KR101174689B1

KR101174689B1 - 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101174689B1
Application number: KR1020120057214A
Authority: KR
Inventors: 박인
Original assignee: 주식회사 에코다
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-08-16
Also published as: WO2013180425A2

Abstract

본 발명은 계절의 변화나 외부 환경의 변화에 관계없이 연돌효과에 의한 자연 급배기가 균일하면서 안정적으로 이루어지도록 하고 자연 환기 불능 상태의 유발이 원천적으로 방지되도록 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치에 관한 것으로, 본 환기 장치는 빌딩의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제1 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제1 급배기관이 각각 연결되는 제1 입상덕트와; 빌딩의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제2 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제2 급배기관이 각각 연결되는 제2 입상덕트와; 빌딩의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제3 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제3 급배기관이 각각 연결되는 제3 입상덕트와; 빌딩의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제4 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제4 급배기관이 각각 연결되는 제4 입상덕트와; 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트의 하단에 설치되고, 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트로 유입되는 외기를 가열하여 승온시키는 외기 가열기와; 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트의 상단에 설치되고, 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트로 유입되는 외기를 냉각하여 강온시키는 외기 냉각기와; 상기 빌딩의 각층별로 그 내부와 외부의 절대압력을 감지하고 감지된 정보에 따라 상기 외기 가열기와 외기 냉각기의 작동을 제어하고, 상기 제1 급배기팬과 제2 급배기팬 및 제3 급배기팬과 제4 급배기팬의 작동을 제어하는 환기 제어부를; 포함한다.

Description

연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR HYBRID VENTILATION OF A BUILDING USING STACK-EFFECT}

본 발명은 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계절의 변화나 외부 환경의 변화에 관계없이 연돌효과에 의한 자연 급배기가 균일하면서 안정적으로 이루어지도록 하고 자연 환기 불능 상태의 유발이 원천적으로 방지되도록 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치 및 방법을 제공함에 있다.

일반적으로 고층 건물이나 고층 주택 등의 빌딩을 환기하는 방법은 자연 환기, 강제 환기, 및 하이브리드 환기로 구별하고 있다.

여기서, 자연 환기(Passive ventilation)는 급배기가 풍압력과 온도 차에 의해 자연적으로 이루어지도록 하는 방식으로 별도의 동력이 필요치 않아 유지관리비가 저렴하다는 장점을 가지나, 외풍, 온도차 등 주위환경 요인에 따라서 환기량이 변하는 문제점이 있으며, 따라서 강제 환기를 채용하는 주택이 증가하고 있다.

강제 환기(Active ventilation)는 급배기를 팬을 이용하여 강제적으로 급배기시키는 가장 적극적인 방법으로, 이 같은 방식은 안정되게 일정하고 확실하게 환기할 수 있다는 장점을 가지고 있는 반면, 초기투자비와 사후 관리비가 과다하다는 단점이 있어 강제 환기를 얼마나 효율적으로 하느냐가 에너지절약을 위해 대단히 중요한 문제로 대두되고 있다.

또한, 기존 강제 환기방식은 빌딩의 각 세대나 층마다 급배기구가 외부로 노출되게 설계할 수밖에 없어 빌딩의 외관을 해치게 되고, 강제 배기를 위해서는 항시 송풍기를 가동하게 되어 누진율에 따른 팬 동력비가 증가되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 이유로 최근에는 상기 자연 환기와 강제 환기를 조합한 하이브리드 환기(Hybrid ventilation)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하이브리드 환기는 거의 대부분이 팬을 이용하여 강제적으로 배기하고, 이와 같은 배기에 의한 건물 내의 압력차에 의해 빌딩 외부에서 내부로 자연 급기를 하는 방식이 이용되고 있다. 하지만, 이는 엄밀한 의미에서 하이브리드 환기라 할 수 없다. 왜냐 하면, 진정한 의미의 하이브리드 환기는 자연 환기를 주로 하고 자연 환기가 안 될 경우 기계 환기(강제 환기)로 운전하여 기계 환기를 최소화시키는 친환경적인 환기 시스템이기 때문이다.

이와 같은 하이브리드 환기 방식도 강제 환기를 이용함으로써, 강제 배기에 많은 에너지가 소요되는 문제점이 있어 최근에는 연돌효과를 이용하여 상대적으로 적은 에너지로 강제 환기를 수행하는 방식이 개발되고 있다. 여기서, 연돌효과란, "굴뚝효과" 라고도 하는 것으로, 건축물 내부의 온도가 바깥보다 높고 밀도(압력)가 낮을 때 건물 내의 공기는 부력을 받아 상부측으로 이동하는 현상을 말한다. 이때, 수직 공간 내에서 공기가 움직이는 방향은 온도에 따라 달라지는데, 내부온도가 외부온도보다 높으면 아래쪽에서 위쪽으로 흐르게 되는 현상을 말한다.

아울러, 연돌효과에 대응되는 용어로 "역연돌효과"가 있는데, "역연돌효과"란, 건축물 내부의 온도가 바깥보다 낮고 밀도(압력)가 높을 때 건물 내의 공기는 하강력을 받아 하부측으로 이동하는 현상을 말한다. 이때, 수직 공간 내에서 공기가 움직이는 방향은 온도나 압력에 따라 달라지는데, 내부온도가 외부온도보다 낮으면 위쪽에서 아래쪽으로 흐르게 되는 현상을 말한다.

이러한 연돌효과를 이용한 하이브리드 환기 방식을 채용한 종래의 기술로, 한국등록특허 제0719858호 "연돌효과를 이용한 초고층 건물의 하이브리드 환기 시스템"(2007.05.14)이 있으며, 이를 도 6에 도시하여 그 구성과 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 하이브리드 환기 시스템은 태양열을 집열할 수 있는 외피, 구체적으로는 유리면(1, 2)을 건물 외벽으로부터 소정간격씩 이격되게 설치하여 2개소의 공기통로(3, 4)를 형성하고, 상기 2개소의 공기통로(3, 4)에 층 내의 급기 덕트(5) 및 배기 덕트(6)를 각기 연결하여 구성된다.

상기 2개소의 공기통로 중 층간 급기 덕트(5)가 연결되는 제1 공기통로(3)는 상단부는 폐쇄되고 하단부는 외부로 개방된 공기 유입구(7)가 형성된다. 이에 따라, 상기 공기 유입구(7)로 유입된 공기는 태양열에 의해 가열되어 부력에 의한 압력차가 발생하게 되고 상기 제1 공기통로(3)의 수직공간을 따라 상승(연돌효과)하면서 상기 층간 급기 덕트(5)로 급기된다. 이때, 상기 제1 공기통로(3)에 연결되는 급기 덕트(5)의 말단은 개구부가 아래로 향하게 하여 하부에서 각 층별로 유입되는 유입공기를 잘 받아들일 수 있게 한다.

상기 2개소의 공기통로 중 층간 배기 덕트(6)가 연결되는 제2 공기통로(4)는 하단부는 폐쇄되고 상단부는 외부로 개방된 공기 배출구(8)가 형성된다. 이에 따라, 상기 배기 덕트(6)를 통해 배출된 공기는 태양열에 의해 가열되어 부력에 의한 압력차가 발생하게 되고 상기 제2 공기통로(4)의 수직공간을 따라 상승(연돌효과)하면서 상기 공기 배출구(8)로 배기된다. 이때, 상기 제2 공기통로(4)에 연결되는 배기 덕트(6)의 말단은 개구부가 위로 향하게 하여 각 세대에서 상부로 배출되는 공기가 잘 배기될 수 있게 한다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

상기 공기통로에 가해지는 열기가 계절에 따라 균일하지 않아 연돌효과에 의해 급배기가 균일하게 이루어지지 못하며 계절에 따라 각 층에 배기불량이나 급기 불량이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 건물의 외부 온도가 내부 온도보다 높은 여름과 같은 계절에는 역연돌효과가 발생하여 급배기의 역류에 의한 공기의 유동 정체 현상이 발생하여 자연 급배기 불능 상태, 즉 자연 환기 불능 상태가 유발되는 문제점이 있었다.

이와 같은 자연 환기 불능 상태를 해소하기 위해 강제 급배기를 실시하게 되어 환기 장치의 강제 운전에 따른 에너지의 낭비를 초래하게 되고, 외부로 배기된 실내의 공기에 의한 에너지 손실로 냉난방 부하가 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 건물의 중성대 구분 없이 급기계통 및 배기계통이 모든 층에 연결되기 때문에 일부 공기가 건물 내에서 급배기되지 않고 건물의 내부에서 순환되는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제0719858호 "연돌효과를 이용한 초고층 건물의 하이브리드 환기 시스템"(2007.05.14)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 계절의 변화나 외부 환경의 변화에 관계없이 연돌효과에 의한 자연 급배기가 균일하면서 안정적으로 이루어지도록 하고 자연 환기 불능 상태의 유발이 원천적으로 방지되도록 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 입상덕트에 댐퍼를 설치하여 상기 입상덕트를 통해 공기의 유동 제어가 보다 간편하면서 원활하게 이루어지도록 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 입상덕트에 바이패스관을 설치하여 계절 구분 또는 연돌효과 시기 및 역연돌 효과 시기의 구분에 따라 입상덕트의 급배기 전환 사용이 보다 용이하게 이루어지도록 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 빌딩의 각 층에서 급배기되는 공기를 열교환하여 빌딩에 소요되는 냉난방 부하가 절감되도록 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 입상덕트를 통해 빌딩 내외로 또는 빌딩의 각 층별로 공기의 급배기량을 동일하게 제어하여 빌딩 전체 환기의 정량적 제어가 보다 간편하면서 안정적으로 이루어지도록 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"는, 빌딩의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제1 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제1 급배기관이 각각 연결되는 제1 입상덕트와; 빌딩의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제2 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제2 급배기관이 각각 연결되는 제2 입상덕트와; 빌딩의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제3 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제3 급배기관이 각각 연결되는 제3 입상덕트와; 빌딩의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제4 급배기팬이 설치되며, 빌딩의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제4 급배기관이 각각 연결되는 제4 입상덕트와; 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트의 하단에 설치되고, 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트로 유입되는 외기를 가열하여 승온시키는 외기 가열기와; 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트의 상단에 설치되고, 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트로 유입되는 외기를 냉각하여 강온시키는 외기 냉각기와; 상기 빌딩의 각층별로 그 내부와 외부의 절대압력을 감지하고 감지된 정보에 따라 상기 외기 가열기와 외기 냉각기의 작동을 제어하고, 상기 제1 급배기팬과 제2 급배기팬 및 제3 급배기팬과 제4 급배기팬의 작동을 제어하는 환기 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 제1 입상덕트는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제1 입상덕트의 개폐를 조절하는 제1 댐퍼를, 더 포함하고, 상기 제2 입상덕트는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제2 입상덕트의 개폐를 조절하는 제2 댐퍼를, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 제1 입상덕트는, 그 하단의 일측에 연결되고 관로 상에 제1 보조댐퍼가 설치되는 제1 바이패스관을, 더 포함하고, 상기 제2 입상덕트는, 그 하단의 일측에 연결되고 관로 상에 제2 보조댐퍼가 설치되는 제2 바이패스관을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 제3 입상덕트는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제3 입상덕트의 개폐를 조절하는 제3 댐퍼를, 더 포함하고, 상기 제4 입상덕트는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제4 입상덕트의 개폐를 조절하는 제4 댐퍼를, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 제3 입상덕트는, 그 상단의 일측에 연결되고 관로 상에 제3 보조댐퍼가 설치되는 제3 바이패스관을, 더 포함하고, 상기 제4 입상덕트는, 그 상단의 일측에 연결되고 관로 상에 제4 보조댐퍼가 설치되는 제4 바이패스관을, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 제1 입상덕트는, 상기 제1 급배기관의 관로 상에 설치되어 상기 제1 급배기관의 개폐를 조절하는 제1 개폐댐퍼를, 더 포함하고, 상기 제2 입상덕트는, 상기 제2 급배기관의 관로 상에 설치되어 상기 제2 급배기관의 개폐를 조절하는 제2 개폐댐퍼를, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 제3 입상덕트는, 상기 제3 급배기관의 관로 상에 설치되어 상기 제3 급배기관의 개폐를 조절하는 제3 개폐댐퍼를, 더 포함하고, 상기 제4 입상덕트는, 상기 제4 급배기관의 관로 상에 설치되어 상기 제4 급배기관의 개폐를 조절하는 제4 개폐댐퍼를, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 환기 제어부는, 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트 및 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 내부와 외부로 급배기되는 공기의 급기량과 배기량을 감지하고 상기 급기량과 배기량이 동일해지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 환기 제어부는, 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트 및 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트에 의한 자연 환기가 중지되거나 불충분할 때, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력과 상기 빌딩의 중성대 하부의 외기의 절대압력을 감지하고 감지된 압력정보를 비교하여 상기 실내의 절대압력이 상기 외기의 절대압력보다 낮은 경우에 상기 외기 가열기를 작동시켜 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트를 통해 유입되는 공기를 가열하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치"의 상기 환기 제어부는, 상기 제1 입상덕트와 제2 입상덕트 및 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트에 의한 자연 환기가 중지되거나 불충분할 때, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력과 상기 빌딩의 중성대 하부의 외기의 절대압력을 감지하고 감지된 압력정보를 비교하여 상기 실내의 절대압력이 상기 외기의 절대압력보다 높은 경우에 상기 외기 냉각기를 작동시켜 상기 제3 입상덕트와 제4 입상덕트를 통해 유입되는 공기를 냉각하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법"은, 빌딩의 중성대를 기준으로 빌딩의 상부 양측과 하부의 양측에 각각 입상덕트를 수직으로 설치하고, 층별로 각각 두 개의 급배기관을 설치하며, 상기 급배기관을 하나씩 대응되는 상기 입상덕트에 연결한 후에, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩의 중성대 하부의 외기의 절대압력보다 낮으면 연돌효과 시기로 구분하고, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩의 중성대 상부의 외기의 절대압력보다 높으면 역연돌효과 시기로 구분하며, 상기 연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 하부측에 위치한 두 개의 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 하부에서 상부로 상승되게 공기를 자연 유동시켜 상기 빌딩의 내외로 공기를 급배기하여 자연 환기시키고, 상기 역연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 상부측에 위치한 두 개의 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 상부에서 하부로 하강되게 공기를 자연 유동시켜 상기 빌딩의 내외로 공기를 급배기하여 자연 환기시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법"은, 상기 빌딩의 각 층별로 설치되는 상기 두 개의 급배기관 중의 상기 하나의 급배기관을 통해 상기 층의 내부로 급기되는 공기와 상기 다른 하나의 급배기관을 통해 상기 층의 외부로 배기되는 공기를 열교환시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법"은, 상기 연돌효과 시기에 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 하부에서 유입되는 공기를 가열하여 상기 입상덕트를 통한 공기의 상승력을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법"은, 상기 역연돌효과 시기에 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 상부에서 유입되는 공기를 냉각하여 상기 입상덕트를 통한 공기의 하강력을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법"의 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 내부로 공급되는 공기의 양과 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 외부로 배기되는 공기의 양은 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법"의 상기 빌딩의 내부로 공급되어 상기 빌딩의 각 층으로 공급되는 공기의 양과 상기 각 층에서 상기 빌딩의 외부로 배기되는 공기의 양이 동일하며, 상기 빌딩의 각 층마다 급배기되는 공기의 양이 서로 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법"은, 상기 빌딩의 내부와 외부의 절대압력의 차이가 없거나, 상기 연돌효과 시기 또는 상기 역연돌효과 시기 중에 상기 빌딩의 내부로 자연 급배기가 일어나지지 않으면, 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 외부의 공기를 상기 빌딩의 내부로 강제 유동시켜 상기 빌딩을 강제 환기시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 계절의 변화나 외부 환경의 변화에 관계없이 연돌효과에 의한 자연 급배기가 균일하면서 안정적으로 이루어지고, 자연 환기 불능 상태의 유발이 원천적으로 방지되며, 그에 따라 환기에 사용되는 에너지가 현저히 절감되면서 실내의 환기 효율이 최적화되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 입상덕트에 댐퍼를 설치하여 상기 입상덕트를 통해 공기의 유동 제어가 보다 간편하면서 원활하게 이루어지고, 그에 따라 환기 제어의 작동 상의 정밀성과 안정성이 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 입상덕트에 바이패스관을 설치하여 계절 구분 또는 연돌효과 시기 및 역연돌 효과 시기의 구분에 따라 입상덕트의 급배기 전환 사용이 보다 용이하게 이루어지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 빌딩의 각 층에서 급배기되는 공기를 열교환하여 빌딩에 소요되는 냉난방 부하가 절감되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 상기 입상덕트를 통해 빌딩 내외로 또는 빌딩의 각 층별로 공기의 급배기량을 동일하게 제어하여 빌딩 전체 환기의 정량적 제어가 보다 간편하면서 안정적으로 이루어지는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 개략적인 종단면도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 하부를 보인 개략적인 요부 확대 종단면도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 상부를 보인 개략적인 요부 확대 종단면도,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 연돌효과 시기의 작동 상태를 보인 개략적인 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 역연돌효과 시기의 작동 상태를 보인 개략적인 종단면도,
도 6은 종래의 하이브리드 환기 장치의 일예를 보인 개략적인 단면 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 개략적인 종단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 하부를 보인 개략적인 요부 확대 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 상부를 보인 개략적인 요부 확대 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치는 빌딩(BD)의 하부에서 상부측으로 수직 설치되는 제1 입상덕트(10) 및 제2 입상덕트(20)와, 상기 빌딩(BD)의 상부에서 하부측으로 수직 설치되는 제3 입상덕트(30) 및 제4 입상덕트(40)와, 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 하단에 설치되는 외기 가열기(50)와, 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 상단에 설치되는 외기 냉각기(60)와, 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 등의 제반 설비에 설치되는 전자 기기에 연결되는 환기 제어부(70)를 포함한다.

통상적으로 빌딩(BD)과 같은 건물은 도 1에 개략적으로 도시된 그래프와 같이 건물의 높이에 따라 건물 즉 빌딩(BD) 내부의 절대압력과 상기 빌딩(BD)의 외부에 있는 외기의 절대압력이 일정하게 변하고, 상기 빌딩(BD) 내부의 절대압력과 상기 빌딩(BD) 외부의 외기의 절대압력이 동일해지는 지점인 중성대를 형성하게 된다.

상기 도 1에 빌딩의 일측으로 도시된 건물높이에 따른 절대압력의 그래프는 상기 빌딩의 높이에 따른 실내와 외기의 절대압력의 변화에 대한 것으로, 상기 빌딩에 대한 중성대의 위치와 절대압력의 변화에 대한 이해도를 높이기 위해 상기 도 1에 추가적으로 도시된 것이다.

상기 제1 입상덕트(10)는 빌딩(BD)의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고 관로 상에 제1 급배기팬(11)이 설치되며 빌딩(BD)의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제1 급배기관(12)이 각각 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 하단과 상단의 사이에 수직 관로를 형성하여 상기 빌딩(BD)의 하단측 외부와 상기 빌딩(BD)의 내부 사이의 압력차를 형성함으로써, 연돌효과나 역연돌효과에 의해 상기 빌딩(BD)의 하단측에서 그 내부의 방향으로 혹은 그 반대 방향으로 공기가 자연적으로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 제1 급배기팬(11)은 상기 제1 입상덕트(10)의 하단에 설치되는 공지의 송풍기로써, 상기 제1 입상덕트(10)를 통해 연돌효과 및 역연돌효과에 의한 자연 환기가 이루어지지 않는 경우에 상기 빌딩(BD)의 외부의 공기를 상기 제1 입상덕트(10)를 통해 강제로 상기 빌딩(BD)의 내부에 급배기할 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 강제 급배기는 상기 빌딩 내부의 압력 조정, 즉 압력의 안정화를 위한 것이다.

상기 제1 급배기관(12)은 상기 빌딩(BD)의 중성대를 기준으로 그 상부에 위치하는 각 층별로 설치되고 상기 빌딩(BD)의 내부에서 상기 제1 입상덕트(10)에 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부에서 상기 제1 입상덕트(10)로 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부의 공기를 배출시키거나 상기 제1 입상덕트(10)에서 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부로 외부의 공기를 유입시키는 통로의 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 제1 급배기관(12)은 그 관로 상에 설치되는 제1 개폐댐퍼(16)를 더 포함한다. 상기 제1 개폐댐퍼(16)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제1 급배기관(12)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제1 개폐댐퍼(16)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제1 급배기관(12)의 개폐를 조절하여 상기 빌딩(BD)의 각 층 내에서 배출되거나 유입되는 공기의 양을 일정하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어, 상기 제1 입상덕트(10)에서 상기 제1 급배기관(12)을 통해 외부의 공기가 상기 빌딩(BD)의 내부로 공급될 때, 상기 제1 입상덕트(10)의 하부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 낮은 층에 위치하는 상기 제1 급배기관(12)은 상대적으로 높은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 많은 양의 공기가 유입되고, 반대로 상기 제1 입상덕트(10)의 상부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 상대적으로 높은 층에 위치하는 상기 제1 급배기관(12)은 상대적으로 낮은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 적은 양의 공기가 유입되는데, 상기 환기 제어부(70)가 상기 제1 개폐댐퍼(16)를 제어하여 상대적으로 낮은 층에 위치한 상기 제1 급배기관(12)을 적게 개방하고 상대적으로 높은 층에 위치한 상기 제1 급배기관(12)을 많이 개방하여 상기 제1 급배기관(12)을 통해 각 층별로 공급되는 공기의 양을 일정하게 유지하는 것이다.

상기 제1 입상덕트(10)는 그 관로 상에 설치되는 제1 댐퍼(13)를 더 포함한다. 상기 제1 댐퍼(13)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제1 입상덕트(10)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제1 댐퍼(13)는 상기 제1 입상덕트(10)를 개방하거나 폐쇄하거나 그 개방 정도를 조절하여 상기 제1 입상덕트(10)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 역할을 한다.

상기 제1 입상덕트(10)는 그 하단의 일측에 연결되고 관로 상에 제1 보조댐퍼(15)가 설치되는 제1 바이패스관(14)을 더 포함한다. 상기 제1 바이패스관(14)은 상기 제1 입상덕트(10)를 통해 상기 빌딩(BD)의 내부의 공기가 외부로 배출될 때 상기 제1 입상덕트(10)를 통해 외부로 배출되는 공기가 상기 외기 가열기(50)를 통과하지 않고 배출되도록 바이패스시키는 역할을 한다. 상기 제1 보조댐퍼(15)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제1 바이패스관(14)의 개폐를 조절하는 역할을 한다.

상기 제2 입상덕트(20)는 빌딩(BD)의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고 관로 상에 제2 급배기팬(21)이 설치되며 빌딩(BD)의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제2 급배기관(22)이 각각 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 하단과 상단의 사이에 수직 관로를 형성하여 상기 빌딩(BD)의 하단측 외부와 상기 빌딩(BD)의 내부 사이의 압력차를 형성함으로써, 연돌효과나 역연돌효과에 의해 상기 빌딩(BD)의 하단측에서 그 내부의 방향으로 혹은 그 반대 방향으로 공기가 자연적으로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 제2 급배기팬(21)은 상기 제2 입상덕트(20)의 하단에 설치되는 공지의 송풍기로써, 상기 제2 입상덕트(20)를 통해 연돌효과 및 역연돌효과에 의한 자연 환기가 이루어지지 않는 경우에 상기 빌딩(BD)의 외부의 공기를 상기 제2 입상덕트(20)를 통해 강제로 상기 빌딩(BD)의 내부에 급배기할 수 있도록 하는 것이다.

상기 제2 급배기관(22)은 상기 빌딩(BD)의 중성대를 기준으로 그 하부에 위치하는 각 층별로 설치되고 상기 빌딩(BD)의 내부에서 상기 제2 입상덕트(20)에 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부에서 상기 제2 입상덕트(20)로 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부의 공기를 배출시키거나 상기 제2 입상덕트(20)에서 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부로 외부의 공기를 유입시키는 통로의 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 제2 급배기관(22)은 그 관로 상에 설치되는 제2 개폐댐퍼(26)를 더 포함한다. 상기 제2 개폐댐퍼(26)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제2 급배기관(22)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제2 개폐댐퍼(26)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제2 급배기관(22)의 개폐를 조절하여 상기 빌딩(BD)의 각 층 내에서 배출되거나 유입되는 공기의 양을 일정하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어, 상기 제2 입상덕트(20)에서 상기 제2 급배기관(22)을 통해 외부의 공기가 상기 빌딩(BD)의 내부로 공급될 때, 상기 제2 입상덕트(20)의 하부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 상대적으로 낮은 층에 위치하는 상기 제2 급배기관(22)은 상대적으로 높은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 많은 양의 공기가 유입되고, 반대로 상기 제2 입상덕트(20)의 상부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 상대적으로 높은 층에 위치하는 상기 제2 급배기관(22)은 상대적으로 낮은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 적은 양의 공기가 유입되는데, 상기 환기 제어부(70)가 상기 제2 개폐댐퍼(26)를 제어하여 상대적으로 낮은 층에 위치한 상기 제2 급배기관(22)을 적게 개방하고 상대적으로 높은 층에 위치한 상기 제2 급배기관(22)을 많이 개방하여 상기 제2 급배기관(22)을 통해 각 층별로 공급되는 공기의 양을 일정하게 유지하는 것이다.

상기 제2 입상덕트(20)는 그 관로 상에 설치되는 제2 댐퍼(23)를 더 포함한다. 상기 제2 댐퍼(23)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제2 입상덕트(20)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제2 댐퍼(23)는 상기 제2 입상덕트(20)를 개방하거나 폐쇄하거나 그 개방 정도를 조절하여 상기 제2 입상덕트(20)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 역할을 한다.

상기 제2 입상덕트(20)는 그 하단의 일측에 연결되고 관로 상에 제2 보조댐퍼(25)가 설치되는 제2 바이패스관(24)을 더 포함한다. 상기 제2 바이패스관(24)은 상기 제2 입상덕트(20)를 통해 상기 빌딩(BD)의 내부의 공기가 외부로 배출될 때 상기 제2 입상덕트(20)를 통해 외부로 배출되는 공기가 상기 외기 가열기(50)를 통과하지 않고 배출되도록 바이패스시키는 역할을 한다. 상기 제2 보조댐퍼(25)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제2 바이패스관(24)의 개폐를 조절하는 역할을 한다.

상기 제3 입상덕트(30)는 빌딩(BD)의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고 관로 상에 제3 급배기팬(31)이 설치되며 빌딩(BD)의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제3 급배기관(32)이 각각 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 상단과 하단의 사이에 수직 관로를 형성하여 상기 빌딩(BD)의 상단측 외부와 상기 빌딩의 내부 사이의 압력차를 형성함으로써, 연돌효과나 역연돌효과에 의해 상기 빌딩(BD)의 상단측에서 그 내부의 방향으로 혹은 그 반대 방향으로 공기가 자연적으로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 제3 급배기팬(31)은 상기 제3 입상덕트(30)의 상단에 설치되는 공지의 송풍기로써, 상기 제3 입상덕트(30)를 통해 연돌효과 및 역연돌효과에 의한 자연 환기가 이루어지지 않는 경우에 상기 빌딩(BD)의 외부의 공기를 상기 제3 입상덕트(30)를 통해 강제로 상기 빌딩(BD)의 내부에 급배기할 수 있도록 하는 것이다.

상기 제3 급배기관(32)은 상기 빌딩(BD)의 중성대를 기준으로 그 상부에 위치하는 각 층별로 설치되고 상기 빌딩(BD)의 내부에서 상기 제3 입상덕트(30)에 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부에서 상기 제3 입상덕트(30)로 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부의 공기를 배출시키거나 상기 제3 입상덕트(30)에서 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부로 외부의 공기를 유입시키는 통로의 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 제3 급배기관(32)은 그 관로 상에 설치되는 제3 개폐댐퍼(36)를 더 포함한다. 상기 제3 개폐댐퍼(36)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제3 급배기관(32)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제3 개폐댐퍼(36)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제3 급배기관(32)의 개폐를 조절하여 상기 빌딩(BD)의 각 층 내에서 배출되거나 유입되는 공기의 양을 일정하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어, 상기 제3 입상덕트(30)에서 상기 제3 급배기관(32)을 통해 외부의 공기가 상기 빌딩(BD)의 내부로 공급될 때, 상기 제3 입상덕트(30)의 하부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 낮은 층에 위치하는 상기 제3 급배기관(32)은 상대적으로 높은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 많은 양의 공기가 유입되고, 반대로 상기 제3 입상덕트(30)의 상부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 상대적으로 높은 층에 위치하는 상기 제3 급배기관(32)은 상대적으로 낮은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 적은 양의 공기가 유입되는데, 상기 환기 제어부(70)가 상기 제3 개폐댐퍼(36)를 제어하여 상대적으로 낮은 층에 위치한 상기 제3 급배기관(32)을 적게 개방하고 상대적으로 높은 층에 위치한 상기 제3 급배기관(32)을 많이 개방하여 상기 제3 급배기관(32)을 통해 각 층별로 공급되는 공기의 양을 일정하게 유지하는 것이다.

상기 제3 입상덕트(30)는 그 관로 상에 설치되는 제3 댐퍼(33)를 더 포함한다. 상기 제3 댐퍼(33)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제3 입상덕트(30)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제3 댐퍼(33)는 상기 제3 입상덕트(30)를 개방하거나 폐쇄하거나 그 개방 정도를 조절하여 상기 제3 입상덕트(30)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 역할을 한다.

상기 제3 입상덕트(30)는 그 상단의 일측에 연결되고 관로 상에 제3 보조댐퍼(35)가 설치되는 제3 바이패스관(34)을 더 포함한다. 상기 제3 바이패스관(34)은 상기 제3 입상덕트(30)를 통해 상기 빌딩(BD)의 내부의 공기가 외부로 배출될 때 상기 제3 입상덕트(30)를 통해 외부로 배출되는 공기가 상기 외기 냉각기(60)를 통과하지 않고 배출되도록 바이패스시키는 역할을 한다. 상기 제3 보조댐퍼(35)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제3 바이패스관(34)의 개폐를 조절하는 역할을 한다.

상기 제4 입상덕트(40)는 빌딩(BD)의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고 관로 상에 제4 급배기팬(41)이 설치되며 빌딩(BD)의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제4 급배기관(42)이 각각 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 상단과 하단의 사이에 수직 관로를 형성하여 상기 빌딩(BD)의 상단측 외부와 상기 빌딩의 내부 사이의 압력차를 형성함으로써, 연돌효과나 역연돌효과에 의해 상기 빌딩(BD)의 상단측에서 그 내부의 방향으로 혹은 그 반대 방향으로 공기가 자연적으로 유동될 수 있도록 하는 것이다.

상기 제4 급배기팬(41)은 상기 제4 입상덕트(40)의 상단에 설치되는 공지의 송풍기로써, 상기 제4 입상덕트(40)를 통해 연돌효과 및 역연돌효과에 의한 자연 환기가 이루어지지 않는 경우에 상기 빌딩(BD)의 외부의 공기를 상기 제4 입상덕트(40)를 통해 강제로 상기 빌딩(BD)의 내부에 급배기할 수 있도록 하는 것이다.

상기 제4 급배기관(42)은 상기 빌딩(BD)의 중성대를 기준으로 그 하부에 위치하는 각 층별로 설치되고 상기 빌딩(BD)의 내부에서 상기 제4 입상덕트(40)에 연결되는 것으로, 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부에서 상기 제4 입상덕트(40)로 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부의 공기를 배출시키거나 상기 제4 입상덕트(40)에서 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부로 외부의 공기를 유입시키는 통로의 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 제4 급배기관(42)은 그 관로 상에 설치되는 제4 개폐댐퍼(46)를 더 포함한다. 상기 제4 개폐댐퍼(46)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제4 급배기관(42)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제4 개폐댐퍼(46)는 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제4 급배기관(42)의 개폐를 조절하여 상기 빌딩(BD)의 각 층 내에서 배출되거나 유입되는 공기의 양을 일정하게 조절할 수 있도록 하는 것이다.

예를 들어, 상기 제4 입상덕트(40)에서 상기 제4 급배기관(42)을 통해 외부의 공기가 상기 빌딩(BD)의 내부로 공급될 때, 상기 제4 입상덕트(40)의 하부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 상대적으로 낮은 층에 위치하는 상기 제4 급배기관(42)은 상대적으로 높은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 많은 양의 공기가 유입되고, 반대로 상기 제4 입상덕트(40)의 상부측에 연결되는, 즉 상기 빌딩(BD)의 상대적으로 높은 층에 위치하는 상기 제4 급배기관(42)은 상대적으로 낮은 공기 유동 압력을 가져 상대적으로 적은 양의 공기가 유입되는데, 상기 환기 제어부(70)가 상기 제4 개폐댐퍼(46)를 제어하여 상대적으로 낮은 층에 위치한 상기 제4 급배기관(42)을 적게 개방하고 상대적으로 높은 층에 위치한 상기 제4 급배기관(42)을 많이 개방하여 상기 제4 급배기관(42)을 통해 각 층별로 공급되는 공기의 양을 일정하게 유지하는 것이다.

상기 제4 입상덕트(40)는 그 관로 상에 설치되는 제4 댐퍼(43)를 더 포함한다. 상기 제4 댐퍼(43)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제4 입상덕트(40)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 제4 댐퍼(43)는 상기 제4 입상덕트(40)를 개방하거나 폐쇄하거나 그 개방 정도를 조절하여 상기 제4 입상덕트(40)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 역할을 한다.

상기 제4 입상덕트(40)는 그 상단의 일측에 연결되고 관로 상에 제4 보조댐퍼(45)가 설치되는 제4 바이패스관(44)을 더 포함한다. 상기 제4 바이패스관(44)은 상기 제4 입상덕트(40)를 통해 상기 빌딩(BD)의 내부의 공기가 외부로 배출될 때 상기 제4 입상덕트(40)를 통해 외부로 배출되는 공기가 상기 외기 냉각기(60)를 통과하지 않고 배출되도록 바이패스시키는 역할을 한다. 상기 제4 보조댐퍼(45)는 상기 환기 제어부(70)에 연결되어 상기 환기 제어부(70)에 의해 제어되면서 상기 제4 바이패스관(44)의 개폐를 조절하는 역할을 한다.

상기 외기 가열기(50)는 상기 빌딩(BD)의 하단으로 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 하단에 설치되는 것으로, 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)로 유입되는 외기를 가열하여 승온시키는, 즉 온도를 상승시키는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 외기 가열기(50)는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)에 열을 가하여 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통과하는 외기에 간접적으로 열을 가할 수 있고, 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 내부에 설치되어 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통과하는 공기를 직접 가열할 수도 있다.

이와 같은 상기 외기 가열기(50)는 히팅 튜브, 전열관, 히트 펌프, 지중의 열을 열원으로 이용하는 지중열시스템, 빌딩(BD)의 외부로 배출되는 폐열을 열원으로 이용하는 폐열시스템, 또는 상기 빌딩(BD)의 내부의 난방 구역을 관로 상으로 경유하여 공기를 가열하는 등 다양한 장치 혹은 시스템 및 관로 설비들이 사용될 수 있다.

상기 외기 가열기(50)에 의해 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 상기 빌딩(BD)의 하부에서 상기 빌딩(BD)의 내부로 유입되는 공기가 가열됨으로써, 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 내부의 공기와 상기 빌딩(BD) 외부의 공기의 온도차가 더욱 커지게 되고, 그에 따라 연돌효과에 의한 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통한 공기 유동이 보다 원활하게 이루어진다.

상기 외기 냉각기(60)는 상기 빌딩(BD)의 상단으로 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 상단에 설치되는 것으로, 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)로 유입되는 외기를 냉각하여 강온시키는, 즉 온도를 하강시키는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 외기 냉각기(60)는 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)에 냉기를 가하여 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통과하는 외기에 간접적으로 냉기를 가할 수 있고, 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 내부에 설치되어 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통과하는 공기를 직접 냉각할 수도 있다.

이와 같은 상기 외기 냉각기(60)는 쿨링 튜브, 냉각관, 히트 펌프, 빌딩(BD)의 외부로 배출되는 냉기를 이용하는 폐냉기시스템, 냉기를 축열한 후에 사용하는 빙축열시스템 또는 상기 빌딩(BD)의 내부의 냉방 구역을 관로 상으로 경유하여 공기를 냉각하는 등 다양한 장치 혹은 시스템 및 관로 설비들이 사용될 수 있다.

상기 외기 냉각기(60)에 의해 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 상기 빌딩(BD)의 상부에서 상기 빌딩(BD)의 내부로 유입되는 공기가 냉각됨으로써, 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 내부의 공기와 상기 빌딩(BD) 외부의 공기의 온도차가 더욱 커지게 되고, 그에 따라 역연돌효과에 의한 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 공기 유동이 보다 원활하게 이루어진다.

상기 환기 제어부(70)는 상기 빌딩(BD)의 내부와 외부의 절대압력을 감지하고 감지된 압력정보에 따라 상기 외기 가열기(50)와 외기 냉각기(60)를 포함하는 제반 전자 기기의 작동을 제어하고 상기 제1 급배기팬(11)과 제2 급배기팬(21) 및 제3 급배기팬(31)과 제4 급배기팬(41)의 작동을 제어하는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 환기 제어부(70)에 의한 상기 빌딩(BD)의 내부와 외부의 절대압력의 감지는 상기 빌딩(BD)의 내부와 외부의 소정의 위치에 설치되는 압력감지센서(미도시)에 의해 이루어진다.

또한, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 상기 빌딩(BD)의 내부와 외부로 급배기되는 공기의 급기량과 배기량을 감지하고 상기 급기량과 배기량이 동일해지도록 제어하는 것이 바람직하다. 이는 상기 급기량과 배기량이 동일하지 않을 시에 발생할 수 있는 상기 빌딩(BD) 내의 각 층의 압력 분포의 불균일한 변화에 적절히 대처하지 못하여 상기 환기 제어부(70)에 의한 상기 빌딩(BD)의 환기의 제어가 어렵게 되기 때문이다.

즉, 상기 환기 제어부(70)에 의한 상기 빌딩(BD)의 환기의 제어를 원활하면서 간편하게 하기 위해 상기 급기량과 배기량이 동일해지도록 제어하게 된다. 이와 같이 상기 환기 제어부(70)에 의한 상기 빌딩(BD)으로 공기의 급기량과 배기량이 동일하게 조정되기 위해서 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40) 각각의 출구 측에 풍량센서 혹은 유량센서(미도시)가 설치되어 급배기되는 공기의 양을 검출하게 된다.

또한, 상기 환기 제어부(70)는 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)에 의한 자연 환기가 중지되거나 불충분할 때, 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력과 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 외기의 절대압력을 감지하고 감지된 압력정보를 비교하여 상기 실내의 절대압력이 상기 외기의 절대압력보다 낮은 경우에 상기 외기 가열기(50)를 작동시켜 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 유입되는 공기를 가열하도록 제어하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 환기 제어부(70)는 상기 빌딩(BD)의 내부와 외부의 절대압력의 차이에 따라, 다시 말해서 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 외부의 절대압력보다 낮은 경우, 예를 들어 시기적으로 겨울인 경우, 연돌효과 시기로 간주하고 자연 환기가 이루어지지 않거나 자연 환기가 미흡하면 상기 외기 가열기(50)를 작동하여 상기 빌딩(BD)의 하부측에서 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 유입되는 공기에 열을 가해 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통한 공기의 상승력을 증대시킨다.

또한, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)에 의한 자연 환기가 중지되거나 불충분할 때, 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력과 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 외기의 절대압력을 감지하고 감지된 압력정보를 비교하여 상기 실내의 절대압력이 상기 외기의 절대압력보다 높은 경우에 상기 외기 냉각기(60)를 작동시켜 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 유입되는 공기를 냉각하도록 제어하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 환기 제어부(70)는 상기 빌딩(BD)의 내부와 외부의 절대압력의 차이에 따라, 다시 말해서 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 외부의 절대압력보다 높은 경우, 예를 들어 시기적으로 여름인 경우, 역연돌효과 시기로 간주하고 상기 외기 냉각기(60)를 작동하여 상기 빌딩(BD)의 상부측에서 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 유입되는 공기에 냉기를 가해 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 공기의 하강력을 증대시킨다.

본 환기 장치는 상기 빌딩(BD)의 각 층별로 상기 제1 급배기관(12)과 상기 제3 급배기관(32)의 사이에 그리고 제2 급배기관(22)과 제4 급배기관(42)의 사이에 설치되는 열교환기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 열교환기(미도시)는 상기 제1 급배기관(12)과 제3 급배기관(32)의 사이를 통해 그리고 제2 급배기관(22)과 제4 급배기관(42)의 사이를 통해 유동되는 공기의 열교환을 일으키는 역할을 한다. 상기 열교환기(미도시)는 상기 빌딩(BD)의 각 층으로 환기를 위해 상기 빌딩(BD)의 각 층으로 유입되는 공기와 배출되는 공기의 사이에 열교환을 일으켜 상기 빌딩의 각 층별로 냉난방 부하를 절감시키고, 그에 따라 상기 빌딩의 전체 냉난방 부하를 절감시키는 역할을 한다.

또한, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 공기의 급기량과 배기량을 감지하여 상기 빌딩(BD)의 내외로 공기의 급기 및 배기량을 적절히 조절하여 공기의 과다한 공급에 의해 유발되는 과다 환기를 원활히 방지시키는 역할도 한다. 예를 들어, 상기 환기 제어부(70)는 미리 설정된 시간당 또는 일간 환기 기준보다 과다하게 환기된 경우라고 판단되면 상기 제1 댐퍼(13)나 제2 댐퍼(23) 또는 제3 댐퍼(33)나 제4 댐퍼(43) 등을 폐쇄하여 상기 빌딩(BD)으로 상기 제1 입상덕트(10)나 제2 입상덕트(20) 또는 제3 입상덕트(30)나 제4 입상덕트(40)를 통한 공기의 유입을 차단하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 환기 장치는 계절의 변화나 외부 환경의 변화에 관계없이 연돌효과에 의한 자연 급배기가 균일하면서 안정적으로 이루어지도록 하고 자연 환기 불능 상태의 유발이 원천적으로 방지되도록 하는 획기적인 발명이다.

도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 연돌효과 시기의 작동 상태를 보인 개략적인 종단면도이다.

상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 외기의 절대압력보다 낮은 겨울과 같은 시기를 연돌효과 시기로 간주하고, 이런 연돌효과 시기의 환기 작동 상태를 도 4를 통해 설명하면 다음과 같다.

상기 도 4에 빌딩의 일측으로 도시된 건물높이에 따른 절대압력의 그래프는 연돌효과 시기의 상기 빌딩의 높이에 따른 실내와 외기의 절대압력의 변화에 대한 것으로, 상기 빌딩에 대한 중성대의 위치와 절대압력의 변화에 대한 이해도를 높이기 위해 상기 도 4에 추가적으로 도시된 것이다.

연돌효과 시기에는 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 이에 대응되는 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실외 즉 외기의 절대압력보다 낮게 되고, 그에 따라 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 선단 외부에 있는 공기가 연돌효과에 의해 그 내부로 자연적으로 유입되면서 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 상승하게 된다.

이때, 연돌효과 시기를 인지한 상기 환기 제어부(70)는 자연 환기가 중지되거나 미흡한 경우에 상기 외기 가열기(50)를 작동시켜 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)로 유입되는 공기를 가열하여 연돌효과를 증대시키고, 그에 따라 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 선단에서 그 내측으로 유입된 공기가 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 따라 빠르게 상승되도록 한다.

아울러, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통한 공기의 상승이 원활하도록 상기 제1 댐퍼(13)와 제2 댐퍼(23)를 완전히 개방하면서 상기 제1 바이패스관(14)과 제2 바이패스관(24)에 설치된 상기 제1 보조댐퍼(15)와 제2 보조댐퍼(25)를 폐쇄하게 된다.

상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 상승되는 공기는 상기 제1 입상덕트(10)에 연결된 제1 급배기관(12)과 상기 제2 입상덕트(20)에 연결된 제2 급배기관(22)을 통해 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부로 유입되어 상기 빌딩(BD)의 내부를 외기로 환기시킨다.

그리고, 상기 제1 급배기관(12)과 제2 급배기관(22)을 통해 상기 빌딩(BD)으로 공기의 주입과 함께 상기 제3 급배기관(32)과 제4 급배기관(42)을 통해 상기 빌딩(BD)의 각 층 내의 공기가 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)로 배출된다.

상기 제3 급배기관(32)과 제4 급배기관(42)을 통해 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)로 배출된 공기는 연돌효과에 의해 계속 상승되면서 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 상부측으로 상승되고, 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 상단측으로 상승된 공기는 상기 제3 바이패스관(34)과 제4 바이패스관(44)을 통해 상기 빌딩(BD)의 외부로 배출된다.

이때, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제3 댐퍼(33)와 제4 댐퍼(43)를 폐쇄하면서 상기 제3 보조댐퍼(35)와 제4 보조댐퍼(45)를 개방하여 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)에서 상기 제3 바이패스관(34)과 제4 바이패스관(44)으로 공기를 유도하여 배출시킨다.

아울러, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 개폐댐퍼(16)와 제2 개폐댐퍼(26) 및 상기 제3 개폐댐퍼(36)와 제4 개폐댐퍼(46)의 개방과 폐쇄를 조절하여 상기 빌딩(BD)의 각 층으로 유입되거나 배출되는 공기를 일정하게 조절하여 상기 빌딩(BD)의 내부로 각 층마다 균일한 환기가 이루어지게 한다.

상기 빌딩(BD)의 외부 압력과 내부의 압력 차이가 없거나 아주 작거나 또는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통한 공기의 상승이 감지되지 않는 경우에 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 급배기팬(11)과 제2 급배기팬(21)을 가동시켜 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 외부의 공기를 강제로 급기하며, 동시에 상기 환기 제어부(70)는 상기 제3 급배기팬(31)과 제4 급배기팬(41)을 가동시켜 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 상기 빌딩 내부의 공기의 공기를 강제로 배기하여 상기 빌딩(BD)을 강제로 환기시킨다.

도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 환기 장치의 역연돌효과 시기의 작동 상태를 보인 개략적인 종단면도이다.

상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 외기의 절대압력보다 높은 여름과 같은 시기를 역연돌효과 시기로 간주하고, 이런 역연돌효과 시기의 환기 작동 상태를 도 5를 통해 설명하면 다음과 같다.

상기 도 5에 빌딩의 일측으로 도시된 건물높이에 따른 절대압력의 그래프는 역연돌효과 시기의 상기 빌딩의 높이에 따른 실내와 외기의 절대압력의 변화에 대한 것으로, 상기 빌딩에 대한 중성대의 위치와 절대압력의 변화에 대한 이해도를 높이기 위해 상기 도 5에 추가적으로 도시된 것이다.

역연돌효과 시기에는 상기 빌딩(BD)의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 이에 대응되는 상기 빌딩의 중성대 하부의 실외 즉 외기의 절대압력보다 높게 되고, 그에 따라 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 선단 외부에 있는 공기가 역연돌효과에 의해 그 내부로 자연적으로 유입되면서 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 하강하게 된다.

이때, 역연돌효과 시기를 인지한 상기 환기 제어부(70)는 자연 환기가 중지되거나 미흡한 경우에 상기 외기 냉각기(60)를 작동시켜 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)로 유입되는 공기를 냉각하여 역연돌효과를 증대시키고, 그에 따라 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 선단에서 그 내측으로 유입된 공기가 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 따라 빠르게 하강되도록 한다.

아울러, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 공기의 하강이 원활하도록 상기 제3 댐퍼(33)와 제4 댐퍼(43)를 완전히 개방하면서 상기 제3 바이패스관(34)과 제4 바이패스관(44)에 설치된 상기 제3 보조댐퍼(35)와 제4 보조댐퍼(45)를 폐쇄하게 된다.

상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 하강되는 공기는 상기 제3 입상덕트(30)에 연결된 제3 급배기관(32)과 상기 제4 입상덕트(40)에 연결된 제4 급배기관(42)을 통해 상기 빌딩(BD)의 각 층의 내부로 유입되어 상기 빌딩(BD)의 내부를 외기로 환기시킨다.

그리고, 상기 제3 급배기관(32)과 제4 급배기관(42)을 통해 상기 빌딩(BD)으로 공기의 주입과 함께 상기 제1 급배기관(12)과 제2 급배기관(22)을 통해 상기 빌딩(BD)의 각 층 내의 공기가 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)로 배출된다.

상기 제1 급배기관(12)과 제2 급배기관(22)을 통해 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)로 배출된 공기는 역연돌효과에 의해 계속 하강되면서 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 하부측으로 하강되고, 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 하단측으로 하강된 공기는 상기 제1 바이패스관(14)과 제2 바이패스관(24)을 통해 상기 빌딩(BD)의 외부로 배출된다.

이때, 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 댐퍼(13)와 제2 댐퍼(23)를 폐쇄하면서 상기 제1 보조댐퍼(15)와 제2 보조댐퍼(25)를 개방하여 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)에서 상기 제1 바이스패스관과 제2 바이패스관(24)으로 공기를 유도하여 배출시킨다.

상기 빌딩(BD)의 외부 압력과 내부의 압력 차이가 없거나 아주 작거나 또는 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 공기의 하강이 감지되지 않는 경우에 상기 환기 제어부(70)는 상기 제3 급배기팬(31)과 제4 급배기팬(41)을 가동시켜 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 외부의 공기를 강제로 급기하며, 동시에 상기 환기 제어부(70)는 상기 제1 급배기팬(11)과 제2 급배기팬(21)을 가동시켜 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 상기 빌딩 내부의 공기를 강제로 배기하여 상기 빌딩(BD)을 강제로 환기시킨다.

한편, 본 발명에 따른 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법은 빌딩의 중성대를 기준으로 빌딩의 상부 양측과 하부의 양측에 각각 입상덕트를 수직으로 설치하고, 층별로 각각 두 개의 급배기관을 설치하며, 상기 급배기관을 하나씩 대응되는 상기 입상덕트에 연결한 후에, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩의 중성대 하부의 외기의 절대압력보다 낮으면 연돌효과 시기로 구분하고, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩의 중성대 상부의 외기의 절대압력보다 높으면 역연돌효과 시기로 구분하며, 상기 연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 하부측에 위치한 두 개의 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 하부에서 상부로 상승되게 공기를 자연 유동시켜 상기 빌딩의 내외로 공기를 급배기하여 자연 환기시키고, 상기 역연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 상부측에 위치한 두 개의 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 상부에서 하부로 하강되게 공기를 자연 유동시켜 상기 빌딩의 내외로 공기를 급배기하여 자연 환기시키는 것이다.

여기서, 상기 빌딩의 상부 양측과 하부의 양측에 각각 위치한 입상덕트는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)에 해당하며, 상기 각각 두 개의 급배기관은 도 1에 도시된 상기 제1 급배기관(12)과 제2 급배기관(22) 및 제3 급배기관(32)과 제4 급배기관(42)에 해당한다.

상기 연돌효과 시기는 겨울과 같이 상기 빌딩의 중성대 하부에서 실내의 절대압력이 이에 대응되는 외부의 절대압력보다 낮은 시기이며, 이런 연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 하부측에 위치하는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 선단에서 공기가 유입되어 상승한 후에 상기 빌딩의 상부측에 위치하는 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 선단을 통해 외부로 배출된다.

상기 역연돌효과 시기는 여름과 같이 상기 빌딩의 중성대의 하부에서 실내의 절대압력이 이에 대응되는 외부의 절대압력보다 높은 시기이며, 이런 역연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 상부측에 위치하는 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 선단을 통해 공기가 유입되어 이를 따라 하강한 후에 상기 빌딩의 하부측에 위치하는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 선단을 통해 외부로 배출된다.

이와 같이 본 환기 방법은 상기 연돌효과 시기와 역연돌효과 시기를 구분하여 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 자연 환기를 극대화시킴으로써, 적은 에너지로 상기 빌딩의 환기 효율이 현저히 향상되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 연돌효과 시기와 역연돌효과 시기의 구분은 상기 빌딩의 내부와 외부의 절대압력의 감지를 통해 이루어지지만, 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 상기 입상덕트의 내부의 온도 분포나 공기밀도, 유동 저항, 또는 상기 빌딩의 내부와 외부의 온도 차이의 분석 등을 개별적으로 이용하거나 복합적으로 이용하여 수행될 수 있다.

본 환기 방법은 상기 빌딩의 각 층별로 설치되는 상기 두 개의 급배기관 중의 상기 하나의 급배기관을 통해 상기 층의 내부로 급기되는 공기와 상기 다른 하나의 급배기관을 통해 상기 층의 외부로 배기되는 공기를 열교환시키는 것이다. 이는 상기 연돌효과 시기 또는 역연돌효과 시기에 상기 빌딩으로 외부로 배출되는 열기와 냉기의 손실을 최소화시켜 상기 빌딩에 사용되는 냉난방 에너지의 절감이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

본 환기 방법은 상기 연돌효과 시기에 상기 입상덕트를 통해, 도시된 바에 따르면 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해, 상기 빌딩의 하부에서 유입되는 공기를 가열하여 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통한 공기의 상승력을 증대시키는 것인데, 이는 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)로 유입된 공기를 가열하여 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통한 연돌효과를 극대화시켜 상기 연돌효과 시기에 상기 빌딩의 환기가 보다 원활히 이루어지도록 하기 위한 것이다.

본 환기 방법은 상기 역연돌효과 시기에 상기 입상덕트를 통해, 도시된 바에 따르면 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해, 상기 빌딩의 상부에서 유입되는 공기를 냉각하여 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 공기의 하강력을 증대시키는 것인데, 이는 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)로 유입된 공기를 냉각하여 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통한 역연돌효과를 극대화시켜 상기 역연돌효과 시기에 상기 빌딩의 환기가 보다 원활히 이루어지도록 하기 위한 것이다.

또한, 본 환기 방법은 상기 빌딩의 내부로 공급되는 공기의 양과 상기 빌딩의 외부로 배기되는 공기의 양은 동일하게 하는 것인데, 이는 상기 빌딩으로 공급되는 공기의 양과 배출되는 공기의 양이 동일하지 않을 시에 발생할 수 있는 상기 빌딩 내의 각 층의 압력 분포의 불균일한 변화에 적절히 대처하지 못하여 상기 빌딩의 환기의 제어가 어렵기 때문이다.

또한, 본 환기 방법은 상기 빌딩의 내부로 공급되어 상기 빌딩의 각 층으로 공급되는 공기의 양과 상기 각 층에서 상기 빌딩의 외부로 배기되는 공기의 양이 동일하며 상기 빌딩의 각 층마다 급배기되는 공기의 양이 서로 동일하게 제어하는 것이 바람직한데, 이는 상기 빌딩의 각 층별로 공기의 급배기량을 동일하게 제어하여 상기한 압력 분포의 불균일성의 문제를 해소하면서 상기 빌딩의 각 층별로 균일한 환기가 이루어지도록 하기 위한 것이다.

본 환기 방법은 상기 빌딩의 내부와 외부의 온도차가 없거나, 상기 연돌효과 시기 또는 상기 역연돌효과 시기 중에 상기 빌딩의 내부로 자연 급배기가 일어나지지 않으면, 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 외부의 공기를 상기 빌딩의 내부로 강제 유동시켜 상기 빌딩을 강제 환기시키는 것인데, 이는 자연 환기를 상시로 운전하는 것을 기본으로 하되 자연 환기가 되지 않는 경우에는 강제 환기로 전환하여 상기 빌딩의 환기가 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.

10 : 제1 입상덕트
11 : 제1 급배기팬 12 : 제1 급배기관
13 : 제1 댐퍼 14 : 제1 바이패스관
15 : 제1 보조댐퍼 16 : 제1 개폐댐퍼
20 : 제2 입상덕트
21 : 제2 급배기팬 22 : 제2 급배기관
23 : 제2 댐퍼 24 : 제2 바이패스관
25 : 제2 보조댐퍼 26 : 제2 개폐댐퍼
30 : 제3 입상덕트
31 : 제3 급배기팬 32 : 제3 급배기관
33 : 제3 댐퍼 34 : 제3 바이패스관
35 : 제3 보조댐퍼 36 : 제3 개폐댐퍼
40 : 제4 입상덕트
41 : 제4 급배기팬 42 : 제4 급배기관
43 : 제4 댐퍼 44 : 제4 바이패스관
45 : 제4 보조댐퍼 46 : 제4 개폐댐퍼
50 : 외기 가열기
60 : 외기 냉각기
70 : 환기 제어부

Claims

빌딩의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제1 급배기팬(11)이 설치되며, 빌딩의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제1 급배기관(12)이 각각 연결되는 제1 입상덕트(10)와;
빌딩의 하부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제2 급배기팬(21)이 설치되며, 빌딩의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제2 급배기관(22)이 각각 연결되는 제2 입상덕트(20)와;
빌딩의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제3 급배기팬(31)이 설치되며, 빌딩의 중성대 상부에 위치하는 각 층에 제3 급배기관(32)이 각각 연결되는 제3 입상덕트(30)와;
빌딩의 상부에서 그 일측면을 따라 수직으로 설치되고, 관로 상에 제4 급배기팬(41)이 설치되며, 빌딩의 중성대 하부에 위치하는 각 층에 제4 급배기관(42)이 각각 연결되는 제4 입상덕트(40)와;
상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)의 하단에 설치되고, 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)로 유입되는 외기를 가열하여 승온시키는 외기 가열기(50)와;
상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)의 상단에 설치되고, 상기 제3 입상덕트(20)와 제4 입상덕트(40)로 유입되는 외기를 냉각하여 강온시키는 외기 냉각기(60)와;
상기 빌딩의 각층별로 그 내부와 외부의 절대압력을 감지하고 감지된 정보에 따라 상기 외기 가열기(50)와 외기 냉각기(60)의 작동을 제어하고, 상기 제1 급배기팬(11)과 제2 급배기팬(21) 및 제3 급배기팬(31)과 제4 급배기팬(41)의 작동을 제어하는 환기 제어부(70)를;
포함하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 입상덕트(10)는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제1 입상덕트(10)의 개폐를 조절하는 제1 댐퍼(13)를, 더 포함하고,
상기 제2 입상덕트(20)는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제2 입상덕트(20)의 개폐를 조절하는 제2 댐퍼(23)를, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 입상덕트(10)는, 그 하단의 일측에 연결되고 관로 상에 제1 보조댐퍼(15)가 설치되는 제1 바이패스관(14)을, 더 포함하고,
상기 제2 입상덕트(20)는, 그 하단의 일측에 연결되고 관로 상에 제2 보조댐퍼(25)가 설치되는 제2 바이패스관(24)을, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제1항에 있어서,
상기 제3 입상덕트(30)는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제3 입상덕트(30)의 개폐를 조절하는 제3 댐퍼(33)를, 더 포함하고,
상기 제4 입상덕트(40)는, 그 관로 상에 설치되어 상기 제4 입상덕트(40)의 개폐를 조절하는 제4 댐퍼(43)를, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제4항에 있어서,
상기 제3 입상덕트(30)는, 그 상단의 일측에 연결되고 관로 상에 제3 보조댐퍼(35)가 설치되는 제3 바이패스관(34)을, 더 포함하고,
상기 제4 입상덕트(40)는, 그 상단의 일측에 연결되고 관로 상에 제4 보조댐퍼(45)가 설치되는 제4 바이패스관(44)을, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 입상덕트(10)는, 상기 제1 급배기관(12)의 관로 상에 설치되어 상기 제1 급배기관(12)의 개폐를 조절하는 제1 개폐댐퍼(16)를, 더 포함하고,
상기 제2 입상덕트(20)는, 상기 제2 급배기관(22)의 관로 상에 설치되어 상기 제2 급배기관(22)의 개폐를 조절하는 제2 개폐댐퍼(26)를, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제1항에 있어서,
상기 제3 입상덕트(30)는, 상기 제3 급배기관(32)의 관로 상에 설치되어 상기 제3 급배기관(32)의 개폐를 조절하는 제3 개폐댐퍼(36)를, 더 포함하고,
상기 제4 입상덕트(40)는, 상기 제4 급배기관(42)의 관로 상에 설치되어 상기 제4 급배기관(42)의 개폐를 조절하는 제4 개폐댐퍼(46)를, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제1항에 있어서,
상기 환기 제어부(70)는,
상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 상기 빌딩의 내부와 외부로 급배기되는 공기의 급기량과 배기량을 감지하고 상기 급기량과 배기량이 동일해지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제1항에 있어서,
상기 환기 제어부(70)는,
상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)에 의한 자연 환기가 중지되거나 불충분할 때, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력과 상기 빌딩의 중성대 하부의 외기의 절대압력을 감지하고 감지된 압력정보를 비교하여 상기 실내의 절대압력이 상기 외기의 절대압력보다 낮은 경우에 상기 외기 가열기(50)를 작동시켜 상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20)를 통해 유입되는 공기를 가열하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
제1항에 있어서,
상기 환기 제어부(70)는,
상기 제1 입상덕트(10)와 제2 입상덕트(20) 및 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)에 의한 자연 환기가 중지되거나 불충분할 때, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력과 상기 빌딩의 중성대 하부의 외기의 절대압력을 감지하고 감지된 압력정보를 비교하여 상기 실내의 절대압력이 상기 외기의 절대압력보다 높은 경우에 상기 외기 냉각기(60)를 작동시켜 상기 제3 입상덕트(30)와 제4 입상덕트(40)를 통해 유입되는 공기를 냉각하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치.
빌딩의 중성대를 기준으로 빌딩의 상부 양측과 하부의 양측에 각각 입상덕트를 수직으로 설치하고, 층별로 각각 두 개의 급배기관을 설치하며, 상기 급배기관을 하나씩 대응되는 상기 입상덕트에 연결한 후에, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩의 중성대 하부의 외기의 절대압력보다 낮으면 연돌효과 시기로 구분하고, 상기 빌딩의 중성대 하부의 실내의 절대압력이 상기 빌딩의 중성대 상부의 외기의 절대압력보다 높으면 역연돌효과 시기로 구분하며,
상기 연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 하부측에 위치한 두 개의 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 하부에서 상부로 상승되게 공기를 자연 유동시켜 상기 빌딩의 내외로 공기를 급배기하여 자연 환기시키고,
상기 역연돌효과 시기에는 상기 빌딩의 상부측에 위치한 두 개의 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 상부에서 하부로 하강되게 공기를 자연 유동시켜 상기 빌딩의 내외로 공기를 급배기하여 자연 환기시키는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법.
제11항에 있어서,
상기 빌딩의 각 층별로 설치되는 상기 두 개의 급배기관 중의 상기 하나의 급배기관을 통해 상기 층의 내부로 급기되는 공기와 상기 다른 하나의 급배기관을 통해 상기 층의 외부로 배기되는 공기를 열교환시키는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법.
제11항에 있어서,
상기 연돌효과 시기에 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 하부에서 유입되는 공기를 가열하여 상기 입상덕트를 통한 공기의 상승력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법.
제11항에 있어서,
상기 역연돌효과 시기에 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 상부에서 유입되는 공기를 냉각하여 상기 입상덕트를 통한 공기의 하강력을 증대시키는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법.
제11항에 있어서,
상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 내부로 공급되는 공기의 양과 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 외부로 배기되는 공기의 양은 동일한 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법.
제15항에 있어서,
상기 빌딩의 내부로 공급되어 상기 빌딩의 각 층으로 공급되는 공기의 양과 상기 각 층에서 상기 빌딩의 외부로 배기되는 공기의 양이 동일하며, 상기 빌딩의 각 층마다 급배기되는 공기의 양이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법.
제11항에 있어서,
상기 빌딩의 내부와 외부의 절대압력의 차이가 없거나, 상기 연돌효과 시기 또는 상기 역연돌효과 시기 중에 상기 빌딩의 내부로 자연 급배기가 일어나지지 않으면, 상기 입상덕트를 통해 상기 빌딩의 외부의 공기를 상기 빌딩의 내부로 강제 유동시켜 상기 빌딩을 강제 환기시키는 것을 특징으로 하는 연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 방법.