KR100735699B1 - 조명겸용 환기 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내 공간을 조명하고 환기시킬 수 있는 조명겸용 환기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 실외 공기를 송풍시키는 송풍 장치; 상기 송풍 장치가 연결되고, 광과 실외 공기를 안내하는 제1 덕트부; 그리고, 상기 제1 덕트부에 연결되고, 실내 공간에 노출되게 배치되며, 광과 실외 공기를 안내하여 실내 공간에 제공하는 제2 덕트부를 포함하여 구성되되, 상기 제2 덕트부는 내면에 빛을 전반사하여 진행시키는 광섬유를 다수 개 포함하고, 상기 제2 덕트부를 빛이 투과하여 상기 실내 공간을 조명하는 것을 특징으로 하는 조명겸용 환기 시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

조명겸용 환기 시스템

Description

조명겸용 환기 시스템 및 그 제어방법{ventilating and iluminating system and control method of the system}

도 1은 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제1실시예를 나타낸 구성도.

도 2는 도 1의 실내 공간에 인공광을 조사함과 아울러 환기시키는 조명겸용 환기 시스템의 작용을 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제2실시예를 나타낸 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제3실시예를 나타낸 구성도.

도 5는 도 4의 실내 공간에 인공광을 조사함과 아울러 환기시키는 조명겸용 환기 시스템의 작용을 나타낸 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제4실시예를 나타낸 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제어방법을 나타낸 플로우 차트.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100,500 : 송풍 장치 110,510 : 집진 필터

120,520 : 탈취 필터 200,600 : 조명겸용 환기 덕트

610, 210 : 제1 덕트부 220,620 : 제2 덕트부

230,630 : 자연 조명부 240,640 : 인공 조명부

본 발명은 실내공간을 조명하고 환기시킬 수 있는 조명겸용 환기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 주택이나 대형 빌딩 및 공장 건물에는, 실내 공간을 환기 시키기 위해 각종 환기 장치와, 실내 공간에 일정한 조도를 제공하기 위해 각종 조명 장치가 설치된다.

일반적인 환기 장치는 실내 공간의 천정에 공기의 이동 통로를 형성하는 덕트와, 상기 덕트에 실내/외 공기를 흡/토출시키는 팬장치를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 환기 장치에는 실내 공기에 포함된 열에너지의 일부를 회수할 수 있도록 전열교환기가 설치되기도 한다.

한편, 일반적인 조명 장치는 각종 전선에 각종 램프가 전기적으로 연결되어 실내 공간을 인공적으로 조명한다. 또한, 최근에는 광파이프를 이용하여 실내 또는/및 실외 공간을 일정한 조도로 조명하기도 한다. 상기 광파이프는 램프에서 발생된 광을 전반사시켜 광이 전파될 때에 광의 손실이 적은 점에서 유리하다.

그러나, 종래의 조명 장치와 환기 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래에는 실내 공간에 조명 장치를 위한 공간과 환기 장치를 위한 공간을 별도로 구비해야 되므로, 실내 공간에서 각종 장치를 설치하기 위한 공간이 확대되고, 각 종 전선이 복잡하게 배선되는 문제점이 있었다. 특히, 광파이프가 적 용된 조명 장치를 적용할 경우, 광파이프와 덕트가 천정에 독립적으로 배치되어야 하므로, 설치 공간이 증가하고, 설치 작업이 곤란해지며, 배치 설계가 현저히 곤란해지는 문제점이 있었다.

둘째, 조명과 환기를 위해 가장 적당한 위치에 광파이프와 덕트가 배치되어야 하지만, 이러한 위치가 중복되는 경우에는 조명이나 환기 효율 중 어느 하나를 감소시켜야 하는 문제점이 있었다. 나아가, 배치 설계상 광파이프나 덕트가 불필요하게 절곡될 수 밖에 없으므로, 상기 광파이프의 전반사 효율이 감소되거나 상기 덕트의 유동 저항이 증가될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

셋째, 종래의 광파이프는 별도의 램프를 이용하여 실내 공간을 조명하므로, 실내 공간을 조명하기 위해서는 항상 램프를 가동할 수 밖에 없었다. 따라서, 외부 날씨에 상관없이 항상 램프를 가동하므로, 소비 전력이 상대적으로 증가되는 문제점이 있었다.

상술한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 조명과 환기를 동시에 수행할 수 있도록 하여, 설치 공간이 감소되고, 설치 작업이 용이해지며, 배치 설계가 상대적으로 단순해지도록 하는 조명겸용 환기 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 조명과 환기의 효율을 증대시킬 수 있는 조명겸용 환기 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 소비 전력을 감소시킬 수 있는 조명겸용 환 기 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따르면, 실외 공기를 송풍시키는 송풍 장치; 상기 송풍 장치가 연결되고, 광과 실외 공기를 안내하는 제1 덕트부; 그리고, 상기 제1 덕트부에 연결되고, 실내 공간에 노출되게 배치되며, 광과 실외 공기를 안내하여 실내 공간에 제공하는 제2 덕트부를 포함하여 구성되되, 상기 제2 덕트부는 내면에 빛을 전반사하여 진행시키는 광섬유를 다수 개 포함하고, 상기 제2 덕트부를 빛이 투과하여 상기 실내 공간을 조명하는 것을 특징으로 하는 조명겸용 환기 시스템을 제공한다.

상기 제1 덕트부는 해가 뜨고 지는 방향에 각각 배치되는 것을 특징으로 한다.

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상기 조명겸용 환기 시스템은 상기 제1 덕트부에 자연광을 제공하는 자연 조명부; 그리고, 상기 제1 덕트부에 인공광을 제공하는 인공 조명부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 다른 형태에 따르면, 실외 공기를 송풍시키는 송풍 장치; 상기 송풍 장치가 연결되고, 다수의 실내 공간에 대응되도록 배치되며, 광과 실외 공기를 안내하는 제1 덕트부; 그리고, 상기 제1 덕트부에 연결되고, 상기 각 실내 공간에 각각 노출되게 배치되며, 광과 실외 공기를 안내하여 실내 공간에 제공하는 제2 덕트부를 포함하여 구성되되, 상기 제2 덕트부는 내면에 빛을 전반사하여 진행시키는 광섬유를 다수 개 포함하고, 상기 제2 덕트부를 빛이 투과하여 상기 실내 공간을 조명하는 것을 특징으로 하는 조명겸용 환기 시스템을 제공한다.

상기 제1 덕트부는 해가 뜨고 지는 방향에 각각 배치되는 것이 바람직하다.

상기 제1 덕트부에 자연광을 제공하는 자연 조명부; 그리고, 상기 제1 덕트부에 인공광을 제공하는 인공 조명부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1 덕트부는 해가 뜨는 방향 및 지는 방향 중 어느 한 곳에 배치될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 태양광의 조도(LUX)를 측정하는 단계; 상기 측정된 조도가 제어부에 기 설정된 소정 값 이상이라고 판단되면, 태양의 고도를 측정하여 상기 태양의 고도에 따라 해가 뜨는 쪽 또는 해가 지는 쪽 중 어느 한쪽의 자연 조명부를 가동하여 제1 덕트부에 자연광만을 제공하는 단계; 그리고, 상기 측정된 조도가 제어부에 기 설정된 소정 값 이하라고 판단되면, 인공 조명부를 가동하여 제1 덕트부에 인공광만을 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 조명겸용 환기 시스템의 제어방법을 제공한다.

상기 하나의 조명부가 가동될 때에는 제1 덕트부로 입사된 광이 제2 덕트부로 굴절되도록 광굴절부를 회전시키는 것이 바람직하다.

태양의 고도에 따라 상기 제1 덕트부에 태양광을 집중시킬 수 있도록 자연 조명부를 회전시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면, 조명과 환기를 위한 장치의 설치 공간이 감소되고, 설치 작업이 용이해지며, 배치 설계가 상대적으로 단순해지며, 조명과 환기의 효율을 증대시키고, 실내 공간을 조명하기 위한 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제1실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 조명겸용 환기 시스템은, 실외 공기를 송풍시키는 송풍 장치(100)와, 상기 송풍된 실외 공기를 안내하여 실내 공간을 환기시키고, 광을 전반사하여 실내 공간을 조명하는 조명겸용 환기 장치를 포함하여 구성된다.

상기 송풍 장치(100)는 실외 공기를 흡입하여 조명겸용 환기 장치에 공급한다. 여기서, 상기 송풍 장치에는 실내 공기를 외부로 배출할 수 있도록 별도의 배기 덕트가 설치될 수 있으나, 도시를 생략하였다. 그리고, 상기 송풍 장치에는 실내/외 공기를 흡입하기 위한 팬(미도시)과, 실/외 공기를 열교환시켜 실외로 배출되는 열에너지의 일부를 회수할 수 있도록 전열교환기(미도시)가 더 설치될 수 있음도 이해 가능하다.

또한, 상기 송풍 장치(100)에는 실외 공기를 여과시키도록 집진 필터(110)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 집진 필터는 조명겸용 환기 장치의 표면에 실외 공기에 포함된 이물질들이 부착되어 조명 효율을 감소시키는 것을 방지한다.

또한, 상기 송풍 장치(100)에는 실외 공기를 탈취시키도록 탈취 필터(120)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 집진 필터(110)와 탈취 필터(120)는 상기 조명겸용 환기 장치를 구성하는 제1 덕트부(210)에 배치될 수도 있으나, 이때에는 광의 진행방향을 방해하지 않도록 광의 이동경로를 회피하여 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 조명겸용 환기 장치는 실외 공기를 실내 공간에 급기시키는 측면에서는 급기 덕트의 기능을 수행하고, 광을 실내 공간에 공급하는 측면에서는 광의 이동 통로 기능을 수행한다.

이러한 조명겸용 환기 장치에 관해 상세히 설명하기로 한다.

상기 조명겸용 환기 장치는, 광과 실외 공기를 안내하는 조명겸용 환기 덕트(200)와, 상기 조명겸용 환기 덕트에 자연광을 제공하는 자연 조명부(230)와, 상기 조명겸용 환기 덕트에 인공광을 제공하는 인공 조명부(240)를 포함하여 구성된다.

상기 조명겸용 환기 덕트(200)는, 상기 송풍 장치(100)가 연결되고, 광과 실외 공기를 안내하는 제1 덕트부(210)와, 상기 제1 덕트부에 연결되고, 실내 공간에 배치되며, 광과 실외 공기를 안내하여 실내 공간에 제공하는 제2 덕트부(220)를 포함하여 구성된다.

이러한 조명겸용 환기 덕트(200)의 내면에는 길이방향을 따라 다수개의 광섬유가 배치된다. 이때, 광섬유는 아크릴 레진(PMMA : Polymethyl Methacrylate)으로 된 코어(Core)와, 상기 코어를 둘러싸는 불소 폴리머(F-PMMA : Fluorine Polymethyl Methacrylate)로 된 클레드층(Clad array)을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 클래드층의 굴절율(refractive index)이 코어보다 낮으므로, 상기 광섬유의 한쪽 끝단으로부터 들어온 광은 코어와 클레드층의 접속면에서 전반사(total reflection)를 일으키면서 광섬유 끝단으로 진행된다.

상기한 제1 덕트부(210)는 해가 뜨고 지는 방향에 각각 배치되는 것이 바람직하다. 가령, 상기 제1 덕트부(210)는 일반적으로 건물의 동쪽과 서쪽에 각각 배치될 수 있다. 또한, 남향으로 건축된 아파트나 대형 건물과 같은 경우, 남쪽이나 남쪽과 서쪽에 제1 덕트부를 배치할 수 있음도 이해 가능하다.

이러한 제1 덕트부(210)는 실외에 자연광 또는 인공광이 누설되는 것을 방지하도록 외부와 폐쇄되게 설치되는 것이 바람직하다. 가령, 건물의 벽면에 내장되거나 혹은 별도의 차폐부재(211)에 의해 폐쇄되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이는 빛 공해를 방지하기 위함이다. 즉, 야간에 인공광이 제1 덕트부(210)를 통해 외부로 조사되는 것을 방지하여, 빛에 의한 생태계 파괴와 인간의 수면 장애를 방지하기 위함이다.

또한, 상기 제1 덕트부(210)에는 상기 자연 조명부(230)와 인공 조명부(240)가 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 자연 조명부(230)와 인공 조명부(240)는 상기 제2 덕트부(220)의 입구부를 향하여 서로 마주보게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 자연 조명부(230)는 태양의 고도에 따라 자연광을 제1 덕트부(210)에 집중시킬 수 있도록 회전 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 자연 조 명부(230) 또는 제1 덕트부(210)에는 태양의 고도를 측정할 수 있는 센서(280)가 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 자연 조명부(230)는 태양광을 제1 덕트부(210)에 집중적으로 굴절 및 반사시킬 수 있도록 판형으로 형성된다. 이러한 자연 조명부(230)는 도시는 되지 않았지만 별도의 모터 장치에 의해 소정 각도 회전 가능하게 설치된다. 이때, 모터는 회전수가 정확하게 제어되는 것을 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 자연 조명부(230)는 제1 덕트부(210) 내부로 눈이나 비가 침투되는 것을 방지하도록 우천시에는 제1 덕트부(210)의 입구를 덥을 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인공 조명부(240)로는 전원이 인가됨에 따라 소정의 조도(lux)로 광을 발산하는 램프를 제시한다. 이러한 램프의 조도는 환기겸용 조명 시스템이 적용되는 장소에 따라 적절하게 설계되어야 할 것이다.

또한, 상기 제1 덕트부(210)에는 자연광과 인공광이 소정 각도 굴절되어 제2 덕트부(220)에 반사되도록 광굴절부(250)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 광굴절부(250)는 제1 덕트부(210)와 제2 덕트부(220)가 연결되는 부분에 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 광굴절부(250)는 회전 가능하도록 설치된다. 따라서, 자연광과 인공광을 굴절시킬 때에 적절하게 회전된다. 물론, 상기 광굴절부(250)는 고정된 상태에서 자연광과 인공광을 굴절시킬 수 있는 구조를 가질 수 있음도 이해 가능하다.

그리고, 상기 제2 덕트부(220)에는 제2 덕트부로 입사되는 광의 입사각을 조절하도록 제1 입사각 조절부(260)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 제1 입 사각 조절부(260)는 광굴절부(250)를 통해 소정 각도 굴절된 광을 광파이프에 집속시키는 기능을 수행한다. 이러한 제1 입사각 조절부(260)는 제2 덕트부(220)의 입구부에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 덕트부(210)에는 인공광의 입사각을 조절하도록 제2 입사각 조절부(270)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 제2 입사각 조절부(270)는 인공 조명부(240)와 광굴절부(250) 사이에 배치된다. 또한, 송풍 장치(100)는 광굴절부(250)와 제2 입사각 조절부(270) 사이에 연결된다.

또한, 상기 제2 덕트부(220)에는 송풍 장치(100)에서 송풍된 실외 공기를 실내 공간으로 토출시키도록 디퓨져(221)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 디퓨져(221)는 광을 투과시킬 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 전반사된 광을 실내 공간에 보다 잘 조사할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템에 관한 제1실시예의 작용을 설명하기로 한다.

상기 제1실시예는 태양광의 조도에 따라 자연 조명 모드로 운전되거나 인공 조명 모드로 가동시킬 수 있다. 또한, 이러한 조명 모드와 동시에 또는 독립적으로 환기 모드를 수행하게 할 수 있다.

첫째, 도 1을 참조하여, 상기 조명겸용 환기 시스템이 자연 조명 모드와 환기 모드로 동시에 운전되는 경우에 관해 설명하기로 한다.

제어부에서는 사용자의 선택 또는 자동적으로 해가 뜰때부터 대략 정오까지는 동쪽에 위치한 자연 조명부(230)를 가동시킨다.

이때, 자연 조명부(230)는 태양의 고도에 따라 제1 덕트부(210) 내에 자연광이 가장 많이 반사될 수 있는 각도로 회전된다. 이에 따라, 자연광은 제1 덕트부(210)에 입사되어 전반사되면서 진행한다.

또한, 상기 제1 덕트부(210)의 광굴절부(250)는 소정 각도 회전됨에 의해 상기 전반사된 자연광을 제2 덕트부(220)로 굴절시킨다. 이렇게 굴절된 자연광은 제1 입사각 조절부(260)를 통해 입사되고, 이어 상기 제2 덕트부(220)의 광섬유에서 전반사되면서 상기 제2 덕트부를 투과한다. 이렇게 투과된 자연광은 실내 공간을 일정한 조도(lux)로 조명한다.

이와 동시에, 상기 환기 장치(100)가 가동되면, 실외 공기는 집진필터(110)를 통과하면서 여과된 후 제1 덕트부(210)로 유입된다. 이 여과된 공기는 제1 덕트부를 통과한 후 제2 덕트부(220)에 유입되고, 제2 덕트부를 유동하는 실외 공기는 디퓨져(221)를 통해 실내 공간에 유입되어 실내 공간을 환기시킨다.

한편, 정오부터 해질무렵까지는 서쪽에 위치한 자연 조명부(210)를 가동시킨다. 이때, 조명겸용 환기 시스템에서의 자연광의 진행 과정과 실외 공기의 유동은 상술한 바와 거의 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

둘째, 도 2를 참조하여, 상기 조명겸용 환기 시스템이 인공 조명 모드와 환기 모드로 동시에 운전되는 경우에 관해 설명하기로 한다.

제어부에서는 사용자의 선택 또는 자동적으로 날씨가 흐리거나 또는 어두울 때에 인공 조명부(240)를 가동시킨다.

이때, 인공 조명부(240)는 소정의 조도로 발광되고, 이때 발생된 인공광은 제2 입사각 조절부(270)에 의해 제1 덕트부(210)의 광섬유에 입사되어 전반사되면서 진행한다.

또한, 상기 제1 덕트부(210)의 광굴절부(250)는 소정 각도 회전됨에 의해 상기 전반사된 인공광을 제2 덕트부(220)로 굴절시킨다. 이렇게 굴절된 인공광은 제1 입사각 조절부(260)를 통해 상기 제2 덕트부(220)의 광섬유에 입사되고, 이 인공광은 제2 덕트부(220)의 광섬유를 따라 전반사되면서 상기 제2 덕트부를 투과한다. 이렇게 투과된 인공광은 실내 공간을 일정한 조도(lux)로 조명한다.

이와 동시에, 상기 송풍 장치(100)가 가동되면, 실외 공기는 집진필터(110)와 탈취필터(120)를 통과하면서 여과되어 제1 덕트부(210)에 유입되고, 이 실외 공기는 제2 덕트부(220)를 순차적으로 통과하면서 디퓨져(221)를 통해 실내 공간으로 토출된다.

도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제2실시예에 관해 설명하기로 한다. 제2실시예는 제1 덕트부(310)가 해가 뜨는 방향 및 지는 방향 중 어느 한 곳에 배치되는 점에 특징이 있다. 따라서, 하나의 제1 덕트부(310)를 통해서 광이 입사되고 실외 공기가 유입되어 상기 제2 덕트부(320)를 통과하면서 실내 공간에 빛이 조사되고 실외 공기가 토출된다. 이러한 제2실시예는 남향으로 건축된 건물에 적용되거나 해가 소정 범위의 고도에서만 주택에 입사되는 경우에 적용될 수 있을 것이다.

이러한 제2실시예의 제1,2 덕트부(310,320)의 구성을 제외하고는 나머지 구성 요소는 실질적으로 동일하므로, 나머지 구성 요소에 관한 설명과 그 작용에 관 한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 제2실시예는 하나의 제1 덕트부(310)만을 설치하므로 제1실시예에 비해 설치 비용이 적게 들 것이다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제3실시예에 관해 설명하기로 한다. 제3실시예는 조명겸용 환기 시스템이 아파트나 대형 건물에 적용되는 점에 특징이 있으며, 이에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 조명겸용 환기 시스템은, 실외 공기를 송풍시키는 송풍 장치(500)와, 상기 송풍 장치가 연결되고, 다수의 실내 공간을 연결시키며, 상기 송풍된 실외 공기를 안내하여 소정의 실내 공간을 환기시키고, 광을 전반사하여 소정의 실내 공간을 조명하는 조명겸용 환기 장치를 포함하여 구성된다.

상기 송풍 장치(500)에는 실외 공기를 여과시키도록 집진 필터(510)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 집진 필터(510)는 조명겸용 환기 장치의 표면에 실외 공기에 포함된 이물질들이 부착되어 조명 효율을 감소시키는 것을 방지한다.

또한, 상기 송풍 장치(500)에는 실외 공기를 탈취시키도록 탈취 필터(520)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 송풍 장치(500)는 제1실시예에서 설명한 바와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기 조명겸용 환기 장치는, 광과 실외 공기를 안내하고, 다수의 실내 공간을 연결하는 조명겸용 환기 덕트(600)와, 상기 조명겸용 환기 덕트에 자연광을 제공하는 자연 조명부(630)와, 상기 조명겸용 환기 덕트에 인공광을 제공하는 인공 조명부(640)를 포함하여 구성된다.

상기 조명겸용 환기 덕트(600)는, 상기 환기 장치(500)가 연결되고, 다수의 실내 공간에 대응되도록 배치되며, 광과 실외 공기를 안내하는 제1 덕트부(610)와, 상기 제1 덕트부에 연결되고, 각 실내 공간에 각각 배치되며, 광과 실외 공기를 안내하여 해당 실내 공간에 제공하는 다수의 제2 덕트부(620)를 포함하여 구성된다.

이러한 조명겸용 환기 덕트(600)의 내면에는 길이방향을 따라 다수개의 광섬유가 배치된다. 여기서, 광섬유에 관해서는 제1실시예에서 상술한 바와 동일하므로 이하에서는 그 설명을 생략하기로 한다.

상기한 제1 덕트부(610)는 해가 뜨고 지는 방향에 각각 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 제1 덕트부(610)는 실외에 자연광 또는 인공광이 누설되는 것을 방지하도록 외부와 폐쇄되게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 덕트부(610)에는 상기 자연 조명부(630)와 인공 조명부(640)가 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 자연 조명부(630)와 인공 조명부(640)는 상기 제2 덕트부(620)의 입구부를 향하여 서로 마주보게 배치되는 것이 바람직하다.

상기 자연 조명부(630)는 태양의 고도에 따라 자연광을 제1 덕트부(610)에 집중시킬 수 있도록 회전 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 자연 조명부(630) 또는 제1 덕트부(610)에는 태양의 고도를 측정할 수 있는 센서(680)가 설치되는 것이 바람직하다.

이때, 자연 조명부(630)는 태양광을 제1 덕트부(610)에 집중적으로 굴절 및 반사시킬 수 있도록 판형으로 형성된다. 이러한 자연 조명부(630)는 도시는 되지 않았지만 별도의 모터 장치에 의해 소정 각도 회전 가능하게 설치된다. 또한, 상기 자연 조명부(630)는 제1 덕트부(610) 내부로 눈이나 비가 침투되는 것을 방지하도록 우천시에는 제1 덕트부의 입구를 덮을 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 덕트부(610)에는 자연광과 인공광이 소정 각도 굴절되어 제2 덕트부(620)에 반사되도록 광굴절부(650)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 광굴절부(650)는 제1 덕트부(610)와 각 제2 덕트부(620)가 연결되는 부분에 각각 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 광굴절부(650)들은 독립적으로 회전 가능하도록 설치된다. 물론, 상기 광굴절부들은 고정된 상태에서 자연광과 인공광을 굴절시킬 수 있는 구조를 가질 수 있음도 이해 가능하다.

그리고, 상기 각 제2 덕트부(620)에는 해당 제1 덕트부(610)로부터 입사되는 광의 입사각을 조절하도록 제1 입사각 조절부(660)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 제1 입사각 조절부(660)는 광굴절부(650)를 통해 소정 각도 굴절된 광을 제2 덕트부(620)의 광섬유에 집속시키는 기능을 수행한다. 이러한 제1 입사각 조절부(660)는 해당 제2 덕트부(620)의 입구부에 각각 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 덕트부(610)에는 인공광의 입사각을 조절하도록 제2 입사각 조절부(670)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 제2 입사각 조절부(670)는 소정의 광굴절부(650)들 사이에 배치된다.

또한, 상기 각 제2 덕트부(620)에는 송풍 장치(100)에서 송풍된 실외 공기를 해당 실내 공간으로 토출시키도록 디퓨져(621)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 디퓨져(621)는 광을 투과시킬 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직 하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템에 관한 제3실시예의 작용을 설명하기로 한다.

상기 제3실시예는 태양광의 조도에 따라 자연 조명 모드로 운전되거나 인공 조명 모드로 가동시킬 수 있다. 또한, 이러한 조명 모드와 동시에 또는 독립적으로 환기 모드를 수행하게 할 수 있다.

첫째, 도 4를 참조하여, 상기 조명겸용 환기 시스템이 자연 조명 모드와 환기 모드로 동시에 운전되는 경우에 관해 설명하기로 한다.

제어부에서는 사용자의 선택 또는 자동적으로 해가 뜰때부터 대략 정오까지는 동쪽에 위치한 자연 조명부를 가동시킨다.

이때, 자연 조명부(630)는 태양의 고도에 따라 제1 덕트부 내에 자연광이 가장 많이 반사될 수 있는 각도로 회전된다. 이에 따라, 자연광은 제1 덕트부(610)에 입사되어 전반사되면서 진행한다.

또한, 상기 제1 덕트부(610)의 광굴절부(650)들는 소정 각도 회전됨에 의해 상기 전반사된 자연광을 제2 덕트부(620)들로 굴절시킨다. 이때, 모든 실내 공간들을 조명하는 경우에는 상기 광굴절부(650)들을 모두 소정 각도 회전시켜 모든 제2 덕트부(620)에 자연광을 공급한다. 또한, 일부의 실내 공간만을 조명하는 경우에는 해당 광굴절부(650)들만을 소정 각도 회전시키면 된다. 이때, 조명을 하지 않을 실내 공간들에 대응되는 광굴절부(650)들은 제1 덕트부(610)의 길이방향에 대해 평행하게 회전시킨다.

이렇게 굴절된 자연광은 제1 입사각 조절부(660)를 통해 입사되고, 이어 상기 제2 덕트부(670)의 광섬유에서 전반사되면서 상기 제2 덕트부(620)를 투과한다. 이렇게 투과된 자연광은 실내 공간을 일정한 조도(lux)로 조명한다.

이와 동시에, 상기 송풍 장치(500)가 가동되면, 실외 공기는 집진필터(510)와 탈취필터(520)를 통과하면서 여과된 후 제1 덕트부(610)로 유입된다. 이 여과된 공기는 제1 덕트부(610), 제2 덕트부(620) 및 디퓨져(621)를 통해 실내 공간에 유입된다.

한편, 정오부터 해질무렵까지는 서쪽에 위치한 자연 조명부(610)를 가동시킨다. 이때, 조명겸용 환기 시스템에서의 자연광의 진행 과정과 실외 공기의 유동은 상술한 바와 거의 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

둘째, 도 5를 참조하여, 상기 조명겸용 환기 시스템이 인공 조명 모드와 환기 모드로 동시에 운전되는 경우에 관해 설명하기로 한다.

제어부에서는 사용자의 선택 또는 자동적으로 날씨가 흐리거나 또는 어두울 때에 인공 조명부를 가동시킨다.

이때, 인공 조명부(640)는 소정의 조도로 발광되고, 이때 발생된 인공광은 제2 입사각 조절부(270)에 의해 제1 덕트부(610)의 광섬유에 입사되어 전반사되면서 진행한다.

또한, 상기 제1 덕트부(610)의 광굴절부(650)들은 소정 각도 회전됨에 의해 상기 전반사된 인공광을 제2 덕트부(620)들로 굴절시킨다. 이때, 조명할 실내 공간에 해당되는 광굴절부(650)만을 회전시키고, 그렇지 않은 광굴절부들은 제1 덕트부 (610)의 길이방향에 수평하게 회전시킨다.

이렇게 굴절된 인공광은 제1 입사각 조절부(660)를 통해 상기 제2 덕트부(620)의 광섬유에 입사되고, 이 인공광은 제2 덕트부의 광섬유를 따라 전반사되면서 상기 제2 덕트부를 투과한다. 이렇게 투과된 인공광은 실내 공간을 일정한 조도(lux)로 조명한다.

이와 동시에, 상기 환기 장치(500)가 가동되면, 실외 공기는 집진필터(510)를 통과하면서 여과되어 제1 덕트부(610)에 유입되고, 이 실외 공기는 제2 덕트부(620)를 순차적으로 통과하면서 디퓨져(621)를 통해 실내 공간으로 토출된다.

도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 조명겸용 환기 시스템의 제4실시예에 관해 설명하기로 한다. 제4실시예는 제3실시예에 비해 제1 덕트부(710)가 해가 뜨는 방향 및 지는 방향 중 어느 한 곳에 배치되는 점에 특징이 있다. 따라서, 하나의 제1 덕트부(710)를 통해서 광이 입사되고 실외 공기가 유입되어 상기 제2 덕트부(720)를 통과하면서 실내 공간에 빛이 조사되고 실외 공기가 토출된다. 이러한 제4실시예는 남향으로 건축된 건물에 적용되거나 해가 소정 범위의 고도에서만 주택에 입사되는 경우에 적용될 수 있을 것이다.

이러한 제4실시예의 제1,2 덕트부(710,720)의 구성을 제외하고는 제3실시예의 나머지 구성 요소와 실질적으로 동일하므로, 나머지 구성 요소에 관한 설명과 그 작용에 관한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 제4실시예는 하나의 제1 덕트부(710)만을 설치하므로 제3실시예에 비해 설치 비용이 적게 들 것이다.

도 7을 참조하여, 상술한 제1 내지 제4 실시예의 제어방법에 관해 설명하기 로 한다.

사용자의 선택에 따라 조명겸용 환기 시스템이 가동된다(S11).

이때, 제어부에서는 환기 모드가 선택되었는 지를 판단한다(S12). 환기 모드가 선택되었다고 판단되면, 송풍 장치를 가동한다(S13). 또한, 그렇지 않았다고 판단되면, 송풍 장치의 가동을 정지시킨다(S14).

그리고, 상기 조명 모드가 선택되었는 지를 판단한다(S15). 조명 모드가 선택되었다고 판단되면, 태양광의 조도를 측정하여 제어부에 전달한다(S16). 또한, 그렇지 않다고 판단되면, 조명 모드를 정지시킨다(S17)

이때, 태양광의 조도가 소정값 이상이라고 판단되면(S18), 자연 조명부를 가동하고(S19), 태양의 고도에 따라 자연 조명부를 회전시킨다(S20). 또한, 태양광의 조도가 소정값 이하라고 판단되면, 인공 조명부를 가동시킨다(S21).

그리고, 광조절부를 소정 각도 회전시켜(S22), 제2덕트부에 자연광 또는 인공광을 입사시킨다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 실시예의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 따르면, 조명겸용 환기 덕트를 적용하므로, 동일한 덕트로 실내 공간을 조명함과 아울러 환기시킬 수 있으며, 설치 공간과 설치 비용이 감소되며, 배치 설계가 간편해지는 효과가 있다.

둘째, 본 발명에 따르면, 자연의 태양광을 이용하여 실내 공간을 조명하므로, 실내 공간을 조명하기 위한 소비 전력을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있 다.

셋째, 본 발명에 따르면, 조명겸용 환기 덕트의 설치 자유도를 현저히 증가시키므로, 광의 손실과 공기의 유동 저항을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 발명에 따르면, 서로 간섭이 거의 없는 광과 공기의 이동 경로를 동일하게 구성하므로, 최소의 설치 공간으로 최적의 효율을 낼 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 본 발명에 따르면, 집진 필터를 설치하여 상기 조명겸용 환기 덕트 내에 이물질의 부착을 차단함으로써 조명 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

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41. 태양광의 조도(LUX)를 측정하는 단계;

    상기 측정된 조도가 제어부에 기 설정된 소정 값 이상이라고 판단되면, 태양의 고도를 측정하여 상기 태양의 고도에 따라 해가 뜨는 쪽과 해가 지는 쪽 양쪽에 설치된 자연 조명부 중 어느 한쪽을 가동하여 제1 덕트부에 자연광만을 제공하는 단계; 그리고,

    상기 측정된 조도가 제어부에 기 설정된 소정 값 이하라고 판단되면, 인공 조명부를 가동하여 제1 덕트부에 인공광만을 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 조명겸용 환기 시스템의 제어방법.
42. 제41항에 있어서,

    상기 하나의 조명부가 가동될 때에는 제1 덕트부로 입사된 광이 제2 덕트부로 굴절되도록 광굴절부를 회전시키는 것을 특징으로 하는 조명겸용 환기 시스템의 제어방법.
43. 제41항에 있어서,

    태양의 고도에 따라 상기 제1 덕트부에 태양광을 집중시킬 수 있도록 자연 조명부를 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명겸용 환기 시스템의 제어방법.
44. 제41항에 있어서,

    환기 모드가 설정된 경우 송풍 장치를 가동하여 실내 공간을 환기시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명겸용 환기 시스템의 제어방법.

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