KR100923544B1

KR100923544B1 - 실내환경 조절용 샤프트 시스템

Info

Publication number: KR100923544B1
Application number: KR1020090017992A
Authority: KR
Inventors: 박인수
Original assignee: (주)아이아크건축사사무소
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-10-27

Abstract

본 발명은 실내환경 조절용 샤프트 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물의 내부에 수직으로 형성되는 샤프트를 통해서 건물 내부의 압력차를 이용한 자연환기와 태양광을 이용한 자연채광이 이루어지는 실내환경 조절용 샤프트 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템은 건물의 적어도 일부를 관통하여 형성되는 하나 이상의 샤프트와, 상기 건물의 외부에 설치되어 태양광을 조사받고 상기 샤프트를 통해서 상기 태양광을 전송하는 태양광 채광부와, 상기 건물에서 공기가 순환되고 상기 샤프트를 통해 배기되도록 상기 건물에 설치된 창문의 개폐를 조절하고 배기를 제어하는 환기부를 포함한다.

샤프트, 환기, 통풍, 채광, 태양광, 친환경, 에코 시스템

Description

실내환경 조절용 샤프트 시스템{Shaft system for controlling indoor environment}

근래 들어, 건물이 고층화 및 대형화되면서 건물 내부에 상대적으로 자연환기와 자연채광이 취약한 영역이 발생하게 되었다. 이러한 취약 영역은 건물의 외측 창가로부터 떨어진 건물 내부의 코어(Core) 영역으로서 외부의 공기가 직접 유입되기 어렵고, 태양광이 직접 조사되지 않아 전기, 가스 등의 에너지를 사용하여 강제적으로 환기와 채광을 수행하는 설비의 설치가 요구된다.

건물의 설계 및 시공 등과 관련된 건축기술이 발전하면서 건물에서 소비되는 에너지를 절약하기 위한 다양한 기술들이 제안되었으며, 건물에서 체류하는 시간이 점차 증가하게 되면서 에너지를 절약할 수 있으며 더 나아가 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있는 실내환경 조절기술도 다양하게 제안되었다. 건물의 실내환경을 조절 하는 기술은 에너지의 사용 유무에 따라서 에너지를 사용하지 않고 건축적인 기법으로 실내환경을 조절하는 자연형 조절(passive control)기술과, 에너지를 사용하여 실내환경을 조절하는 설비형 조절(active control)기술로 크게 구분되며, 이러한 기술들은 건물의 내부에서 환기, 채광 및 단열 등을 실시하는데 적용된다.

다층건물 또는 고층건물에 자연환기와 자연채광이 적용되는 종래의 자연형 조절기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

외부로부터 공급되는 전기나 가스 등의 에너지를 사용하지 않고, 건물의 외부로부터 유입된 공기를 건물의 내부에서 순환시키는 자연환기에 관한 기술은 주로 외부로부터 공기의 유입이 용이하게 이루어지고, 유입된 공기가 건물의 내부에서 정체되지 않으며 원활하게 순환 및 배기되도록 공기의 유동 통로가 되는 건물의 내부 공간을 특정하게 구획하거나 건물 내부의 공간 시설물을 배치하는 기술들이 제한되었다. 또한, 태양광을 이용한 자연채광은 건물의 외부에서 태양광을 집광하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 건물 내부의 채광에 사용하는 간접 방식과, 건물의 내부에 광덕트 또는 광섬유 등과 같은 태양광의 전송을 위한 통로 또는 수단을 건물에 추적으로 설치하여 태양광을 건물의 내부로 전송하는 직접 방식 등의 기술들이 제안되었다.

그런데 위와 같은 종래의 기술들에 있어서, 자연환기와 자연채광이 건물에서 모두 구현되도록 하는 경우에 공기의 배기가 이루어지는 통로와 태양광의 전송이 이루어지는 통로를 건물의 내부에 각각 설치하여야 하는 문제점이 있었다. 즉, 종래에는 건물에 구비된 수직 통로인 샤프트를 자연환기를 실시하기 위한 공기의 배 기 통로로만 사용하였으며, 태양광을 건물 내부로 전송하기 위한 통로로 겸용하지 못하였다. 따라서, 건물 내부에 환기와 채광을 용도로 하는 통로를 각각 형성하는데 소요되는 설계 및 시공 비용이 증가하고, 설치가 이루어진 후 이를 운용하는 과정에서도 유지 및 관리에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 건물 내부에 수직으로 구비된 샤프트를 통해서 건물 내부의 압력차에 의한 공기의 자연순환과, 건물 외부에서 조사된 태양광을 건물 내부로 전송하여 자연채광이 이루어지는 실내환경 조절용 샤프트 시스템을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템은 건물의 적어도 일부를 관통하여 형성되는 하나 이상의 샤프트와, 상기 건물의 외부에 설치되어 태양광을 조사받고 상기 샤프트를 통해서 상기 태양광을 전송하는 태양광 채광부와, 상기 건물에서 공기가 순환되고 상기 샤프트를 통해 배기되도록 상기 건물에 설치된 창문의 개폐를 조절하고 배기를 제어하는 환기부를 포함한다.

본 발명에 따르면 건물의 내부에 수직으로 구비된 샤프트를 자연환기를 위한 통로와 자연채광을 위한 태양광의 전송 통로로 겸용할 수 있어서 경제적으로 건물의 운용할 수 있다. 즉, 친환경적인 자연환기 방식과 자연채광 방식이 모두 적용되는 건물의 효율적인 운용을 통해 건물의 유지 및 관리에 필요한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 자연환기와 자연채광이 취약한 건물 내부의 코어부 및 각 층의 실내 공간에 친환경적인 환기와 채광을 실시함으로써 건물의 내부에서 체류하는 사람들에게 쾌적한 실내환경을 제공하여 생활의 질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템이 적용된 건물의 개략적인 수직 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자연환기를 위한 공기의 유동 상태를 구분하여 나타낸 건물의 수직 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 자연채광을 위한 태양광의 전송 상태를 구분하여 나타낸 건물의 수직 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템은 건물(10)의 적어도 일부를 관통하여 형성되는 하나 이상의 샤프트(shaft; 100)와, 건물(10)의 외부에 설치되어 태양광(light of the sun; L)을 조사받고 샤프트(100)를 통해서 태양광(L)을 하측 방향으로 전송하는 태양광 채광부(200)와, 건물(10)에서 공기(air; A)가 순환되고 샤프트(100)를 통해 배기되도록 건물(10)에 설치된 창문의 개폐를 조절하고 배기를 제어하는 환기부(300)를 포함한다.

샤프트(100)는 자연환기(natural ventilation)를 위한 공기(A)의 배기 통로와 자연채광(natural lighting)을 위한 태양광(L)의 전송 통로로 겸용할 수 있는 통로로서 내부가 비어있으며, 상하 양단이 개방된 구조를 갖는다. 이러한 샤프트(100)의 상단은 건물(10)의 외부와 통하도록 개방되며, 샤프트(100)의 하단은 건물(10)의 내부 공간에서 개방된다. 본 실시예에서 샤프트(100)는 자연환기와 자연채광이 취약한 건물(10)의 중심부 또는 코어부에 설치되며, 건물(10)의 옥상과 지하층에서 샤프트(100)의 상단과 하단이 각각 개방된다. 물론, 본 실시예에서와 같이 샤프트(100)가 건물(10)의 전체를 상하로 관통하여 형성될 수 있으며, 건물(10)의 일부 층만을 관통하여 형성될 수도 있다. 즉, 샤프트(100)의 하단이 건물(10)의 지하층이 아닌 건물(10)의 지상층 내부에서 개방될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 지면과 평행을 이루는 샤프트(100)의 수평 단면(도 8참조)이 사각형으로 이루어지는데, 이에 한정되지 않고 건물(10)의 형상에 따라 원형, 타원형 또는 다각형으로 다양하게 변경될 수 있으며, 건물(10)의 내부에 형성되는 샤프트(100)의 개수도 1개 또는 2개 이상의 개수로 형성될 수 있음은 물론이다. 샤프트(100)는 지면과 수직인 방향으로 형성되는 것이 일반적이나 태양광(L)의 전송이 방해받지 않는 범위내에서 지면과 소정의 경사를 가지는 상태로 형성될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것처럼, 건물(10)는 다층(multi-storied) 구조로 이루어지는데 건물(10)의 내부에서 바닥면과 천장면을 형성하는 층간 구조물(S)에 의하여 건물(10)의 내부 공간이 다층의 실내 공간으로 구획된다. 이러한 층간 구조 물(S) 영역에 형성된 샤프트(100)에는 반사 효율이 높은 반사 부재(140)가 부착 또는 도포될 수 있으며, 태양광(L)이 건물(10)의 내부로 전송되는 효율을 향상시킨다. 본 실시예에서는 반사 부재(140)의 재질로서 고순도 알루미늄을 사용한다. 한편, 미도시되었지만 층간 구조물(S)의 영역에 위치하는 샤프트(100)의 내부에는 건물(10)의 옥상에서 전송된 태양광(L)을 건물(10)의 하측 방향으로 보다 효율적으로 전송하기 위하여 다수의 볼록 렌즈 및 오목 렌즈의 조합으로 이루어지는 광보강 부재가 설치될 수 있다.

태양광 채광부(200)는 태양광(L)을 건물(10)의 외부에서 조사받아 샤프트(100)를 통해 건물(10)의 내부로 전송시키는데 상세한 구성은 후술하는 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 또한, 환기부(300)는 건물(10)에 구비된 창문들을 자동으로 개폐하는 일종의 제어 장치로서 건물(10) 내부의 일측에 구비된 제어실에 위치한다.

도 4는 본 발명의 일실시예 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템이 적용된 건물의 옥상을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 이물질 유입방지실을 도시한 사시도이고, 도 6은 도 1에 도시된 샤프트의 측면 개방 영역에 설치되어 건물의 실내 공간에 구비되는 광투과성 구조물을 도시한 사시도이고, 도 7은 도 1에 도시된 건물의 외측 창부를 도시한 단면도이며, 도 8은 도 1에 도시된 선 X-X'에서 바라본 건물의 개략적인 수평 단면도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템이 적용된 건물(10)의 옥상에는 이물질 유입방지실(110)과 태양광 채광 장치(200)가 설치된다.

이물질 유입방지실(110)은 내부 공간에 샤프트(100)의 개방된 상단이 위치하도록 하여 외부로부터의 먼지, 빗물 등과 같은 이물질이 샤프트(100)의 내측으로 유입되는 것을 방지함과 아울러 샤프트(100)를 통해 상승 유도된 공기를 배기시킨다. 이물질 유입방지실(110)은 건물(10)의 옥상 바닥면에 안착되는 유입방지실 프레임(112)과, 유입방지실 프레임(112)의 측면부와 상면부를 덮는 유입방지실 플레이트(114)를 포함한다. 여기서, 유입방지실 플레이트(114)는 인접하여 설치된 태양광 채광장치(200)에서 조사된 태양광(L)이 샤프트(100)의 내부로 전송될 수 있도록 광투과성이 높은 투명 유리, 플라스틱 등을 재질로 하여 이루어진다. 또한, 공기의 배기가 이루어지도록 유입방지실 플레이트(114)에 통풍구(120)가 형성된다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이물질 유입방지실(110a)은 통풍구(120)가 이물질 유입방지실(110a)의 측면에 형성되고, 이물질의 유입을 차단하기 위해 상단면이 막혀있다. 샤프트(100)를 통해 상승 유도된 공기가 건물(10)의 외부로 원활하게 배기되도록 통풍구(120)의 형상, 크기 또는 개수는 자유롭게 변경될 수 있으며, 본 실시예에서는 이물질 유입방지실(110a)의 측면을 따라 연속적인 띠 형태로 형성하였다. 도 5(b)에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이물질 유입방지실(110b)은 제 1 실시예에 따른 이물질 유입방지실(110a)의 상부에 배기유도 플레이트(130)를 추가로 장착시킨 형태이다.

배기유도 플레이트(130)는 이물질 유입방지실(110b)의 상부면에서 이격되어 결합되며, 이격된 공간을 통해 샤프트(100)에서 상승 유도된 공기(A)가 빠져나갈 수 있도록 이물질 유입방지실(110b)의 상부면이 개방되어 퉁풍구(120)를 형성한다. 통풍구(120)는 공기(A)의 배기량, 배기 속도 등에 따라서 그 크기와 형상이 달라질 수 있으며, 제 1 실시예에서와 같이 측면에도 통풍구(120)가 형성될 수 있다.

배기유도 플레이트(130)는 하부면이 볼록한 형태로 이루어져 있어서 옥상에서 유동하는 외부 공기(A1)가 배기유도 플레이트(130)의 하부면과 이물질 유입방지실(110b)의 상부면 사이의 공간, 즉 통풍구(120)로 지나가게 되면 베르누이 원리(Bernoulli's principle)에서 설명한 바와 같이 배기유도 플레이트(130)의 하부면 형상에 의해서 유동 속도가 빨라지게 되고 이로 인해 볼록한 하부면 부근의 압력이 낮아진다. 따라서, 샤프트(100)를 통해 배기되는 공기(A)가 상승 유도되는 효과가 더욱 커져 공기(A)의 배기가 원활하게 이루어진다.

도 6에 도시된 바와 같이, 건물(10)의 내부 공간을 다층의 실내 공간으로 구획하는 층간 구조물(S)사이에 위치하는 샤프트(100)의 개방된 측면 영역에는 광투과성 구조물(150)이 설치된다. 광투과성 구조물(150)은 샤프트(100)의 개방된 측면 영역으로 사람 등이 낙하하는 것을 방지하며, 샤프트(100)를 통해 전송된 태양광(L)을 통과시켜 코어부 및 각 층의 실내 공간으로 채광이 이루어지도록 한다. 또한, 광투과성 구조물(150)은 건물(10)의 내부를 순환한 공기(A)가 샤프트(100)를 통해 배기될 때 환기부(300)의 제어를 받아 공기(A)의 배기량을 조절한다.

본 실시예에서 광투과성 구조물(150)은 광투과성 판(156)과, 광투과성 판(156)을 지지하는 지지프레임(158)을 포함한다. 도한, 광투과성 구조물(150)의 상부에는 환기부(300)의 제어를 통해 개폐가 조절되는 적어도 하나 이상의 내측 창 문(152)이 형성된다. 미도시되었지만 내측 창문(152)의 일측에는 환기부(300)의 제어를 통해 구동되는 개폐구동부가 구비된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 건물(10)의 외부로부터 유입된 공기(A)는 건물(10)의 내부를 순환하고 광투과성 구조물(150)의 내측 창문(152)을 통해서 샤프트(100)의 내부로 유입되며, 샤프트(100)의 내부에서 건물(10)의 높이에 따른 압력차에 의해서 상승 유도되어 건물(10)의 옥상에 설치된 이물질 유입방지실(110; 110a, 110b)의 통풍구(120)를 통해 배기된다.

건물(10)의 외부에서 건물(10)의 내부로 공기(A)를 유입시키는 외측 창부(310)는 단일 창문형 또는 이중 창문형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 도 7에 도시된 것처럼 외측 창부(310)를 단일 창문형으로 구성하였으며, 외측 창부(310)에 설치된 외측 창문(312)은 환기부(300)의 제어를 통해 개폐가 조절된다. 외측 창문(312)의 일측에는 미도시되었지만 환기부(300)의 제어를 통해 구동되는 개폐구동부가 구비된다. 외측 창부(310)에 설치된 외측 창문(312)의 크기 및 구조 등은 건물(10)의 규모나 형상에 따라서 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.

위와 같은 건물(10)의 내부 구성을 통해 일반적으로 건물(10)의 내부 온도가 건물(10)의 외부 온도보다 높을 때, 건물(10)의 외측 창부(310)를 통해 공기(A)가 건물(10)의 실내 공간으로 유입되면, 유입된 공기(A)는 건물(10)의 내부를 순환하고 샤프트(100)를 통해 배기되는 자연환기가 이루어진다. 이러한 자연환기는 건물(10)의 외부에서 유입되는 공기와 건물(10) 내부의 공기 사이의 온도차에 의해 밀도차가 발생하고, 이로 인하여 건물(10)의 내부에서 압력차가 발생하여 공기(A) 가 위로 유출되는 굴뚝 효과(Stack effect)에 의해서 자연스럽게 이루어진다. 또한, 전술한 바와 같이 샤프트(100)의 상측에 배기유도 플레이트(130)를 결합시켜 샤프트(100)의 상단 부분이 압력이 낮도록 형성함으로써 건물(10)에서 순환된 공기(A)가 건물(10)의 외부로 배기되는 효과를 더욱 증가시킨다. 이와 같은 자연환기는 외측 창부(310)와 광투과성 구조물(150)에 구비된 외측 창문(312)과 내측 창문(152)의 개폐를 유기적으로 제어하는 환기부(300)에 의해 실시된다. 환기부(300)의 제어는 필요에 따라서 건물(10)에 설치된 설비형 난방 시설 및 공기조화 시설과 연동하여 그 효율성을 높일 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 채광장치를 통해서 태양광이 샤프트로 전송되는 과정을 도시한 상태도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 채광장치(200)는 태양의 이동 경로를 추적하여 태양광(L)을 조사받는 태양 추적부(210)와, 태양 추적부(210)에 조사된 태양광(L)의 전송 경로를 바꾸어 샤프트(100)의 내부로 전송하는 반사부(220) 및 태양 추적부(210)와 반사부(220)의 구동을 제어하는 채광 제어부(미도시)를 포함한다. 본 실시예에서는 태양광 채광장치(200)가 건물(10)의 옥상에 설치되었지만, 샤프트(100)가 건물(10)에 형성되는 위치에 따라서 건물(10) 외부의 다양한 위치에 설치될 수 있다.

위와 같이 구성된 태양광 채광장치(200)를 통해 태양광(L)이 전송되는 과정을 살펴보면, 태양 추적부(210)가 태양의 이동 경로를 추적하여 태양으로부터 태양광(L)을 조사받는다. 태양 추적부(210)로 조사된 태양광(L)은 반사부(220)에서 반 사되어 전송 경로가 변경되며 샤프트(100)의 내측으로 유도된다. 샤프트(100)의 내측으로 유도된 태양광(L)은 샤프트(100)를 따라 하측 방향으로 전송되어 건물(10)의 코어부 및 각 층의 실내 영역에 자연채광이 이루어지도록 한다.

태양광 채광장치(200)의 상세한 구성을 살펴보면, 태양 추적부(210)는 헬리오스텟(heliostat) 방식으로서 설치 위치, 태양의 고도, 태양의 이동 속도 등을 고려하여 자동으로 태양의 이동 경로를 추적하여 최적의 효율로 태양광(L)을 조사받는다. 이를 위해 태양 추적부(210)는 태양광을 직접 조사받는 반사면(212)과, 반사면(212)을 지지하고 기울기를 조절하는 경사조절부(214) 및 경사조절부(214)를 옥상으로부터 지지하고 회전시키는 회전부(216)를 포함한다.

태양 추적부(210)에서 조사받는 태양광(L)을 샤프트(100)의 내부로 전송하기 위하여 태양광(L)의 전송 경로를 변환시키는 반사부(220; 230, 240)는 적어도 1개 또는 2개 이상의 반사판으로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 설치되는 위치가 서로 다른 제 1 반사판(230)과 제 2 반사판(240)으로 구분되어 복수개가 설치되었다. 물론, 본 실시예와 달리 태양광 채광장치(200)의 구성 및 설치 위치를 달리하여 태양광 추적부(210)에서 조사받은 태양광(L)을 하나의 반사판을 통해 곧바로 샤프트(100)의 내부로 전송시킬 수 있음은 물론이다.

반사부(220)에서 제 1 반사판(230)은 태양 추적부(210)의 반사면(212)에서 조사된 태양광(L)의 경로를 1차적으로 변환시키며, 태양 추적부(210)의 크기 및 샤프트(100)의 위치, 형상 등에 따라서 그 설치 위치가 결정된다. 본 실시예에서 제 1 반사판(230)는 태양 추적부(210)의 반사면(212)에서 반사된 태양광(L)을 제 2 반 사판(230)으로 반사시켜 태양광(L)의 전송 경로를 변환시킨다. 제 1 반사판(230)은 태양광(L)의 반사가 일어나는 플레이트 형상의 제 1 반사면(232)과, 제 1 반사면(232)을 옥상에서 일정한 높이로 이격시켜 지지하는 제 1 반사판 지지대(234)를 포함한다. 제 1 반사면(232)은 제 1 반사판 지지대(234)에서 회전이 가능하도록 연결되어 태양 추적부(210)의 회전에 따라 반사가 효율적으로 이루어지도록 채광제어부를 통해 연동된다. 제 2 반사판(240)은 이물질 유입방지실(110)의 내부에 위치하며, 이물질 유입방지실(110)의 내측면과 제 2 반사판 지지대(242)에 의해 지지된다. 제 2 반사판(240)과 제 2 반사판 지지대(242)의 연결부(244)는 0°∼360°의 범위로 자유롭게 회전이 가능하다. 제 1 반사판(230)에서 반사된 태양광(L)은 제 2 반사판(240)을 통해 재차 반사되어 샤프트(100)의 내측으로 태양광(L)을 전송시킨다.

제 2 반사판(240)의 하부에는 프리즘(250a) 또는 반사거울(250b)을 포함하는 분배 유닛(250)이 추가로 구비되어 태양광(L)을 용이하게 건물(10)의 실내 공간으로 분배시킬 수 있다. 프리즘(250a)의 경우에는 태양광(L)의 경로를 굴절시켜 실내 공간으로 태양광(L)을 전송하는데 사용되고, 반사거울(250b)은 샤프트(100)의 내주면 일측에 부착되어 태양광(L)의 일부를 층간 구조물(S) 면에 비추어 주는 역할을 한다. 샤프트(100)가 형성된 코어부 주위를 보다 밝게 하기 위하여 층간 구조물(S)의 면에 굴절 형상을 형상하거나 반사 효율이 높은 도색을 실시할 수도 있다.

이상과 같이 전술한 본 발명에 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템은 다층건물이나 고층건물에 구비되는 수직 샤프트를 공기의 환기 통로와 태양광의 전송 통로로 겸용할 수 있게 함으로써 보다 경제적으로 친환경 자연에너지를 이용할 수 있고, 이를 통해 에코 시스템(Eco-system)이 적용된 친환경 건물의 운용과 유지 보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 건물의 코어부 및 각 층의 실내 공간에 오랫동안 거주하거나 체류하는 사람들에게 자연환기와 자연채광이 이루어지도록 함으로써 보다 쾌적한 실내환경을 제공하여 삶의 질을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템이 적용된 건물의 개략적인 수직 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 자연환기를 위한 공기의 유동 상태를 구분하여 나타낸 건물의 수직 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 자연채광을 위한 태양광의 전송 상태를 구분하여 나타낸 건물의 수직 단면도.

도 4는 본 발명의 일실시예 따른 실내환경 조절용 샤프트 시스템이 적용된 건물의 옥상을 도시한 사시도.

도 5는 도 4에 도시된 이물질 유입방지실을 도시한 사시도.

도 6은 도 1에 도시된 샤프트의 측면 개방 영역에 설치되어 건물의 실내 공간에 구비되는 광투과성 구조물을 도시한 사시도.

도 7은 도 1에 도시된 건물의 외측 창부를 도시한 단면도.

도 8은 도 1에 도시된 선 X-X'에서 바라본 건물의 개략적인 수평 단면도.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 채광장치를 통해서 태양광이 샤프트로 전송되는 과정을 도시한 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10 : 건물 100 : 샤프트

110 : 이물질 유입방지실 120 : 통풍구

130 : 배기유도 플레이트 140 : 반사 부재

150 : 광투과성 구조물 152 : 내측 창문

200 : 태양광 채광부 210 : 태양 추적부

220 : 반사부 250 : 분배 유닛

300 : 환기부 310 : 외측 창부

312 : 외측 창문 A : 공기

L : 태양광

Claims

상하 방향으로 연장되어 건물의 내부를 관통하며, 내부가 비어있고 상하 양단이 개방되어 지면에 대하여 수직 또는 경사진 형태로 형성되는 하나 이상의 샤프트와;

상기 건물의 외부에 설치되어 태양광을 조사받고 상기 샤프트를 통해서 상기 건물 내부의 하측으로 상기 태양광을 전송하는 태양광 채광부와;

상기 건물의 외측 창부에 설치되는 외측 창문 및 상기 샤프트에 설치되는 내측 창문의 개폐를 조절하여 상기 건물 내부에서 순환되는 공기를 상기 샤프트를 통해 유도시켜 배기하는 환기부;

를 포함하는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 샤프트의 연장되는 길이 방향을 따라 상기 건물의 내부 공간을 다층의 실내 공간으로 구획하는 층간 구조 영역에 상기 태양광을 반사시키는 반사 부재가 구비되고, 상기 건물의 실내 공간에는 자연환기를 유도하는 상기 내측 창문이 적어도 하나 이상 형성되는 광투과성 구조물이 설치되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 광투과성 구조물은,

상기 건물의 내부 공간을 다층의 실내 공간으로 구획하는 층간 구조물 사이에 설치되는 광투과성 판과;

상기 광투과성 판을 지지하고 상기 적어도 하나 이상의 내측 창문이 형성되는 지지프레임;

을 포함하는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 3항에 있어서,

상기 내측 창문 및 상기 외측 창문의 일측에는 상기 환기부의 제어를 통해 구동되는 개폐구동부가 구비되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,

상기 반사 부재는 상기 태양광의 전송 효율을 향상시키는 고순도 알루미늄을 재질로 하는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 청구항에 있어서,

상기 샤프트의 개방된 상단에는 통풍구가 형성된 이물질 유입방지실이 설치되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 이물질 유입방지실의 상부에는 상기 샤프트를 통해 배기되는 공기를 상승 유도하도록 볼록한 하부면을 갖는 배기유도 플레이트가 이격되어 결합되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 이물질 유입방지실의 상부에 상기 배기유도 플레이트가 결합되는 경우에는 상기 통풍구가 상기 이물질 유입방지실의 상부면에 형성되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 태양광 채광부는 태양을 추적하여 태양광을 조사받는 태양 추적부와; 상기 태양 추적부에 조사된 상기 태양광의 전송 경로를 바꾸어 상기 샤프트의 내부로 전송하는 반사부; 및 상기 태양 추적부와 상기 반사부의 동작을 제어하는 채광 제어부;를 포함하는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 반사부는 상기 태양 추적부에 조사된 상기 태양광을 반사시켜 수평 방향으로의 경로를 변경시키는 제 1 반사판과; 상기 제 1 반사판에서 반사된 상기 태양광을 재반사하여 수직 방향으로의 경로를 변경시켜 상기 샤프트의 내측으로 상기 태양광을 전송시키는 제 2 반사판을 포함하는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 10항에 있어서,

상기 샤프트의 개방된 상단에 통풍구가 형성된 이물질 유입방지실이 설치되고, 상기 제 2 반사판은 상기 이물질 유입방지실의 내측에 설치되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 11항에 있어서,

상기 제 2 반사판의 하부에는 상기 태양광을 상기 건물의 실내 공간으로 분배시키는 프리즘을 포함하는 분배 유닛이 구비되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.
제 11항에 있어서,

상기 건물의 내부 공간을 다층의 실내 공간으로 구획하는 층간 구조물 영역에 위치하는 상기 샤프트의 내부에는 다수의 볼록 렌즈 및 오목 렌즈의 조합으로 이루어지는 광보강 부재가 구비되는 실내환경 조절용 샤프트 시스템.