조와 일사 유입을 차단하는 역할을 한다. 일조는 실내의 자연채광에 영향을 미치고, 일사는 실내의 열쾌적 및 냉난방부하에 영향을 미친다. A sunshade, an element of the facade, serves to block the sun and influx of sun. Sunlight affects the natural light in the room, and sunrays affects the thermal comfort and air-conditioning load of the room.

일조 및 일사 유입은 경우에 따라 긍정적인 영향도 미치고 부정적인 영향도 미친다. 일조를 최대한 유입함으로 쾌적한 실내 조도를 만족시키는 데에 사용되는 인공조명 에너지를 절약할 수 있지만, 태양 고도가 낮을 때의 일조 유입은 재실자에게 글레어를 주어 불쾌감을 줄 수도 있다. 일사를 최대한 유입하는 것은 난방기에는 난방부하를 저감시킬 수 있지만, 냉방기에는 냉방부하를 증가시킬 수도 있다. 그리고 이러한 현상은 시간지연(time-lag)을 가지므로, 제어적 판단이 어렵게 된다.Insolation and insolation in some cases have both positive and negative effects. The maximum amount of sunshine can save artificial lighting energy used to satisfy pleasant indoor lighting, but sunshine inflows at low altitudes can cause glare for the occupants. Inflow of solar radiation as much as possible can reduce the heating load on the heater, but may also increase the cooling load on the air conditioner. And since this phenomenon has a time-lag, it is difficult to control.

일조 유입은 유리하지만 일사 유입은 불리하거나, 일조 유입은 불리하지만 일사 유입은 유리한 경우와 같이, 하나의 행동이 다양한 환경에서 상충되는 결과를 일으킬 가능성도 있기 때문에 차양장치의 제어는 더욱 복잡해진다.Control of sunshade is further complicated because one action may have conflicting effects in various environments, such as when solar inflow is favorable but solar inflow is disadvantageous, or solar inflow is disadvantageous but solar inflow is favorable.

차양장치는 그 차광 정도 및/또는 구성 루버의 각도 조절이 가능하며, 본 발명과 같이 제어부에 의해 자동으로 차양장치의 작동을 제어하는 경우에는 구동부와 결합된다. 전술한 환기부 및 차광부에 결합된 구동부는 제어부로부터 신호를 수신하여 각각 별개로 제어될 수 있음은 당업자에게 자명하다.The shading device is capable of adjusting the shading degree and / or the angle of the constituent louver, and is coupled to the driving unit in the case of automatically controlling the operation of the shading device by the control unit as in the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that the driving unit coupled to the above-described ventilation unit and the light shielding unit may be separately controlled by receiving signals from the control unit.

또한, 본 발명에 따른 외피 시스템은 자연채광을 도입하는 것을 전제로 하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 형광등의 점멸(on-off), 디밍(dimming) 등과 같이 실내 조명 시스템과도 연동될 수 있음은 물론이다.In addition, the envelope system according to the present invention is based on the premise of introducing natural light, but is not necessarily limited thereto, and may also be interlocked with an indoor lighting system such as on-off and dimming fluorescent lamps. Of course.

이와 같은 구성요소를 포함하는 건축물의 외피 시스템을 제어하기 위해서는 먼저, 외기온도 및 실내온도를 포함하는 입력값을 측정하고, 상기 실내의 냉난방부하를 계산한다(100).In order to control the envelope system of a building including such a component, first, an input value including an outside air temperature and an indoor temperature is measured, and the heating / cooling load of the room is calculated (100).

이 단계에서는 실내의 열환경과 냉난방부하에 중점을 두어 외기온도 및 실내온도를 측정하지만, 실내에서 고려할 환경 분야에 따라 실내 및 실외의 온도, 습도, 조도, 이산화탄소(CO2)량, 휘발성 유기화합물(VOC)량, 분진량, 및 실외의 일사량, 일조량, 태양 고도, 태양 방위, 풍속 혹은 풍압, 풍향, 및 소음 중 어느 하나 이상의 환경인자와 관련된 입력값을 측정하고, 이에 대응하는 실내 부하를 판단하는 과정을 포함할 수 있다.At this stage, the outside temperature and room temperature are measured, focusing on the indoor heat environment and heating and cooling loads, but indoors and outdoors temperature, humidity, illuminance, carbon dioxide (CO2) amount, volatile organic compounds ( The process of measuring inputs associated with any one or more of environmental factors such as VOC), dust, and outdoor solar radiation, sunshine, solar altitude, solar orientation, wind speed or wind pressure, wind direction, and noise, and determining the corresponding indoor load. It may include.

실내외 온도와 습도, 태양의 고도와 일사량은 실내의 열환경에 영향을 미치는 인자들이고, 실내 조도와 태양의 고도는 실내의 빛환경에 영향을 미치는 인자들이며, 실내외 이산화탄소량, VOC량, 분진량, 및 실외 풍속과 풍향은 실내의 공기 환경, 즉 자연환기에 영향을 미치는 인자들이다. 이에 더해 외부 소음이 일정 기준보다 높은 경우 파사드의 개구부를 닫거나 차양장치를 차음 레이어(layer)로써 이용하여,실내 방음에 일조할 수 있다.Indoor and outdoor temperature and humidity, the sun's altitude and insolation are factors that affect the indoor thermal environment, while indoor illuminance and the sun's altitude are factors that affect the indoor light environment, and indoor and outdoor carbon dioxide, VOC, dust, and Outdoor wind speeds and wind direction are factors that affect the indoor air environment, ie natural ventilation. In addition, when the outside noise is higher than a predetermined standard, it is possible to close the opening of the facade or to use the shading device as a sound insulation layer to contribute to the indoor soundproofing.

각 입력값에 대응하여 다양한 센서가 건축물 외피 시스템의 해당 위치에 설치된다. 예를 들어, 외기온 및 일사량 측정센서는 파사드의 실외측에, 실내온도 측정센서는 파사드의 실내측에 설치되며, 후술하는 바와 같이 제어부가 네트워크를 통해 건축물 외피 시스템을 제어할 경우에는 센서로부터 측정된 입력값에 상당하는 신호가 네트워크를 통해 전송된다.In response to each input value, various sensors are installed at the corresponding locations in the building envelope system. For example, the outside temperature and insolation measurement sensor is installed on the exterior side of the facade and the indoor temperature measurement sensor is installed on the interior side of the facade, and as described below, when the controller controls the building envelope system through a network, A signal corresponding to the input is sent over the network.

현재 다수의 아파트 건물에는 단지 혹은 동 단위로 웨더스테이션(weather station)이 구비되어 있다. 건축물 외피 시스템의 제어부를 이러한 아파트 단지의 서버에 연결한다면 환경조건변수를 입력함에 있어 이러한 웨더스테이션의 측정값이 사용될 수 있을 것이다. 특히, 하나의 아파트 단지 내에서 본 발명의 건축물 외피 시스템 제어방법이 사용되는 경우, 실외의 측정값들을 다수의 건축물 외피 시스템이 공유하게 함으로써 비용을 크게 절감할 수 있다.Many apartment buildings now have weather stations in complexes or units. If the control of the building envelope system is connected to a server in such an apartment complex, these weather station measurements may be used to enter the environmental condition variables. In particular, when the building envelope system control method of the present invention is used in one apartment complex, the cost can be greatly reduced by allowing a plurality of building envelope systems to share outdoor measurements.

제2 변수, 제3 변수, 및 제4 변수는 제어부의 데이터베이스에 저장되어 있다. 건축물 외피 시스템 제어방법의 다음 단계로 진행하기 전에 사용자는 필요에 따라 데이터베이스에 저장된 내용을 추가 또는 수정할 수 있다.The second variable, the third variable, and the fourth variable are stored in a database of the controller. Before proceeding to the next step of the control method of the building envelope system, the user can add or modify the contents stored in the database as needed.

데이터베이스에서 사용자 기호 가중치와 관련된 제3 변수들은 사용자가 직접 입력할 수도 있지만, 일반적인 경우 사용자는 실내 환경과 관련된 표준에 대해 무지하므로 사용자 기호 가중치변수들은 운전모드로 설정되는 것이 바람직하다. Although the third variables related to the user preference weight in the database may be directly input by the user, in general, since the user is ignorant of the standards related to the indoor environment, the user preference weight variables may be set to the driving mode.

운전모드는 건물의 사용자의 기호를 기준으로 설정되되 국내외의 쾌적환경 표준을 반영하며, 시각적 쾌적모드, 열적 쾌적모드, 자동운전 모드, 에너지 절약모드, 재실자 선택모드, 야간모드 중 어느 하나 이상을 포함한다.The operation mode is set based on the user's preferences of the building, and reflects domestic and foreign comfort environment standards, and includes at least one of visual comfort mode, thermal comfort mode, automatic operation mode, energy saving mode, occupant selection mode, and night mode. do.

다음으로, 단계(100)의 냉난방부하값을 입력하여 제1 상태의 제1 비용인자를 계산하고, 환기부 및 차광부가 작동된 상태를 상정하여 제2 상태의 제2 비용인자를 계산하여 제1 비용인자 계산값과 제2 비용인자 계산값의 대소를 판단한다(110).Next, the first cost factor of the first state is calculated by inputting the heating and cooling load value of step 100, and the second cost factor of the second state is calculated by assuming that the ventilator and the light shield are operated. The magnitude of the calculated cost factor and the second calculated cost factor are determined (110).

이 과정에서 비용인자를 계산하기 위해 데이터베이스에 저장된 제2 변수 및 제4 변수가 사용된다. In this process, the second and fourth variables stored in the database are used to calculate the cost factor.

제2 변수는 파사드와 실내의 재료적 물성을 반영하는 것으로서, 파사드의 각 외피, 차양장치, 및/또는 외피 사이 공간의 바닥과 천정의 열관류율 혹은 열전도율, 투과율, 반사율, 흡수율, 방사율, 외피 사이 공간의 크기, 및 실내의 크기와 반사율 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The second variable reflects the material properties of the facade and the interior, and the thermal or thermal conductivity, the transmittance, the reflectance, the absorbance, the emissivity, the space between the skin and the bottom of the facade, the shade, and / or the space between the facade and ceiling. It may include any one or more of the size, and the size and reflectance of the room.

첨단 재료로서 파사드의 외피에 가변유리가 사용될 수 있다. 근래에 개발된 재료에는 상황에 따라 유리의 투과율, 반사율, 및 흡수율이 변하는 유리가 여러 종류 있는데, 이 중에는 포토크로믹 유리(photochromic glass)와 서모크로믹 유리(thermochromic glass)가 있다. As advanced materials, variable glass can be used for the skin of the facade. In recent years, there are several kinds of materials in which the transmittance, reflectance, and absorption rate of glass change depending on the situation, among which are photochromic glass and thermochromic glass.

감광유리라고도 하는 포토크로믹 유리는 빛의 양에 따라 투과율, 반사율, 및 흡수율이 변하고, 서모크로믹 유리는 온도에 따라 투과율, 반사율, 및 흡수율이 변한다. 파사드에 이러한 재료가 사용되는 경우 이러한 가변유리의 변화 물성을 입력해야 할 것이다.Photochromic glass, also referred to as photosensitive glass, varies in transmittance, reflectance, and absorbance depending on the amount of light, and in thermochromic glass, its transmittance, reflectance, and absorbance vary with temperature. If such a material is used for the facade, it will be necessary to enter the change properties of this variable glass.

가변유리와 같이 입력되는 물성이 변화하는 경우, 데이터베이스에 입력되는 제2 변수의 값은 상수가 아닐 수 있다. 이에 더해, 제3 변수와 제4 변수는 사용자의 기호에 근거하여 입력되는데, 사용자의 기호 역시 실내외 환경 조건에 따라 다를 수 있다. When physical properties input such as variable glass change, the value of the second variable input to the database may not be a constant. In addition, the third variable and the fourth variable are input based on a user's preference, and the user's preference may also vary according to indoor and outdoor environmental conditions.

그러므로, 데이터베이스에 저장되는 제2 변수, 제3 변수, 및 제4 변수 역시 상수로만 입력하는 것이 아니라 이들 자체도 감지한 환경조건변수를 변수로 하는 함수로 입력될 수 있도록 한다.Therefore, the second variable, the third variable, and the fourth variable stored in the database are not only input as constants, but also they can be input as functions using the detected environmental condition variable as a variable.

실내의 열환경 외에도 빛환경, 및 공기환경을 고려할 경우에 있어, 상기 열거된 인자들은 모두 실내의 열환경에 영향을 미치고, 외피 및 차양장치의 투과율과 반사율은 실내의 빛환경에 영향을 미치는 인자들이다. 실내의 공기 환경과 관련된 인자로는 실내의 크기가 가장 큰 영향을 미치지만, 자연환기에 있어서 실내 및 파사드의 열적 상태가 기류에 영향을 미치므로 정교한 제어에서는 열거된 인자들 모두 자연환기에 영향을 미친다 할 수 있다.Considering the light and air environments in addition to the indoor thermal environment, the above-listed factors all affect the indoor thermal environment, and the transmittance and reflectance of the skin and sunshade affect the indoor light environment. admit. The factors related to the indoor air environment have the largest influence on the size of the room.However, in natural ventilation, the thermal conditions of the room and the facade affect the airflow. Can be crazy.

가능한 한 많은 인자를 포함하는 것은 더욱 정밀한 시스템 제어를 가능하게 하지만, 그에 따라 제어부의 처리 능력을 증가시킬 수 있다. 그러므로 파사드 및 실내의 물성 중에서 실내 환경에 미치는 영향이 미비하다고 여겨지는 것을 파악하여 이를 제외하는 방법도 바람직하다 할 수 있다.Including as many factors as possible allows for more precise system control, but may increase the processing power of the controller accordingly. Therefore, it may be desirable to identify and exclude the effect of the facade and the physical properties of the indoor environment is considered to be insignificant.

제5 변수는 차양장치의 차광 정도, 차양장치의 루버 각도, 및 환기댐퍼의 개구율 중 어느 하나 이상을 포함한다. 차양장치의 차광 정도는 차양장치의 전체 면적에 비해 어느 정도가 차양의 용도로 사용되는지를 나타낸다.The fifth variable includes at least one of the shading degree of the shading device, the louver angle of the shading device, and the opening ratio of the ventilation damper. The shading degree of the shading device indicates how much is used for the shading purpose compared to the total area of the shading device.

일반적인 경우 차양장치는 차양의 역할을 하게 할 수도 있고, 차양장치를 거두어 일사 혹은 일조 유입을 도모할 수 있으며, 대부분의 경우 그 중간 정도만 사용할 수도 있다. 커튼이나 롤러 블라인드와 같이 그 차광 정도로만 제어할 수 있는 차양장치가 있다.In general, the sunshade device may serve as the sunshade, and the sunshade device may be used to promote solar radiation or sunshine, and in most cases, only halfway between them may be used. There are shading devices such as curtains and roller blinds that can be controlled only by their shading.

루버 블라인드나 버티컬 블라인드는 다수의 루버로 구성되어 있어, 루버의 각도에 따라 열환경 및 빛환경 분야에서 다른 역할을 한다. 이 경우 차양장치의 차광 정도뿐만 아니라 루버 각도도 건축물 외피 시스템의 제어 요소가 된다.Louver blinds or vertical blinds are composed of multiple louvers, which play different roles in thermal and light environments depending on the angle of the louver. In this case, not only the shading degree of the sunshade but also the louver angle is a control element of the building envelope system.

환기댐퍼의 개구율은 파사드를 통한 기류의 흐름과 직접적으로 관련되므로 실내의 공기 환경에 영향을 미친다. 또한, 실내와 실외의 온습도 조건이 상이한 경우 기류의 흐름은 실내의 열환경에 영향을 미친다. The opening ratio of the ventilation damper is directly related to the flow of airflow through the facade, thus affecting the indoor air environment. In addition, when the indoor and outdoor temperature and humidity conditions are different, the airflow affects the indoor thermal environment.

파사드가 하나 이상의 외피를 포함하는 경우에는 외피 사이의 공간이 또 다른 온습도 조건을 가지게 되는데, 이 중공층에 차양장치를 구비하여 일사를 흡수 및 방출하게 하면 특히 그러하다. 이렇게 상이한 온습도 조건을 가지는 공간들 사이의 기류 흐름을 다양한 방법으로 제어함으로써 실외 조건을 실내의 쾌적환경 조성에 다르게 활용할 수 있다.If the facade contains one or more sheaths, the space between the sheaths will have another temperature and humidity condition, especially if the hollow layer is provided with a sunshade to absorb and release the solar radiation. By controlling the flow of airflow between spaces having different temperature and humidity conditions in various ways, outdoor conditions can be used differently to create a comfortable environment in the room.

전술한 바와 같이, 근래에 개발된 첨단 재료인 가변유리가 파사드 외피에 사용될 수 있다. 가변유리의 한 종류인 일렉트로크로믹 유리(electrochromic glass)는 유리에 전력을 공급함에 따라 투과율, 반사율, 및 흡수율이 변하는 재료이다.As mentioned above, variable glass, a state-of-the-art material developed recently, can be used for the facade skin. Electrochromic glass, which is a type of variable glass, is a material whose transmittance, reflectance, and absorption rate change as power is supplied to the glass.

일렉트로크로믹 유리가 외피에 사용되는 경우, 그 제어는 실내외 환경에 따른 것이 아니라 사용자의 조작에 따라 제어되는 것이므로, 일렉트로크로믹 유리로 구성된 외피의 투과율, 반사율, 및 흡수율도 제5 변수로서 계산 대상이 된다.When the electrochromic glass is used for the skin, the control is controlled according to the user's operation, not according to the indoor or outdoor environment, so that the transmittance, reflectance, and absorbance of the skin composed of the electrochromic glass are also calculated as the fifth variable. Becomes

비용인자는 하기의 수학식을 만족한다.The cost factor satisfies the following equation.

Figure 112006001630213-pat00001
Figure 112006001630213-pat00001

여기서, Yi는 제 i상태의 온도에 대한 비용인자, Ci는 제 i상태의 가중치, Xi는 제 i상태의 냉난방부하이다.Where Yi is a cost factor for the temperature of the i state, Ci is a weight of the i state, and Xi is a heating and cooling load of the i state.

실내의 열환경 외에도 빛환경, 및 공기환경을 고려할 경우에 있어, 제1 변수, 제2 변수, 제3 변수, 제4 변수, 및 제5 변수를 바탕으로, 열, 빛, 음, 공기 환경 분야에서의 실내 쾌적도를 계산하는 하나 이상의 비용인자의 합으로 구성된 "비용함수"를 사용할 수 있다. In the case of considering the light environment and the air environment in addition to the thermal environment in the room, the heat, light, sound, and air environment fields are based on the first variable, the second variable, the third variable, the fourth variable, and the fifth variable. We can use a "cost function" consisting of the sum of one or more cost factors to calculate the indoor comfort level in.

각 비용인자는 제4 변수로 나타나는 각 환경 인자의 쾌적 범위를 벗어나는 정도에 상응하게 "비용값"을 부여하고, 비용함수는 각 페널티함수의 비용값에 제3 변수로 나타나는 사용자 기호 가중치를 곱한 값의 합이 된다.Each cost factor gives a "cost value" corresponding to a degree of deviation from the comfort range of each environmental factor represented by the fourth variable, and the cost function is a value obtained by multiplying the cost value of each penalty function by the user symbol weight represented by the third variable. Is the sum of.

쾌적 범위를 설정해야 하는 환경 인자에는 실내의 온도, 복사온도, 습도, 조도, 이산화탄소량, VOC량, 분진량, 및 소음 등이 있다. 이 중에는 상한값을 설정하면 되는 인자들이 있고, 상한값과 하한값을 설정해야 하는 인자들이 있다.Environmental factors for which the comfort range should be set include room temperature, radiation temperature, humidity, illuminance, carbon dioxide amount, VOC amount, dust amount, and noise. Among these, there are parameters that need to set the upper limit value, and there are factors that need to set the upper limit value and the lower limit value.

예를 들어, 이산화탄소량은 상한값만 설정하면 될 것이다. 이를 위해 이산화탄소량 쾌적범위변수에 상한값 Lu를 입력하면, 실내의 평균 이산화탄소량 Cavg에 대한 비용인자는 아래와 같이 표현된다.For example, the carbon dioxide amount only needs to be set. To this end, if the upper limit Lu is input to the comfortable range variable of carbon dioxide amount, the cost factor for the average carbon dioxide amount Cavg in the room is expressed as follows.

Figure 112006001630213-pat00002
Figure 112006001630213-pat00002

조도의 예와 같이, 상한값과 하한값 모두를 입력해야 하는 경우, 조도의 상한값Lu와 하한값 Ld를 입력해 놓으면, 실내의 평균 조도 Eavg와 관련된 비용인자는 아래와 같이 표현된다.As in the example of illuminance, when both the upper limit value and the lower limit value are to be input, the upper limit value Lu and the lower limit value Ld of the illuminance are input, and the cost factor related to the average illuminance Eavg in the room is expressed as follows.

Figure 112006001630213-pat00003
Figure 112006001630213-pat00003

실내의 열환경에 영향을 미치는 인자들에는 온도, 습도, 복사온도, 기류속도 등이 있다. 실내의 열환경을 평가하는 데에는 흔히 예상온열감(Predicted Mean Vote : PMV)을 사용한다. PMV는 온도, 습도, 복사온도, 기류속도, 착의량, 및 활동량을 하나의 지표로 표현한 것으로서, "중립"을 0으로 기준삼아 "덥다"(3), "따뜻하다"(2), "약간 따뜻하다"(1), "약간 시원하다"(-1), "시원하다"(-2), "춥다"(-3)에 상응하는 값들로 표현된다. Factors affecting the indoor thermal environment include temperature, humidity, radiation temperature, and air velocity. Predicted Mean Vote (PMV) is often used to assess the thermal environment in a room. PMV expresses temperature, humidity, radiation temperature, air flow rate, wear rate, and activity as a single indicator, with "neutral" as 0 and "hot" (3), "warm" (2), "slightly" Warm "(1)," slightly cool "(-1)," cool "(-2), and" cold "(-3).

열환경의 각 인자에 대한 쾌적범위를 개별적으로 설정할 수도 있지만, PMV와 같은 단일지표를 사용할 수 있다. PMV를 사용하여 실내 열환경을 평가하는 비용인자는 아래와 같이 표현된다.Although comfort ranges can be set individually for each factor of the thermal environment, a single indicator such as PMV can be used. The cost factor for evaluating the indoor thermal environment using PMV is expressed as

Figure 112006001630213-pat00004
Figure 112006001630213-pat00004

비용함수의 결과값을 가장 낮게 하는 제5 변수들의 값을 구하면 이 값들이 곧 사용자 기호에 근거할 때 가장 적게 불쾌적한, 즉 사용자 입장에서 가장 쾌적한 환경을 제공하는 파사드 조절 정도를 나타낸다. 본 발명에 사용되는 비용함수는 아래의 형태를 취할 수 있다.Obtaining the values of the fifth variables that result in the lowest cost function, these values represent the degree of facade adjustment that provides the least unpleasant, or most pleasant, environment for the user based on user preferences. The cost function used in the present invention may take the following form.

Figure 112006001630213-pat00005
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여기서, J는 비용함수이고, x_i는 인자 i에 대한 현재 실내의 값이고, f_i는 인자 i를 평가하기 위한 페널티함수이며, r_i는 인자 i에 대해 사용자가 부여한 사용자 기호 가중치를 나타내는 제3 변수이다.Where J is the cost function, x_i is the current room value for factor i, f_i is the penalty function for evaluating factor i, and r_i is the third variable representing the user preference weight assigned to the factor i. .

쾌적범위변수를 입력함에 있어 객관적으로 판단이 가능한 인자의 쾌적 허용 범위 이외에도, 사용자의 주관적 기호에 따라 임의의 페널티함수와 이에 상응하는 범위를 설정할 수 있다. In entering the comfort range variable, in addition to the comfort allowance range of the factor that can be objectively determined, an arbitrary penalty function and a corresponding range may be set according to the subjective preference of the user.

예를 들어, 다수의 루버로 구성된 차양장치는 일사와 일조를 차단하여 실내 환경에 유익할 수 있지만, 파사드를 통해 보이는 경관을 가린다. 따라서, 사용자는 파사드를 통한 가시성에 대한 페널티함수를 입력하여 파사드의 루버 각도가 특정 범위 안으로 유지되도록 하여 외부 경관을 지나치게 가리지 않도록 설정할 수 있다. For example, a sunshade composed of a number of louvers may be beneficial to the indoor environment by blocking sun and sunshine, but obscures the view seen through the facade. Therefore, the user may set a penalty function for visibility through the facade so that the louver angle of the facade is kept within a specific range so as not to obscure the exterior landscape.

파사드의 제어 요소가 적은 경우, 제5 변수의 가능한 범위 내에서 적용할 수 있는 경우의 수를 직접 대입하여 비용함수의 값을 비교할 수 있다. 그러나, 전술한 이중외피의 경우와 같이 파사드의 제어 요소가 많아지는 경우 이러한 방법은 사용 하기가 매우 어렵다. 따라서 이런 경우에는 비용함수 자체를 분석하여 가장 낮은 비용함수 값을 도출하는 제5 변수 값을 계산하는 것이 필요하다.If the control element of the facade is small, the value of the cost function can be compared by directly substituting the number of cases applicable within the possible range of the fifth variable. However, this method is very difficult to use when there are many control elements of the facade as in the case of the double skin. Therefore, in this case, it is necessary to analyze the cost function itself to calculate the fifth variable value that leads to the lowest cost function value.

계산된 제5 변수 값은 실내외의 환경조건과 건물의 사용자의 기호에 따라 가장 쾌적한 환경을 제공하는 파사드 조절 정도를 나타낸다. 계산된 제5 변수 값들을 참고하여 사용자가 수동으로 건축물 외피 시스템의 제어 요소들을 조절할 수 있다.The calculated fifth parameter value indicates the degree of adjustment of the facade that provides the most pleasant environment according to the indoor and outdoor environmental conditions and the preferences of the user of the building. The user may manually adjust the control elements of the building envelope system with reference to the calculated fifth parameter values.

제1 상태, 즉 현재 상태와 제2 상태, 즉 환기부 및 차광부가 작동된 상태의 비용인자 혹은 비용함수의 대소를 판단한다. Determine the cost factor or cost function of the first state, that is, the current state and the second state, that is, the state where the ventilator and the light shield are operated.

다음, 단계(110)의 판단에 대응하여 실내환경이 제2 상태가 되도록 환기부 및 차광부의 작동정도를 계산하고, 그에 대응하는 제어신호를 생성한다(120).Next, in response to the determination of step 110, the degree of operation of the ventilation unit and the light shielding unit is calculated so that the indoor environment is in the second state, and a control signal corresponding thereto is generated (120).

제어부는 네트워크를 통해 접근 가능한 표시부를 더 포함하며, 단계(120) 이후에 단계(100) 내지 단계 (120)에서 입력된 값 또는 계산된 값을 상기 표시부에 나타낼 수 있다(122). 제어부를 컴퓨터 시스템에 구현할 경우 표시부는 모니터의 형태로 구현될 수 있으며, 사용자가 유, 무선 인터넷을 제어부에 접근할 경우에는 사용자가 사용하는 단말기의 표시부가 본 발명에 따른 제어부의 표시부 기능을 담당하게 된다.The control unit may further include a display unit accessible through the network, and after step 120, the input unit or the calculated value in steps 100 to 120 may be displayed on the display unit (122). When the control unit is implemented in a computer system, the display unit may be implemented in the form of a monitor. When the user accesses the control unit via wired or wireless Internet, the display unit of the terminal used by the user may perform the display unit function of the control unit according to the present invention. do.

더 나아가, 상기 제어신호에 대응하여 환기부 및 차광부를 작동시킨다.(130) 차양장치나 환기댐퍼에 결합되는 구동모터에 관한 구체적인 구성은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 상세함 설명은 생략한다.Furthermore, the ventilation unit and the light shielding unit are operated in response to the control signal. 130 The detailed configuration of the driving motor coupled to the sunshade device or the ventilation damper is obvious to those skilled in the art, and thus detailed description thereof will be omitted.

사용자가 실시간으로 건축물 외피 시스템을 제어할 수 있도록 하기 위해 건축물 외피 시스템을 네트워크를 통해 접근가능하도록 구성하였으므로, 제어부는 네 트워크를 통해 상기 구동부에 상기 구동신호를 전송하는 것이 바람직하다.In order to enable the user to control the building envelope system in real time, the building envelope system is configured to be accessible through a network, so that the control unit preferably transmits the drive signal to the drive unit through a network.

통상 구동모터를 포함한 구동부를 LAN 등을 통해 네트워크에 연결하고, 제어부 또한 동일한 네트워크에 연결되도록 한 후 양자간 통신을 위한 프로토콜을 설정함으로써 제어부와 구동부를 네트워크로 연결할 수 있다. 다만, 본 발명이 제어부와 구동부 간의 네트워크 연결방식을 전술한 바에 한정하는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다른 종류의 연결방식도 사용할 수 있음은 물론이다.Normally, the drive unit including the drive motor may be connected to the network through a LAN, and the control unit may be connected to the same network, and then the control unit and the drive unit may be connected to the network by setting a protocol for bilateral communication. However, the present invention is not limited to the network connection method between the controller and the driver as described above, and other types of connection methods may be used within a range apparent to those skilled in the art.

본 발명의 기술 사상이 상술한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상술한 실시예는 그 설명을 위한 것이지 그 제한을 위한 것이 아니며, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described embodiments, the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation, and a person of ordinary skill in the art will appreciate It will be understood that various embodiments are possible within the scope.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 실외와 실내의 환경조건과 사용자의 기호에 따라 실시간으로 건축물 외피 시스템을 제어할 수 있고, 열, 빛, 음, 공기 환경을 모두 고려하여 제어할 수 있으며, 이에 따라 건물의 실내에 최적의 쾌적조건을 생성하도록 할 수 있으며, 에너지 낭비를 최소화할 수 있다.According to the present invention having the configuration as described above, it is possible to control the building envelope system in real time according to the environmental conditions of the outdoor and indoor and the user's preference, can be controlled in consideration of all heat, light, sound, air environment Therefore, it is possible to create the optimal comfort conditions in the interior of the building, it is possible to minimize energy waste.

Claims (6)

환기부와 차광부가 설치되는 건물의 외피를 이용하여, 미리 설정된 하나 이상의 운전모드로, 상기 건물의 실내 환경을 제어하는 시스템에 있어서,In the system for controlling the indoor environment of the building in one or more preset operating mode by using the outer shell of the building, the ventilation unit and the light shielding unit is installed, 상기 외피 또는 상기 실내에 결합되는 센서부와;A sensor unit coupled to the envelope or the room; 상기 센서부로부터 전송된 제1 신호에 대응하여 상기 환기부 및 상기 차광부의 작동여부를 제어하는 제어부와;A control unit controlling whether the ventilation unit and the light shielding unit are operated in response to the first signal transmitted from the sensor unit; 상기 제어부로부터 전송된 제2 신호에 대응하여 상기 환기부 및 상기 차광부를 작동시키는 구동부를 포함하되,And a driving unit for operating the ventilation unit and the light blocking unit in response to the second signal transmitted from the control unit. 상기 제어부는, 상기 제1 신호를 수신하는 수신부와, 상기 제1 신호에 대응하여 상기 환기부 및 상기 차광부의 작동정도를 계산하는 연산부와, 상기 연산부의 계산 결과에 대응하여 상기 제2 신호를 발생시키는 출력부를 포함하고, 상기 센서부 또는 상기 구동부와 네트워크로 연결되며, 네트워크를 통해 웹서버(web server)와 결합되어 정보를 송신 및 수신할 수 있는 건축물의 외피 시스템.The controller may include a receiver configured to receive the first signal, a calculator configured to calculate an operation degree of the ventilation unit and the light shielding unit in response to the first signal, and the second signal corresponding to a calculation result of the calculator. And an output unit for generating and connected to the sensor unit or the driving unit through a network and coupled with a web server through a network to transmit and receive information. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서부는 외부 온도, 외부 습도, 직달 일사량, 산란 일사량, 실외 조도,실내 온도, 실내 습도, 실내 조도 중 어느 하나 이상을 감지하는 건축물의 외피 시스템.The sensor unit is a building envelope system for detecting any one or more of the external temperature, external humidity, direct solar radiation, scattering solar radiation, outdoor illuminance, indoor temperature, indoor humidity, indoor illuminance. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 환기부는 실내와 실외 사이의 공기 유동이 가능한 하나 이상의 개구부 및 상기 개구부의 개방 정도를 조절할 수 있는 수단을 포함하는 건축물의 외피 시스템.The ventilating system includes at least one opening that allows air flow between the indoor and outdoor, and means for adjusting the opening degree of the opening. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차광부는 외피의 실외측 또는 실내측에 설치되는 하나 이상의 차양장치를 포함하되, 상기 차양장치는 태양광을 적어도 일부분 반사 또는 흡수하는 건축물의 외피 시스템.The shading part includes one or more shading devices installed on an outdoor side or an indoor side of the sheath, wherein the shading device reflects or absorbs at least a part of sunlight. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 운전모드는, 시각적 쾌적모드, 열적 쾌적모드, 자동운전 모드, 에너지 절약모드, 재실자 선택모드, 야간모드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 건축물의 외피 시스템.The operation mode is any one or more selected from the group consisting of a visual comfort mode, thermal comfort mode, automatic operation mode, energy saving mode, occupant selection mode, night mode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동부는 상기 환기부 또는 상기 차광부의 개폐기구(機構)에 결합되는 구동모터를 포함하는 건축물의 외피 시스템.And the driving part includes a driving motor coupled to the opening and closing mechanism of the ventilation part or the light shielding part.
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