KR100827857B1 - 지하 구조물의 환기시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 구조물의 환기시스템에 관한 것으로서, 특히, 지하 구조물의 배기 샤프트 내에 배기를 상방향으로 유도하는 가이드 베인을 부가하여 전력 소모 및 소음을 저감시키는 동시에 배기를 효율적으로 수행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 지하 구조물(1)의 급기 샤프트(10)를 따라 각 층의 급기구(11)에 설치되는 급기팬(100)과; 상기 지하 구조물(1)의 배기 샤프트(20)를 향해 각 층의 배기구(21)에 설치되는 배기팬(200)과; 상기 배기 샤프트(20) 내에 위치하여 배기를 상방향으로 유도하는 원호형 단면을 갖는 가이드 베인(300)을 포함하여 구성되어, 무동력으로 배기 효율을 향상시킬 수 있음으로써, 환기시스템의 상품성과 경제성을 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.

지하 구조물, 샤프트, 팬, 가이드 베인

Description

지하 구조물의 환기시스템{System for ventilating underground structures}

도 1은 종래의 지하 구조물의 환기시스템을 도시하는 도,

도 2는 종래의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 유동해석 결과를 나타내는

도,

도 3은 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템을 도시하는 도,

도 4는 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 다른 실시예를 도시하는

도,

도 5는 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 요부를 도시하는 도,

도 6은 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 유동해석 결과를

나타내는 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 지하 구조물 2 : 유통홀

10 : 급기 샤프트 11 : 급기구

20 : 배기 샤프트 21 : 배기구

100 : 급기팬 200 : 배기팬

300, 300a, 300b : 가이드 베인 310 : 보조 가이드 베인

400 : 연결팬

본 발명은 지하 구조물의 환기시스템에 관한 것으로서 특히, 지하 구조물의 배기 샤프트 내에 배기를 상방향으로 유도하는 가이드 베인을 부가하여 전력 소모 및 소음을 저감시키는 동시에 배기를 효율적으로 수행하기 위한 장치로써, 무동력으로 배기 효율을 향상시킬 수 있음으로써, 환기시스템의 상품성과 경제성을 극대화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고층 아파트나 고층 건물에는 지하에 주차장이 구비되어 있어, 거주자 및 입주자가 이용할 수 있도록 하고 있으며, 경우에 따라서는 지하창고가 구비되어 있는 경우도 있고, 군사시설의 경우에는 그 보안성을 이유로 지하에 설비되는 경우도 있다.

그러나, 상기와 같은 건물의 지하 주차장, 지하창고, 지하 군사시설 등과 같은 지하 구조물은 자연환기에 의해서는 공기가 순환되기가 어렵고, 자동차의 배기 가스 및 기타 오염된 가스가 잔존하게 되어 이용자들의 건강을 해칠 염려가 있어, 강제환기에 의해 공기를 순환시키고 있다.

본 출원인에 의한 국내등록특허 제0502432호에는 지하 샤프트(shaft)를 이용 한 종래의 지하 구조물의 환기시스템이 개시되어 있다.

도 1은 종래의 지하 구조물의 환기시스템을 도시하는 도이며, 도 2는 종래의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 유동해석 결과를 나타내는 도로서, 국내등록특허 제0502432호에 개시된 종래의 지하 구조물의 환기시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 지하 구조물(1)의 급기 샤프트(10)를 따라 각 층의 급기구(11)에 설치되는 급기팬(30)과; 상기 지하 구조물(1)의 배기 샤프트(20)를 향해 각 층의 배기구(21)에 설치되는 배기팬(40)과; 상기 배기 샤프트(20) 내에 위치하여 배기를 상방향으로 유도하는 유인팬(50)과; 각 층의 상기 급기팬(10)과 배기팬(20) 사이에 공기의 흐름을 연결해주는 연결팬(60)을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 지하 구조물의 환기시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 외기가 급기 샤프트(10)를 통해 수직하게 하강하면, 각 층에 형성된 급기구(11)의 급기팬(30)이 지하 구조물(1) 내부로 수평 하게 급기를 수행하게 된다.

이후, 지하 구조물(1) 내에 마련된 연결팬(60)을 통해 오염된 실내 공기가 각 층에 형성된 배기구(21)의 배기팬(40)을 통하여 배기 샤프트(20)로 배기 되면, 수직하게 마련된 유인팬(50)이 작동하여 배기 샤프트(20) 내의 오염된 공기를 지하 구조물(1) 외부로 배기 시키는 것이다.

이와 같은 종래의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 유동 해석결과가 도 2에 나타나 있다.

그러나, 상기한 종래의 지하 구조물의 환기시스템은 별도의 유인팬을 배기 샤프트 내에 마련하고, 이러한 유인팬을 여러 개 함께 작동시켜야 함에 따라 전력 소모 및 소음이 크다는 단점이 있으며, 특히 배기팬을 통과한 공기가 도 2와 같이 배기 샤프트 내에서 곧장 상방향으로 유도되지 않고 하향 이동하였다가 유인팬에 의하여 상향 이동함에 따라 와류가 발생하고 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 지하 구조물의 배기 샤프트 내에 배기를 상방향으로 유도하는 가이드 베인을 부가하여 무동력으로 배기 효율을 향상시킬 수 있음으로써, 환기시스템에 대한 전반적인 전력 소모 및 소음을 크게 저감시켜 환기시스템의 상품성과 경제성을 극대화시킬 수 있도록 하는 지하 구조물의 환기시스템을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 지하 구조물의 급기 샤프트를 따라 각 층의 급기구에 설치되는 급기팬과; 상기 지하 구조물의 배기 샤프트를 향해 각 층의 배기구에 설치되는 배기팬과; 상기 배기 샤프트 내에 위치하여 배기를 상방향으로 유도하는 원호형 단면을 갖는 가이드 베인을 포함하여 구성함으로써 달성된다.

도 3은 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템을 도시하는 도이며, 도 4는 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 다른 실시예를 도시하는 도이고, 도 5는 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 요부를 도시하는 도이다.

그리고, 도 6은 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 유동해석 결과 를 나타내는 도이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 지하 구조물의 환기시스템은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 급기팬(100)이 형성된 급기 샤프트(10)와 배기팬(200)이 형성된 배기 샤프트(20)를 포함한 지하 구조물(1)의 환기시스템에 있어서, 배기 샤프트(20) 내에 각 층마다 원호형 가이드 베인(300)을 추가로 마련함으로써, 무동력으로 환기 효율을 극대화시킬 수 있는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템에 대한 각 구성요소를 도면을 참조하여 하나씩 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 있어서 지하 구조물(1)은 지하 주차장, 지하창고, 지하 군사시설 등과 같이 건물의 지하에 형성된 구조물로서, 양측에 각각 수직한 급기 샤프트(10) 및 배기 샤프트(20)가 형성되어 있다.

도 3 및 도 4에는 지하1층부터 지하3층까지 형성된 지하 구조물(1)을 예시하였다.

이때, 급기 샤프트(10) 및 배기 샤프트(20)에는 각 층별로 급기구(11) 및 배기구(21)가 연통 형성되어, 상기 급기구(11)를 통하여 급기 샤프트(11)의 외기가 지하 구조물(1) 내부로 급기 될 수 있으며, 상기 배기구(21)를 통하여 지하 구조물(1) 내부의 오염된 공기가 배기 샤프트(20)로 배기 될 수 있는 것이다.

이와 함께, 상기 급기 샤프트(10)의 각층에 마련된 급기구(11)에는 다수의 급기팬(100)이 수평 하게 마련되어 지하 구조물(1) 내부로 강제 급기를 수행하며, 상기 배기구(21)에는 다수의 배기팬(200)이 수평 하게 마련되어 지하 구조물(1) 외부로, 즉 배기 샤프트(20)로 강제 배기를 수행하게 된다.

이러한 급기팬(100) 및 배기팬(200)은 행과 열을 이루어 지하 구조물(1)의 환경 조건에 따라 다수 배열된다.

특히, 본 발명에 있어서는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 배기 샤프트(20) 내에 대략 1/4 원호형 단면을 갖는 가이드 베인(300)이 각 층별로 마련된다.

상기 가이드 베인(300)은 배기구(21)에 마련된 배기팬(200)에 의하여 배기 샤프트(20) 내부로 수평 하게 토출되는 배기를 상방향으로 수직하게 유도하는 판재인 것이다.

이때, 상기 가이드 베인(300)은 약 1.5mm 두께의 스테인리스스틸 재질로 이루어지는 것이 양호하다.

즉, 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템은 가이드 베인(300)을 배기 샤프트(20) 내에 마련함으로써, 기존의 유인팬(도 1의 도면부호 50 참조)의 부가 없이 배기 샤프트(20) 내에 마련된 가이드 베인(300)이 무동력으로 수평 하게 토출되는 배기를 상방향으로 유도함으로써, 배기 샤프트(20) 내에서 배기가 하강하여 역류하는 것을 효과적으로 예방할 수 있는 것이다.

여기에서, 상기 배기 샤프트(20)의 상부에는 도 3 및 도 4와 같이 원호형상의 보조 가이드 베인(310)을 마련하여, 배기 샤프트(20)를 통해 상방향으로 이동하는 공기를 지하 구조물(1) 외부로 유도하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 함께, 본 발명에 있어서 상기 지하 구조물(1) 각 층의 상기 급기팬(100)과 배기팬(200) 사이 간격이 급기팬(100)에서 토출된 급기가 오염된 내기를 포함하여 배기팬(200)으로 직접 배출시킬 수 있는 정도라면 별도의 연결팬(400)을 부가하지 않아도 된다.

하지만, 상기 지하 구조물(1)의 면적이 넓거나 내부 구조에 따라 각 층의 상기 급기팬(100)과 배기팬(200) 사이 간격이 멀리 떨어져 있다면, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 지하 구조물(1) 각 층의 상기 급기팬(100)과 배기팬(200) 사이에는 공기의 흐름을 연결해주는 연결팬(400)이 추가 구성될 수도 있는 것이다.

즉, 지하 구조물(1)의 면적이나 다양한 구조에 따라 상기 연결팬(400)을 적절한 위치에 다수 개 추가하는 것이 바람직하다.

이하에서는 배기 샤프트(20) 내에 마련되는 가이드 베인(300)의 좌우 설치 위치에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 도 3에 도시한 바와 같이 상기 가이드 베인(300)은 최하층에서 배기팬(200)으로부터 이격되어 배기 샤프트(20)의 내면에 접하도록 설치되고, 그 이외 층에서 배기 샤프트(20) 내면으로부터 이격되어 배기팬(200)에 접하도록 설치될 수 있다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 가이드 베인(300)은 최하층에서 배기팬(200)으로부터 이격되어 배기 샤프트(20)의 내면에 접하도록 설치되고, 그 이외 층에서 배기 샤프트(20) 내면 및 배기팬(200)으로부터 이격되어 설치될 수도 있다.

다시 말해, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 최하층과 그 이외의 층에 설 치되는 가이드 베인(300)에 대한 배기 샤프트(20) 내의 설치위치가 좌우로 약간의 차이가 있으며, 도 3과 같이 최하층 이외의 층에서 가이드 베인(300)이 배기팬(200)에 접하도록 구현하는 것도 가능하고, 도 4와 같이 최하층 이외의 층에서 가이드 베인(300)이 배기팬(200)으로부터 이격되도록 구현하는 것도 가능하다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이 최하층의 경우 가이드 베인(300a)이 배기 샤프트(20) 내에 위치하되, 배기팬(200)으로부터 일정간격 L만큼 도면상 우측으로 이격 설치되어, 배기 샤프트(20)의 우측 내면에 접하도록 설치된다.

이때, 배기 샤프트(20)의 폭을 W라고 한다면 도 5에 있어서 L≒0.3W 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 최하층을 제외한 층의 경우 가이드 베인(300b)은 배기 샤프트(20) 내에 위치하되, 도면상 배기 샤프트(20)의 우측 내면으로부터 좌측으로 L2만큼 이격 설치되고, 배기팬(200)에 L1의 거리를 두고 인접 설치된다.

이때, 도 3은 L1=0으로 적용된 예를 도시한 것이며, 도 4는 L1≒0.04W로 적용된 예를 도시한 것이고, L2는 모두 약 0.42W 정도로 설정된 것이다.

이러한 가이드 베인(300)의 설치 위치는 본 출원인이 가이드 베인(300)의 위치를 다양하게 변경시키면서 유동해석을 반복적으로 실시한 결과, 상기에 언급한 가이드 베인(300)의 위치가 배기 효율 면에서 가장 적절한 것을 확인할 수 있었다.

마지막으로, 상기 지하 구조물(1) 최하층에 마련된 배기팬(200) 하측에는 상기 배기 샤프트(20)와 실내를 구분 짓는 벽면 저부에 유통홀(2)이 추가로 관통 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 급기구(11)에 마련된 급기팬(100)의 작동에 따라 지하 구조물(1)의 급기 샤프트(10)를 통하여 신선한 외기가 유입되어 하강하게 된다.

이후, 급기팬(100)은 지하 구조물(1)의 각 층 실내를 향하여 수평한 방향으로 신선한 외기의 급기를 수행하게 되며, 이때, 지하 구조물(1) 내에서는 다수의 연결팬(400)이 급기팬(100)으로부터 토출된 급기가 오염된 실내공기를 포함하여 배기팬(200)의 입구에 도달하도록 하는 것이다.

그리고, 배기팬(200)은 오염된 실내공기를 배기 샤프트(20)로 토출시키게 되는데, 이때, 상기 배기 샤프트(20) 내에 마련된 가이드 베인(300)은 배기가 배기 샤프트(20) 내에서 하강하는 것을 막아 역류의 발생을 예방하여 상방향으로 유도하게 되는 것이다.

이때, 최하층에 마련된 가이드 베인(300a)은 배기팬(200)으로부터 토출된 배기가 배기 샤프트(20) 내에서 상방향을 향하도록 유도하게 되는데, 도 4 및 도 5와 같이 지하 구조물(1)의 실내와 배기 샤프트(20) 사이에 위치한 벽면 하부에 유통홀(2)이 관통 형성되어 있다면, 배기 샤프트(20) 저부에 항상 잔존하는 오염된 공기를 상방향으로 유인하여 배출시킬 수도 있는 것이다.

그리고, 최하층 이외의 층에 마련된 가이드 베인(300b)은 도면상 배기 샤프트(20)의 우측 내면으로부터 이격되어 있어 그 아래층에서 올라오는 배기와 합쳐질 수 있으며, 해당 층의 배기팬(200)에서 토출된 배기가 배기 샤프트(20) 내에서 상 방향을 향하도록 유도하게 된다.

이때, 만약 도 3과 같이 가이드 베인(300)이 배기팬(200)에 접하도록 도 5의 L1을 0으로 설정하면 가이드 베인(300)은 해당 층의 배기 효율을 증대시킬 수 있으며, 반대로 도 4와 같이 가이드 베인(300)이 배기팬(200)으로부터 이격되도록 도 5의 L1을 설정한다면 가이드 베인(300)은 해당 층의 오염된 공기를 상방향으로 유도하는 기능과 더불어, 가이드 베인(300) 하측의 공기를 유인하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이후, 배기 샤프트(20)를 통해 상승한 오염 공기는 보조 가이드 베인(310)에 안내되어 지하 구조물(1) 외부로 배기된다.

이러한 본 발명의 작용에 대하여 컴퓨터를 통한 유동해석 결과 도 6에 도시한 바와 같이 배기팬(200)을 통해 배기 샤프트(20)로 토출된 배기의 하강이 전혀 발생치 않고 원활하게 지하 구조물(1) 외부로 배기되는 것을 확인 할 수 있었다.

이뿐 아니라, 지하 구조물(1)의 모든 층에서 급기팬(100) 및 배기팬(200)에 의한 강제 급배기를 수행할 경우뿐 아니라, 특정 층에서만 강제 급배기를 수행할 경우 해당 층의 상부 층 및 하부 층에서도 주변 공기가 유인되는 현상에 의하여 자연스럽게 배기가 이루어지는 것도 유동해석을 통해 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 지하 구조물의 환기시스템은 기존에 지하 구조물(1)의 배기 샤프트(20) 내에 각 층마다 별도의 유인팬(도 1의 도면부호 50 참조)을 설치할 필요 없이, 배기 샤프트(20) 내에 원호형 가이드 베인(300)만을 부가함으로써 배기팬(200)을 통해 배기 샤프트(20)로 토출되는 오염된 실내공기를 상방향으로 원활하 게 유도할 수 있음으로써, 전력 소모는 물론 소음의 발생을 현저히 저감시키고, 강제 급배기 효율은 향상시킬 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 발명인 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

이상과 같은 본 발명은 지하 구조물의 배기 샤프트 내에 배기를 상방향으로 유도하는 가이드 베인을 부가하여 무동력으로 배기 효율을 향상시킬 수 있음으로써, 환기시스템에 대한 전반적인 전력 소모 및 소음을 크게 저감시켜 환기시스템의 상품성과 경제성을 극대화시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 지하 구조물의 급기 샤프트를 따라 각 층의 급기구에 설치되는 급기팬과; 상기 지하 구조물의 배기 샤프트를 향해 각 층의 배기구에 설치되는 배기팬과; 상기 배기 샤프트 내에 위치하여 배기를 상방향으로 유도하는 원호형 단면을 갖는 가이드 베인을 포함하여 구성되되;

   상기 지하 구조물 최하층에 마련된 배기팬 하측에는 상기 배기 샤프트와 실내를 구분 짓는 벽면 저부에 유통홀이 추가로 관통 형성된 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 환기시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 가이드 베인은 최하층에서 배기팬으로부터 이격되어 배기 샤프트의 내면에 접하도록 설치되고, 그 이외 층에서 배기 샤프트 내면으로부터 이격되어 배기팬에 접하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 환기시스템.
5. 제 3항에 있어서, 상기 가이드 베인은 최하층에서 배기팬으로부터 이격되어 배기 샤프트의 내면에 접하도록 설치되고, 그 이외 층에서 배기 샤프트 내면 및 배기팬으로부터 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 환기시스템.

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