KR101221151B1 - Hybrid ventilation and power generation system of building - Google Patents

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KR101221151B1 KR1020110080362A KR20110080362A KR101221151B1 KR 101221151 B1 KR101221151 B1 KR 101221151B1 KR 1020110080362 A KR1020110080362 A KR 1020110080362A KR 20110080362 A KR20110080362 A KR 20110080362A KR 101221151 B1 KR101221151 B1 KR 101221151B1
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이병두
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현대건설주식회사
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Abstract

PURPOSE: A hybrid ventilation and power generation system for a building is provided to form an environmentally friendly power facility without an additional installation space as a photovoltaic power generation module is installed outside the building. CONSTITUTION: A hybrid ventilation and power generation system(100) for a building(10) comprises a wind turbine(111), a photovoltaic power generation module(120), a fan module(130), and a underground ventilation module(140). The wind turbine is installed in a core(11) formed in the building. The photovoltaic power generation module is installed in the upper part of a greenhouse space in the building. The photovoltaic power generation module sucks the whole or a part of incident sunlight within a set wavelength ban, and heats the greenhouse by emitting the sunlight within a rest wavelength band. The fan module is installed in an underground space and circulates air between the greenhouse and the underground space. The underground ventilation module is installed in the underground space and connects the underground space to the core.

Description

건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템{Hybrid ventilation and power generation system of building} Hybrid ventilation and power generation system of building

본 발명은 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물에서 채집된 태양열 및 계절별 연돌효과를 이용하여 건물을 환기시키고, 풍력 발전을 통해 전기에너지를 생성할 수 있는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid ventilation and power generation system of a building, and more particularly, to ventilate a building by using solar and seasonal stack effect collected in the building, and hybrid ventilation of a building that can generate electric energy through wind power generation. And a power generation system.

일반적으로 고층건물에서 건물 내부와 외부의 온도 차로 인해 압력 차가 발생하면 이른바 연돌효과(굴뚝효과; stack effect)가 발생한다. 이러한 연돌효과는 건물의 높이가 높을수록, 외피의 기밀도가 낮을수록, 건물 내외부 온도 차가 클수록 발생량은 증가하게 된다. In general, when the pressure difference occurs due to the temperature difference between the inside and outside of the building in a high-rise building, so-called stack effect (stack effect) occurs. This stack effect is increased as the height of the building, the lower the airtightness of the shell, the larger the temperature difference between the inside and outside the building.

연돌효과는 외기온이 매우 낮아 실내외 온도차가 많이 발생하는 지역에서 정도가 심하게 발생하므로 겨울철에 집중적으로 발생한다. The stack effect is intensive in winter because the outside temperature is very low and occurs severely in areas where the temperature difference between indoors and outside occurs a lot.

이러한 연돌효과로 인해, 건물의 각종 출입문의 개폐시 어려움이 있고, 엘리베이터 카의 흔들림으로 인한 불안감이 증폭되며 건물의 환배기에도 악영향을 준다. 하지만, 연돌효과는 자연현상이기 때문에 건물 내부 압력 조절을 통해 통제하는 것은 현실적으로 불가능하며, 연돌효과에 따른 기류 이동에 대응하기 위해 건물 외피의 기밀화 또는 건물 층간 기밀화를 위한 공기이동을 최소화하여야 하지만, 이 또한 건물의 구조 설계를 변경하여야 하는 문제가 있다. 이러한 고층건물의 연돌효과를 고려한 환기 시스템을 개시한 선행기술로 한국등록특허공보 제0785399호가 개시되어 있다. Due to the stack effect, there is a difficulty in opening and closing the various doors of the building, anxiety caused by the shaking of the elevator car is amplified and adversely affects the ventilation of the building. However, because the stack effect is a natural phenomenon, it is impossible to control it by controlling the pressure inside the building, and in order to cope with the air flow caused by the stack effect, air movement for airtightness of the building envelope or airtightness between buildings should be minimized. In addition, there is also a problem that the structural design of the building must be changed. Korean Patent Publication No. 0785399 discloses a prior art that discloses a ventilation system in consideration of the stack effect of such a high-rise building.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물에서 채집한 태양열 및 계절별 연돌효과를 이용하여 건물을 환기시키고, 풍력 발전을 통해 전기에너지를 생성할 수 있는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the conventional problems as described above, to ventilate the building by using the solar heat and seasonal stack effect collected in the building, hybrid ventilation and power generation of buildings that can generate electrical energy through wind power generation It is an object to provide a system.

본 발명은, 건물 내에 상하 방향으로 형성된 코어 내에 설치된 풍력터빈 및 상기 건물의 지하 공간에 구비되어 상기 지하 공간과 상기 코어를 연통시키는 지하 환기모듈을 포함하고, 연돌효과에 의해 상기 코어와 상기 지하 환기모듈을 유동하는 공기에 의해 상기 풍력터빈을 작동하여 발전하고, 상기 지하 공간을 환기시키는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템을 제공한다. The present invention includes a wind turbine installed in a core formed in a vertical direction in a building, and an underground ventilation module provided in an underground space of the building to communicate the underground space with the core, and by the stack effect, the core and the underground ventilation. It provides a hybrid ventilation and power generation system of a building to operate the wind turbine by the air flowing through the module to generate power, and to ventilate the underground space.

본 발명에 의한 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템에서는, 고층 건물의 지하 공간의 환기 성능을 높이는 동시에, 건물의 코어 내 공기 유동을 활용한 전력 생산이 가능하다는 이점이 있다. In the hybrid ventilation and power generation system of a building according to the present invention, there is an advantage that it is possible to improve the ventilation performance of the underground space of a high-rise building, and at the same time, to generate electric power utilizing the air flow in the core of the building.

또한, 건물의 온실 공간 외부에 태양광 발전 모듈을 구비함으로써 별도의 설치공간 없이 공해가 없는 환경친화적 발전설비를 구축할 수 있는 이점이 있다.In addition, by providing a solar power module outside the greenhouse space of the building there is an advantage to build an environmentally friendly power plant without pollution without a separate installation space.

또한, 겨울철에도 온실 공간에 거주하는 사람들에게 난방 효과를 줄 수 있는 한편, 온실 공간의 따뜻한 환경을 이용하여 농작물의 재배가 가능한 이점이 있다.In addition, the heating effect can be given to the people living in the greenhouse space in the winter, there is an advantage that can be grown using the warm environment of the greenhouse space.

또한, 연돌효과로 인한 자연 환기 방식 및 팬 모듈 동작을 이용한 강제 환기 방식을 함께 적용하여 건물의 효율적인 환기를 구현할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the effective ventilation of the building can be implemented by applying the natural ventilation method and the forced ventilation method using the fan module operation due to the stack effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템을 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템의 겨울철 동작을 도시한 도이다.
도 3은 도 1에 도시된 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템의 여름철 동작을 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템의 제어부 동작을 설명한 도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템을 나타내는 개략 사시도이다.1 is a schematic perspective view showing a hybrid ventilation and power generation system of a building according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating winter operation of the hybrid ventilation and power generation system of the building illustrated in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating summer operation of the hybrid ventilation and power generation system of the building illustrated in FIG. 1.
4 is a view for explaining the operation of the control unit of the hybrid ventilation and power generation system of a building according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic perspective view showing a hybrid ventilation and power generation system for a building according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Shall be.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)이 도시되어 있다. 상기 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)은, 코어(110), 코어(110) 내에 설치된 풍력터빈(111), 태양광 발전 모듈(120), 팬 모듈(130) 및 지하 환기모듈(140)을 포함한다. 1 shows a hybrid ventilation and power generation system 100 for a building in accordance with one embodiment of the present invention. The hybrid ventilation and power generation system 100 of the building, the core 110, the wind turbine 111 installed in the core 110, solar power module 120, fan module 130 and underground ventilation module 140 It includes.

코어(11)는 건물(10) 내에 상하 방향으로 형성된 빈 공간을 의미하며, 주로 엘리베이터가 이동하는 엘리베이터 코어, 건물 내 배관이 설치되는 통로(Pipe shaft)인 배관 코어, 계단 등과 같이 건물 내에 수직으로 뚫려 있는 모든 공간을 의미한다. The core 11 refers to an empty space formed in the building 10 in the vertical direction. The core 11 is a vertical space in the building such as an elevator core to which the elevator moves, a pipe core that is a pipe shaft where pipes are installed in the building, and a staircase. It means all open spaces.

코어(110) 내에는 코어(110)를 개폐하여 코어(110) 내부를 유동하는 기류를 조절하는 댐퍼(112)가 구비된다. The core 110 is provided with a damper 112 for opening and closing the core 110 to adjust the air flow flowing in the core 110.

코어(110) 내에는 풍력터빈(111)이 설치된다. 따라서, 건물(10) 내외의 온도차에 의해 발생한 공기 기둥의 밀도(무게) 차이 및 그로 인해 발생한 압력차에 의해 발생한 연돌 현상에 의해 상기 코어(110) 내 기류가 형성되면, 상기 기류는 상기 풍력터빈(111)을 작동시켜 신재생 에너지인 풍력을 생산하는 원동력으로 이용된다. 풍력터빈(111)이 회전에 의해 발생하는 운동 에너지는 전기에너지로 변환되어 소정의 축전지(미도시)에 저장될 수 있다. The wind turbine 111 is installed in the core 110. Therefore, when the airflow in the core 110 is formed by the difference in density (weight) of the air column caused by the temperature difference between the inside and outside of the building 10 and the pressure difference caused by the pressure difference, the airflow is the wind turbine. By operating 111, it is used as a driving force for producing wind power, which is renewable energy. Kinetic energy generated by the rotation of the wind turbine 111 may be converted into electrical energy and stored in a predetermined battery (not shown).

지하 환기모듈(140)은 건물의 지하 공간(B1,B2,B3) 내부에 구비되어 코어(110)와 연통된다. 여기서 지하 공간(B1,B2,B3)은 건물의 지하에 형성된 공간은 어느 것이든 무방하나, 환기가 잘 되지 않는 문제점이 있는 지하 주차장인 것이 바람직하다. The underground ventilation module 140 is provided in the underground spaces B1, B2, and B3 of the building to communicate with the core 110. Here, the underground spaces B1, B2, and B3 may be any space formed in the basement of the building, but it is preferable that the underground parking lot has a problem of poor ventilation.

지하 공간(B1,B2,B3)을 환기하기 위해 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기는 지하 환기모듈(140)과 코어(110)를 통해 건물 외부로 방출될 수 있고, 반대로 코어(110)로부터 지하 환기모듈(140)을 통해 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기가 건물(10) 외부로 방출될 수 있다. 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기의 환기 방향은 계절에 따라 가변되며, 자세한 설명은 도 2 및 도 3을 통해 후술한다. In order to ventilate the underground spaces B1, B2, and B3, air in the underground spaces B1, B2, and B3 may be discharged to the outside of the building through the underground ventilation module 140 and the core 110, and, conversely, the core 110. From the underground ventilation module 140 through the air of the underground space (B1, B2, B3) may be discharged to the outside of the building (10). Ventilation direction of the air in the underground space (B1, B2, B3) varies depending on the season, a detailed description will be described later with reference to FIGS.

이처럼, 본 발명에 의한 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)에 의하면, 연돌효과에 의한 공기 유동을 이용하여 상기 지하 공간(B1,B2,B3)을 환기시키는 동시에, 코어(110)와 지하 환기모듈(140)을 유동하는 기류를 이용한 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있게 된다. Thus, according to the hybrid ventilation and power generation system 100 of the building according to the present invention, by using the air flow by the stack effect to ventilate the underground space (B1, B2, B3), the core 110 and the underground ventilation Wind power generation using the airflow flowing through the module 140 can be performed at the same time.

태양광 발전 모듈(120)은 건물(10)의 온실 공간(11) 상부에 배치되어, 태양광을 흡수하여 전기를 생산한다. 여기서, 건물(10)의 온실 공간(11)은, 건물 내 공간 또는 건물의 측부에 형성된 공간을 의미하며, 태양광 발전 모듈(120)을 투과한 태양열(적외선 영역)에 의해 내부 온도가 상승하는 공간을 의미한다. The photovoltaic module 120 is disposed above the greenhouse space 11 of the building 10 and absorbs sunlight to produce electricity. Here, the greenhouse space 11 of the building 10 refers to a space formed in the building or the side of the building, the internal temperature is increased by the solar heat (infrared region) transmitted through the photovoltaic module 120. It means space.

태양광 발전 모듈(120)은 복수의 태양전지를 종, 횡으로 연결하여 결합한 패널 형태로, 개별 태양전지에서 생산된 전기를 모듈로 모아 발전을 수행한다. 태양광 발전 모듈(120)은 건축 자재화되어, 건물의 외벽재, 지붕재로 활용가능하며, 건물(10)의 온실 공간 상부에 배치될 수 있다. The photovoltaic module 120 is a panel in which a plurality of solar cells are vertically and horizontally coupled to each other, and generates electricity by collecting electricity generated from individual solar cells as a module. The photovoltaic module 120 is a building material, can be utilized as an exterior wall material and a roofing material of a building, and can be disposed above the greenhouse space of the building 10.

예를 들어, 태양광 발전 모듈(120)로 건물 외피를 전지판으로 이용하는 건물 외장형 태양광 발전시스템인 BIPV(Building Integrated Photovoltaic System) 모듈을 이용할 수 있다. 따라서, 건물 일체형 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용하여 건설비용을 줄이고 디자인 요소로도 사용될 수 있다. For example, a building integrated photovoltaic system (BIPV) module, which is a building exterior photovoltaic power generation system using a building envelope as a panel, may be used as the solar power generation module 120. Therefore, by using the building integrated solar module as a building exterior material can be used as a design element to reduce the construction cost.

이와 같이, 건물(10)의 온실 공간 외부에 태양광 발전 모듈(120)을 구비함으로써 별도의 설치공간 없이도 공해가 없는 환경친화적 발전설비를 구축할 수 있는 이점이 있다.
As such, by providing the photovoltaic module 120 outside the greenhouse space of the building 10, there is an advantage in that an environmentally friendly power generation facility without pollution can be constructed without a separate installation space.

태양광 발전 모듈(120)은 태양광의 설정파장영역의 전부 또는 일부에 해당하는 빛(가시광선 영역)을 이용하여 태양광 발전을 수행하고, 상기 태양광의 나머지 파장영역(주로 적외선 영역)을 투과시켜 온실 공간(11)을 가열한다. The photovoltaic module 120 performs photovoltaic power generation using light (visible light region) corresponding to all or part of the set wavelength region of sunlight, and transmits the remaining wavelength region (mainly infrared region) of the sunlight. The greenhouse space 11 is heated.

가열된 온실 공간(11)은 내부 온도가 상승하게 되므로, 겨울철에도 온실 공간(11)에 거주하는 사람들에게 난방 효과를 줄 수 있는 한편, 온실 공간(11)의 따뜻한 환경을 이용하여 농작물의 재배가 가능한 이점이 있다. Since the heated greenhouse space 11 increases the internal temperature, it is possible to give a heating effect to the people living in the greenhouse space 11 even in winter, while cultivating crops using the warm environment of the greenhouse space 11. There is a possible advantage.

온실 공간(11) 내의 가열된 공기는 건물(10)의 지하 공간(B1,B2,B3)의 환기 및 난방을 위한 열로 재공급된다. The heated air in the greenhouse space 11 is resupplied with heat for ventilation and heating of the underground spaces B1, B2, B3 of the building 10.

건물(10)의 지하 공간(B1,B2,B3)에는 팬 모듈(130)이 구비되고, 팬 모듈(130)은 상기 온실 공간(11)과 상기 지하 공간(B1,B2,B3) 사이에서 기류를 형성한다. The underground module B1, B2, B3 of the building 10 is provided with a fan module 130, and the fan module 130 is provided with airflow between the greenhouse space 11 and the underground space B1, B2, B3. To form.

팬 모듈(130)의 작동에 따라 온실 공간(11)의 공기를 지하 공간(B1,B2,B3)으로 유동시키거나, 반대로 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기를 온실 공간(11)으로 유동시킬 수 있다. 온실 공간(11)과 지하 공간(B1,B2,B3) 사이의 공기 유동방향은 계절에 따라 가변된다. 계절에 따라 공기 유동방향을 가변시키기 위해 팬 모듈(130)을 양방향 송풍팬으로 구성할 수 있다. 공기 유동방향을 가변시키는 양방향 송풍팬의 구성 및 작용은 일반적인 양방향 송풍팬에 적용되는 블레이드 및 모터 등의 결합구조로부터 설명되는 송풍 매커니즘이므로, 상세한 설명은 생략한다.
According to the operation of the fan module 130, the air in the greenhouse space 11 flows into the underground spaces B1, B2 and B3, or conversely, the air in the underground spaces B1, B2 and B3 flows into the greenhouse space 11. It can be made to flow. The direction of air flow between the greenhouse space 11 and the underground spaces B1, B2, and B3 varies depending on the season. In order to vary the air flow direction according to the season, the fan module 130 may be configured as a two-way blowing fan. Since the configuration and action of the bidirectional blower that varies the air flow direction is a blowing mechanism described from a coupling structure of a blade and a motor, etc., which are applied to a general bidirectional blower, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 본 발명의 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)은, 온실 공간(11) 내 공기의 열을 건물 내부 공간으로 안내하는 난방공기 덕트(150)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the hybrid ventilation and power generation system 100 of the building of the present invention may further include a heating air duct 150 for guiding heat of air in the greenhouse space 11 to the building interior space.

난방공기 덕트(150)는 온실 공간(11)과 연통되도록 연결되고, 온실 공간(11) 내의 뜨거운 공기는 난방공기 덕트(150)로부터 각각 분기된 공급노즐(151)을 통해 건물 내부 공간으로 공급된다. 온실 공간(11) 내의 뜨거운 공기를 난방공기 덕트(150)로 유입하기 위한 송풍팬(미도시)가 난방공기 덕트(150) 일측에 구비될 수 있다. The heating air duct 150 is connected to communicate with the greenhouse space 11, and hot air in the greenhouse space 11 is supplied to the building interior space through supply nozzles 151 branched from the heating air duct 150, respectively. . A blowing fan (not shown) for introducing hot air in the greenhouse space 11 into the heating air duct 150 may be provided at one side of the heating air duct 150.

난방공기 덕트(150) 상기 건물 내부 공간은 건물 내의 복도, 화장실 등과 같은 공용 부분인 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않고 건물 내 각 룸이어도 무방하다.
Heating air duct 150 The interior space of the building is preferably a common part such as a corridor, a toilet, etc. in the building, but is not limited thereto.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템의 계절별 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the seasonal operation of the hybrid ventilation and power generation system of the building according to the present invention configured as described above are as follows.

도 2는 도 1에 도시된 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)의 겨울철 동작을 도시한 도이다. FIG. 2 is a diagram illustrating winter operation of the hybrid ventilation and power generation system 100 of the building illustrated in FIG. 1.

겨울철에는 건물(10)의 외기온이 매우 낮아 건물(10) 내부와 외부 온도 차로 인해 압력 차가 발생하게 되고, 그로 인한 연돌효과에 의해 건물(10)의 외부로부터 건물의 지하 공간(B1,B2,B3)으로 공기가 유입되고, 유입된 공기는 지하 환기모듈(140)로 유입되어 코어(110)를 관통한다. In winter, the outside air temperature of the building 10 is very low, and a pressure difference occurs due to the temperature difference between the inside and the outside of the building 10, and due to the stack effect, the underground space of the building (B1, B2, B3) from the outside of the building 10. ) Is introduced into the air, and the introduced air is introduced into the underground ventilation module 140 to penetrate the core 110.

코어(110)를 관통하는 공기에 의해 코어(110) 내의 풍력터빈(111)이 작동하여 전기에너지가 생성되는 동시에, 지하 공간(B1,B2,B3)의 환기가 이루어진다. The wind turbine 111 in the core 110 is operated by the air passing through the core 110 to generate electrical energy, and at the same time, the underground spaces B1, B2, and B3 are ventilated.

한편, 태양광의 가시광선의 일부 파장의 빛은 태양광 발전 모듈(120)을 통해 발전에 이용되고, 태양광의 적외선 부분은 태양광 발전 모듈(120)을 투과하여 온실 공간(11)을 가열한다. On the other hand, light of a portion of the visible light of the solar light is used for power generation through the photovoltaic module 120, the infrared portion of the solar light passes through the photovoltaic module 120 to heat the greenhouse space (11).

온실 공간(11) 내의 가열된 공기는 팬 모듈(130)에 의해 지하 공간(B1,B2,B3)의 환기 및 난방을 위한 열로 재공급된다. The heated air in the greenhouse space 11 is resupplied by the fan module 130 as heat for ventilation and heating of the underground spaces B1, B2, B3.

팬 모듈(130)의 일방향 작동에 따라 온실 공간(11)의 공기를 지하 공간(B1,B2,B3)으로 유동시키면, 지하 공간(B1,B2,B3)은 난방이 됨과 동시에 온실 공간(11)으로부터 지하 공간(B1,B2,B3)으로 유동된 공기에 의해 지하 공간(B1,B2,B3)은 정압 상태가 된다. 지하 공간(B1,B2,B3)의 정압 상태 및 연돌 효과에 의해 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기가 지하 환기모듈(140)을 거쳐 코어(110)로 유입된 후 건물(10) 외부로 방출되므로 지하 공간(B1,B2,B3)이 환기된다. When the air in the greenhouse space 11 flows into the underground spaces B1, B2, and B3 according to the one-way operation of the fan module 130, the underground spaces B1, B2, and B3 become heated and at the same time the greenhouse space 11 The underground spaces B1, B2 and B3 are in a static pressure state by the air flowing from the base spaces B1, B2 and B3. Due to the static pressure and the stack effect of the underground spaces B1, B2, and B3, the air in the underground spaces B1, B2, and B3 flows into the core 110 through the underground ventilation module 140 and then outside the building 10. Because it is emitted to the underground space (B1, B2, B3) is ventilated.

한편, 온실 공간(11)과 연통된 난방공기 덕트(150)를 통해 온실 공간(11) 내의 뜨거운 공기를 건물 내부 공간으로 안내할 수 있으므로, 건물의 내부 공간, 특히 공용 부분을 위한 난방에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다. On the other hand, the hot air in the greenhouse space 11 can be guided to the interior space of the building through the heating air duct 150 in communication with the greenhouse space 11, thereby reducing the heating energy for the interior space of the building, especially the common part There is an advantage to this.

살펴본 바와 같이, 본 발명의 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)은, 연돌효과로 인해 급배기가 압력과 온도 차에 의해 자연적으로 이루어지도록 하는 자연 환기 방식(Passive ventilation) 및 자연 환기만으로 환기부하를 충족하기 힘든 점을 고려하여 팬 모듈(130) 동작을 이용한 강제 환기(Active ventilation) 방식을 함께 적용함으로써 건물의 지하 공간(B1,B2,B3)을 효율적인 환기할 수 있는 이점이 있다. As described, the hybrid ventilation and power generation system 100 of the building of the present invention, the ventilation load only by the natural ventilation method (Passive ventilation) and the natural ventilation so that the supply and exhaust air naturally due to the difference in pressure due to the stack effect. In consideration of the difficulty of meeting the present invention, by applying the active ventilation (Active ventilation) method using the fan module 130 together, there is an advantage that can efficiently ventilate the underground space (B1, B2, B3) of the building.

또한, 본 발명에 의한 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)에 의하면, 연돌효과에 의한 공기 유동을 이용하여 건물의 지하 공간(B1,B2,B3)을 환기시키는 동시에, 풍력터빈(111)을 이용한 풍력 발전을 동시에 수행할 수 있는 이점이 있다.
In addition, according to the hybrid ventilation and power generation system 100 of the building according to the present invention, by using the air flow due to the stack effect to ventilate the underground space (B1, B2, B3) of the building, the wind turbine 111 There is an advantage that can be performed at the same time using wind power generation.

도 3은 도 1에 도시된 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)의 여름철 동작을 도시한 도이며, 이하에서는 겨울철 동작과 대비되는 구성을 중심으로 설명한다. FIG. 3 is a diagram illustrating summer operation of the hybrid ventilation and power generation system 100 of the building illustrated in FIG. 1, and will be described below with reference to a configuration that is contrasted with winter operation.

여름철에는 건물(10)의 외기온이 매우 높아 건물 내부와 외부의 온도 차로 인해 압력 차가 발생하게 되고, 그로 인한 역연돌효과(reverse stack effect)에 의해 건물 상부의 공기가 코어(110)와 지하 환기모듈(140)을 거쳐 지하 공간(B1,B2,B3)으로 유입되면서 지하 공간(B1,B2,B3)이 환기된다. In summer, the outside air temperature of the building 10 is very high, causing a pressure difference due to the temperature difference between the inside and the outside of the building, and the air in the upper part of the building is reversed by the reverse stack effect. The underground spaces B1, B2, and B3 are ventilated while entering the underground spaces B1, B2, and B3 through the 140.

통상 건물 상부 높은 곳의 공기가 지상의 공기보다 상대적으로 차갑고 특히 고층 건물일수록 그 온도차이가 크기 때문에, 코어(110)와 지하 환기모듈(140)을 거쳐 지하 공간(B1,B2,B3)으로 유입된 공기에 의해 지하 공간(B1,B2,B3)의 냉방도 가능해 진다. In general, the air in the upper part of the building is relatively cooler than the air on the ground, and the temperature difference is higher in particular in high-rise buildings, so it enters the underground space (B1, B2, B3) through the core 110 and the underground ventilation module 140 Cooled air in the underground spaces B1, B2, and B3 can also be achieved.

코어(110)와 지하 환기모듈(140)을 통해 지하 공간(B1,B2,B3)으로 유입되는 공기에 의해 코어(110) 내의 풍력터빈(111)이 작동하여 전기에너지를 생성하게 된다. The wind turbine 111 in the core 110 is operated by air flowing into the underground spaces B1, B2, and B3 through the core 110 and the underground ventilation module 140 to generate electrical energy.

겨울철과 마찬가지로, 태양광의 가시광선의 일부 파장의 빛은 태양광 발전 모듈(120)을 통해 발전에 이용되고, 태양광의 적외선 부분은 태양광 발전 모듈(120)을 투과하여 온실 공간(11)을 가열한다. As in winter, light of a portion of the visible light of the sunlight is used for power generation through the photovoltaic module 120, the infrared portion of the solar heat passes through the photovoltaic module 120 to heat the greenhouse space (11). .

여기서, 지하 공간(B1,B2,B3)을 부압 상태로 만들기 위해 팬 모듈(130)에 의해 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기를 온실 공간(11)으로 유동시키고, 온실 공간(11)으로 유입된 공기는 건물 외부로 강제 배기된다. Here, the air in the underground spaces B1, B2, B3 is flowed into the greenhouse space 11 by the fan module 130 to make the underground spaces B1, B2, B3 in a negative pressure state, and the greenhouse space 11 Air introduced into the building is forced out of the building.

즉, 팬 모듈(130)의 타방향 작동에 따라 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기를 온실 공간(11)으로 유동시키면, 지하 공간(B1,B2,B3)은 부압 상태가 되고, 지하 공간(B1,B2,B3)의 부압 상태 및 역연돌 효과에 의해 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기가 건물 외부로 방출되어 지하 공간(B1,B2,B3)이 환기된다. That is, when the air in the underground spaces B1, B2, B3 flows into the greenhouse space 11 according to the other direction operation of the fan module 130, the underground spaces B1, B2, B3 are in a negative pressure state, The air in the underground spaces B1, B2, B3 is released to the outside of the building by the negative pressure state of the spaces B1, B2, B3 and the reverse stack effect, and the underground spaces B1, B2, B3 are ventilated.

한편, 겨울철과 달리 여름철에는 온실 공간(11)과 연통된 난방공기 덕트(150)를 통해 온실 공간(11) 내의 뜨거운 공기를 건물 내부 공간으로 안내할 필요가 적으므로 난방공기 덕트(150)를 폐쇄할 수 있다. On the other hand, unlike in winter, the heating air duct 150 is closed in summer because the hot air in the greenhouse space 11 is less guided to the building interior space through the heating air duct 150 in communication with the greenhouse space 11. can do.

이처럼, 본 발명에 의한 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)에 의하면, 여름철에는 역연돌효과에 의한 공기 유동을 이용하여 상기 지하 공간(B1,B2,B3)을 환기시키는 동시에, 풍력터빈(111)을 이용한 발전을 동시에 수행할 수 있게 된다. 또한, 팬 모듈(130)에 의해 지하 공간(B1,B2,B3)의 공기를 온실 공간(11)으로 유동시키기 때문에, 온실 공간(11) 내의 온도가 지하 공간(B1,B2,B3) 내의 서늘한 공기에 의해 시원하게 조절될 수 있는 이점도 있다. As described above, according to the hybrid ventilation and power generation system 100 of the building according to the present invention, in the summer, the underground spaces B1, B2, and B3 are ventilated using the air flow due to the reverse stack effect, and at the same time, the wind turbine 111 It is possible to carry out the development using) simultaneously. In addition, since the air in the underground spaces B1, B2, B3 is flowed into the greenhouse space 11 by the fan module 130, the temperature in the greenhouse space 11 is cool in the underground spaces B1, B2, B3. There is also an advantage that can be controlled cool by air.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템의 제어부 동작을 설명한 도이다. 4 is a view for explaining the operation of the control unit of the hybrid ventilation and power generation system of a building according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)은 현재 계절을 판단하고, 판단된 현재 계절에 따라 팬 모듈(130), 난방공기 덕트(150), 댐퍼(112) 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다. 여기서, 상기 제어부는 건물의 외기 온도 또는 날짜정보에 근거하여 현재 계절을 판단한다. The hybrid ventilation and power generation system 100 of the building of the present invention determines the current season and controls the operation of at least one of the fan module 130, the heating air duct 150, and the damper 112 according to the determined current season. The control unit further comprises. Here, the controller determines the current season based on outside temperature or date information of the building.

구체적으로, 사용자는 특정 계절에 해당하는 건물의 기준 외기온도 또는 특정 계절의 날짜를 의미하는 기준 날짜정보를 사용자 입력부를 통해 입력하면, 상기 제어부는 상기 사용자 입력부를 통해 입력된 건물의 기준 외기온도 또는 기준 날짜정보를 수신하여 메모리부에 저장한다. 이 후, 상기 제어부는 온도센서를 통해 전달된 건물 외기의 온도를 상기 메모리부에 기 저장된 기준 외기온도와 비교하거나, 캘린더부를 통해 전달된 날짜정보를 상기 메모리부에 기 저장된 기준 날짜정보와 비교하여 현재 계절을 판단한다. Specifically, when the user inputs the reference outside temperature of the building corresponding to the specific season or the reference date information indicating the date of the specific season through the user input unit, the control unit may input the reference outside temperature of the building input through the user input unit or the like. Receive the standard date information and store it in the memory. Thereafter, the control unit compares the temperature of the building outside air transmitted through the temperature sensor with the reference outdoor temperature previously stored in the memory unit, or compares the date information transmitted through the calendar unit with the reference date information previously stored in the memory unit. Judge the season.

판단 결과, 현재 계절이 겨울철이라고 판단된 경우, 상기 제어부는 지하 공간(B1,B2,B3)에서 온실 공간(11)으로 공기가 유동하도록 팬 모듈(130)의 송풍방향을 일방향으로 제어하고, 원활한 환기를 위해 댐퍼(112)을 개방하여 코어(110) 내 원활한 공기의 유동을 유도한다. If it is determined that the current season is winter, the controller controls the blowing direction of the fan module 130 in one direction so that air flows from the underground spaces B1, B2, B3 to the greenhouse space 11, and smoothly. The damper 112 is opened for ventilation to induce a smooth flow of air in the core 110.

또한, 상기 제어부는 건물의 내부 공간으로 따뜻한 공기를 공급하기 위해 난방공기 덕트(150)를 개방한다. In addition, the controller opens the heating air duct 150 to supply warm air to the interior space of the building.

상기 제어부가 현재 계절이 여름철이라고 판단한 경우, 온실 공간(11)에서 지하 공간(B1,B2,B3)으로 공기가 유동하도록 팬 모듈(130)의 송풍방향을 타방향으로 제어하고, 원활한 환기를 위해 댐퍼(112)을 개방하여 코어(110) 내 원활한 공기의 유동을 유도한다. 겨울철과 달리 건물의 내부 공간으로 따뜻한 공기를 공급할 필요가 없으므로 난방공기 덕트(150)를 폐쇄한다. When the control unit determines that the current season is summer, the fan direction of the fan module 130 is controlled in another direction so that air flows from the greenhouse space 11 to the underground spaces B1, B2, and B3, and for smooth ventilation. The damper 112 is opened to induce a smooth flow of air in the core 110. Unlike in winter, the heating air duct 150 is closed because it is not necessary to supply warm air to the interior space of the building.

상기 제어부가 현재 계절이 겨울철과 여름철이 아니라고 판단한 경우, 연돌효과 또는 역연돌효과에 의한 환기 및 발전 효과를 크게 기대할 수 없으므로, 상기 제어부는 댐퍼(112)을 일부 폐쇄하여 코어(110) 내 공기의 유동을 저감시키고, 온실 공간(11)으로부터 지하 공간(B1,B2,B3) 또는 난방공기 덕트(150)로 따뜻한 공기를 안내하여 건물의 난방을 확보할 수 있다.
If the controller determines that the current season is not winter and summer, the ventilation and power generation effects due to the stack effect or the reverse stack effect cannot be greatly expected, and thus the control unit partially closes the damper 112 to prevent the air in the core 110. It is possible to reduce the flow and guide the warm air from the greenhouse space 11 to the underground spaces B1, B2, B3 or the heating air duct 150 to ensure heating of the building.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템(100)이 도시되어 있다. 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 5 shows a hybrid ventilation and power generation system 100 of a building in accordance with another embodiment of the present invention. The same reference numerals as in the above-described embodiment indicate the same members.

도 5는 건물(10)의 온실 공간이, 건물(10)과 건물(10) 사이를 연결하는 밀폐된 공간인 것을 도시하고 있다. 즉, 건물(10)의 온실 공간은 단일 건물의 측부에 형성된 공간 외에도, 태양광 발전 모듈(120)을 투과한 적외선 영역의 태양광에 의해 내부 온도가 상승할 수 있는 모든 공간을 의미한다. 이처럼 건물(10)의 온실 공간을 공동 건물 사이에 마련함으로써, 건물 주변공간을 주차장과 같은 공간으로 활용 가능하다.
5 shows that the greenhouse space of the building 10 is an enclosed space that connects between the building 10 and the building 10. That is, the greenhouse space of the building 10 refers to all the spaces in which the internal temperature may be increased by the sunlight in the infrared region transmitted through the solar power module 120 in addition to the space formed at the side of the single building. As such, by arranging the greenhouse space of the building 10 between the common buildings, the surrounding space of the building can be utilized as a space such as a parking lot.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 건물 11: 온실 공간
100: 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템
110: 코어 120: 태양광 발전 모듈
130: 팬 모듈 140: 지하 환기모듈
150: 난방공기 덕트 10: Building 11: Greenhouse Space
100: building hybrid ventilation and power generation system
110: core 120: solar power module
130: fan module 140: underground ventilation module
150: heating air duct

Claims (11)

건물 내에 상하 방향으로 형성된 코어 내에 설치된 풍력터빈;
상기 건물의 지하 공간에 구비되어 상기 지하 공간과 상기 코어를 연통시키는 지하 환기모듈;
상기 건물의 온실 공간 상부에 배치되어, 입사하는 태양광의 설정파장영역의 전부 또는 일부를 흡수하고, 상기 태양광의 나머지 파장영역을 투과하여 상기 온실 공간을 가열하는 태양광 발전 모듈; 및
상기 지하 공간 내에 구비되어, 상기 온실 공간과 상기 지하 공간 사이에서 공기를 유동시키는 팬 모듈을 포함하고,
연돌효과에 의해 상기 코어와 상기 지하 환기모듈을 유동하는 공기에 의해 상기 풍력터빈을 작동하여 발전하고, 상기 지하 공간을 환기하는 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. Wind turbines installed in the core formed in the vertical direction in the building;
An underground ventilation module provided in an underground space of the building to communicate the underground space with the core;
A photovoltaic module disposed above the greenhouse space of the building, absorbing all or a portion of the set wavelength region of incident sunlight and transmitting the remaining wavelength region of the sunlight to heat the greenhouse space; And
A fan module provided in the basement space and flowing air between the greenhouse space and the basement space,
Hybrid ventilation and power generation system of the building, characterized in that by operating the wind turbine by the air flowing through the core and the underground ventilation module by the stack effect, and ventilate the underground space. 청구항 1에 있어서,
상기 코어는 상기 건물의 엘리베이터 코어 또는 배관 코어인 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 1,
And the core is an elevator core or a plumbing core of the building. 청구항 1에 있어서,
상기 지하 공간은 지하 주차장인 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 1,
Hybrid underground ventilation and power generation system, characterized in that the underground space is an underground parking lot. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 태양광 발전모듈은 BIPV(Building Integrated Photovoltaic System) 모듈인 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 1,
The solar power generation module is a building integrated photovoltaic system (BIPV) module hybrid ventilation and power generation system, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 팬 모듈은 계절에 따라 상기 온실 공간과 상기 지하 공간 사이의 공기의 유동방향을 가변시키는 양방향 송풍팬인 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 1,
The fan module is a hybrid ventilation and power generation system of a building, characterized in that the two-way blowing fan to change the flow direction of the air between the greenhouse space and the underground space according to the season. 청구항 1에 있어서,
상기 팬 모듈은 겨울철에는 상기 온실 공간의 공기를 상기 지하 공간으로 유동시키고, 여름철에는 상기 지하 공간의 공기를 상기 온실 공간으로 유동시키는 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 1,
The fan module is a hybrid ventilation and power generation system of a building, characterized in that in winter to flow the air of the greenhouse space into the basement space, in summer the air of the underground space into the greenhouse space. 청구항 1에 있어서,
상기 온실 공간 내 공기를 건물 내부 공간으로 공급하는 난방공기 덕트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 1,
And a heating air duct for supplying air in the greenhouse space to the building interior space. 청구항 8에 있어서,
상기 코어를 개폐하여 상기 코어 내를 유동하는 기류를 조절하는 댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 8,
And a damper that opens and closes the core to adjust airflow flowing in the core. 청구항 9에 있어서,
현재 계절을 판단하고, 판단된 현재 계절에 따라 상기 팬 모듈, 상기 난방공기 덕트, 상기 댐퍼 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method according to claim 9,
And a control unit for determining a current season and controlling at least one operation of the fan module, the heating air duct, and the damper according to the determined current season. 청구항 10에 있어서,
상기 제어부는 건물의 외기 온도 또는 날짜정보에 근거하여 현재 계절을 판단하는 것을 특징으로 하는 건물의 하이브리드 환기 및 발전 시스템. The method of claim 10,
The control unit is a hybrid ventilation and power generation system of a building, characterized in that the current season is determined based on the outdoor temperature or date information of the building.
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