KR101313865B1

KR101313865B1 - 창호 결합형 스마트 환기 시스템 및 그 환기 방법

Info

Publication number: KR101313865B1
Application number: KR1020110115418A
Authority: KR
Inventors: 장성주; 이정배; 장성택; 김현석
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-10-11
Also published as: KR20120048527A

Abstract

창호 결합형 스마트 환기 시스템 및 그 환기 방법이 개시된다.
이 환기 시스템은 이중 외피로 구성되며 중간에 공기층을 갖는 창호 모듈에 착탈착이 가능한 환기 시스템으로서, 환기부, 전열 교환부, 센서부 및 환기 조절부를 포함한다. 환기부는 상기 창호 모듈을 기준으로 하여 실내외의 공기를 교환하고, 교환되는 공기의 흐름의 방향과 공기량을 조절한다. 전열 교환부는 상기 환기부에 의해 교환되는 공기의 온도 및 질을 변화시키며, 상기 공기의 흐름 방향 및 공기량을 조절한다. 센서부는 실내 및 실외의 환경 상태와 실내의 조건 변화를 측정한다. 환기 조절부는 상기 센서부에 의해 측정되는 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화에 따라 상기 환기부와 전열 교환부를 제어하여 실내 환기를 수행한다.

Description

창호 결합형 스마트 환기 시스템 및 그 환기 방법 {Smart ventilating system of a window and method thereof}

본 발명은 창호 결합형 스마트 환기 시스템 및 그 환기 방법에 관한 것이다.

전 세계적으로 사용되는 에너지의 40% 정도가 건물에서 소요되고 있다. 그 중에서도 창호나 벽체와 같은 건물의 외피는 외부 환경과의 직접적인 인터페이스로서 에너지의 출입이 있고 환기나 채광, 냉난방, 차음 등에 관련되며, 최근에는 에너지를 생산하는 표면이 되거나 유비쿼터스 디스플레이를 위한 표면으로 진화 중이다.

한편, 창호에 결합되는 형식의 환기 시스템은 별도의 기계 환기 장치가 있는 경우 에너지 소비를 줄이고 보다 쾌적한 공기를 재실자의 요구에 맞춰 공급할 수 있다는 장점이 있다. 현재 대부분의 창호 결합형 환기 시스템은 손으로 조작하는 수동형이 대부분이다. 일부 능동형 시스템이나 열교환 기제가 결합된 창호 결합형 환기 시스템에 대한 아이디어가 특허 등을 통해 소개된 바 있지만 아직 본격적인 실용화 단계에는 접어들지 않고 있다. 또한, 센서나 각종 액추에이터들이 결합되고 자동화된 창호 역시 개발 초기 단계로 본격적인 상용화나 제품 단계로의 이행이 이루어지지 않고 있는 실정이다.

따라서, 센서나 각종 액추에이터들의 결합에 의해 보다 고도화되고 효율적인 환기를 제공하는 환기 시스템이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 센서나 각종 액추에이터들의 결합에 의해 파악된 실내의 물리화학적 환경 조건에 따라 공기 흐름의 양과 방향을 자유롭게 조절 가능한 보다 고도화되고 효율적인 환기를 제공하는 창호 결합형 스마트 환기 시스템 및 그 환기 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 특징에 따른 환기 시스템은,

이중 외피로 구성되며 중간에 공기층을 갖는 창호 모듈에 착탈착이 가능한 환기 시스템으로서, 상기 창호 모듈을 기준으로 하여 실내외의 공기를 교환하고, 교환되는 공기의 흐름의 방향과 공기량을 조절하는 환기부; 상기 환기부에 의해 교환되는 공기로부터 폐열을 회수하거나 미리 예열 또는 냉각하여 공기의 온도 및 질을 변화시키며, 상기 공기의 흐름 방향 및 공기량을 조절하는 전열 교환부; 실내 및 실외의 환경 상태와 실내의 조건 변화를 측정하는 센서부; 및 상기 센서부에 의해 측정되는 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화에 따라 상기 환기부와 전열 교환부를 제어하여 실내 환기를 수행하는 환기 조절부를 포함한다.

여기서, 상기 환기부는, 상기 환기 조절부의 제어에 따라 회전하여 공기의 흐름을 유도하는 회전 실린더; 및 상기 환기 조절부의 제어에 따라 구동되어 공기의 흐름 방향 및 공기 흐름 속도를 제어하는 원통형 팬을 포함한다.

또한, 상기 원통형 팬은 상기 회전 실린더에 의해 둘러싸여 있고, 상기 환기부는 상기 회전 실린더를 둘러싸고 있는 제1 사각형 관을 더 포함한다.

또한, 상기 제1 사각형 관에는 상하좌우 네 방향에 개구부가 형성되어 있고, 상기 회전 실린더에는 중심을 기준으로 대칭되는 쪽 두 곳에 각각 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 사각형 관은 고정되어 있고, 상기 회전 실린더의 회전에 의해 상기 회전 실린더에 형성되어 있는 개구부와 상기 제1 사각형 관에 형성되어 있는 개구부에 의해 상기 환기부를 통과하는 공기의 흐름 방향이 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열 교환부는, 내부에 전열 교환을 위한 다층형 금속 그릴과 여기에 통합된 전열 그리드가 형성되어 있는 제2 사각형 관을 포함한다.

또한, 상기 제2 사각형 관에는 리니터 액츄에이터가 달린 이중 그릴이나 전동 모터에 의해 회전식으로 개구부를 여닫는 개폐 장치가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐 장치는 상기 창호 모듈을 기준으로 상기 전열 교환부의 상단부와 실내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐 장치의 개폐 여부에 따라 상기 전열 교환부를 통과하는 공기의 흐름 방향이 결정되고, 상기 개폐 장치의 개폐 정도에 따라 상기 전열 교환부를 통과하는 공기의 량이 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환기부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향과 상기 전열 교환부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향의 결합에 의해 상기 창호 모듈의 공기층에서의 공기 흐름 방향이 결정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환기부 및 전열 교환부는 상기 창호 모듈의 상단부와 하단부에 각각 결합되고, 다수의 창호 모듈이 건물 전체 외벽면에 수직방향으로 연속적으로 설치되어 있는 경우, 상기 환기부와 전열 교환부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향을 제어하여 상기 다수의 창호 모듈이 설치된 건물 전체 외벽면을 통하여 공기의 흐름 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환기부와 상기 전열 교환부가 상기 창호 모듈을 기준으로 수평 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환기부와 상기 전열 교환부가 상기 창호 모듈을 기준으로 수직 방향으로 배치되며, 상기 회전 실린더에는 중심을 기준으로 창호 모듈 쪽과 실내측 두 곳에 각각 개구부가 형성되어 있고, 상기 전열 교환부에는 상부측과 하부측에 각각 리니터 액츄에이터가 달린 이중 그릴이나 전동 모터에 의해 회전이 가능한 개폐 장치가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 환기부는, 상기 환기 조절부의 제어에 따라 구동되어 공기의 흐름 및 공기 흐름 속도를 제어하는 다수의 팬; 및 액추에이터로 밀거나 당겨서 개폐 가능한 이중 그릴판을 포함한다.

또한, 상기 환기 조절부는, 상기 센서부에 의해 측정되는 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화를 수신하는 입력부; 상기 환기부와 전열 교환부의 구동 제어를 위한 신호를 출력하는 출력부; 외부의 단말과 정보를 송수신하는 통신부; 상기 환기부와 전열 교환부의 제어를 위한 제어 알고리즘의 업데이트나 수정을 위해 외부의 단말로 제어 알고리즘을 출력하거나 외부의 단말로부터 정보나 제어 명령을 다운로드하는 디버깅부; 및 상기 입력부를 통해 입력되는 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화를 통한 실내외의 물리적 상황 변화를 해석하고, 이를 토대로 시스템 제어 명령들을 기반으로 환기 제어를 위한 명령을 도출하여 상기 출력부를 통해 상기 환기부 및 상기 전열 교환부로 전달하여 실내외 환기를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 환기 방법은,

이중 외피로 구성되며 중간에 공기층을 갖는 창호 모듈에 착탈착이 가능한 환기 시스템이 실내외 환기를 수행하는 방법으로서, 실내 및 실외의 환경 상태와 실내의 조건 변화를 측정하는 단계; 측정되는 상기 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화를 통해 파악되는 실내외의 물리적 상황에 따라 환기 제어를 위한 명령들을 결정하는 단계; 및 결정되는 환기 제어를 위한 명령들에 따라 상기 환기 시스템을 구성하는 환기부－여기서 환기부는 상기 창호 모듈을 기준으로 하여 실내외의 공기를 교환하고, 교환되는 공기의 흐름의 방향과 공기량을 조절함－ 및 전열 교환부－여기서 전열 교환부는 상기 환기부에 의해 교환되는 공기로부터 폐열을 회수하거나 미리 예열 또는 냉각하여 공기의 온도 및 질을 변화시키며, 상기 공기의 흐름 방향 및 공기량을 조절함－를 이용하여 실내외 환기를 수행하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 실내외 환기를 수행하는 단계에서, 상기 환기부는 원통형 팬을 이용하여 공기 흐름을 유도하고, 상기 원통형 팬을 둘러싸고 있는 회전 실린더를 회전시켜 상기 회전 실린더에 형성되어 있는 개구부의 위치를 설정하여 상기 환기부를 통과하는 공기의 흐름 방향을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실내외 환기를 수행하는 단계에서, 상기 전열 교환부는 내부에 전열 교환을 위한 다층형 금속 그릴과 여기에 통합된 전열 그리드가 형성되어 있는 사각형 관에 형성된 개폐 장치의 개폐를 제어하여 상기 전열 교환부를 통과하는 공기의 흐름 방향 및 공기량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 건물 전체 외벽면에 다수의 창호 모듈이 수직방향으로 연속적으로 설치되어 있는 경우, 상기 실내외 환기를 수행하는 단계에서, 상기 환기부와 전열 교환부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향을 제어하여 상기 다수의 창호 모듈이 설치된 건물 전체 외벽면을 통하여 공기의 흐름 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 센서나 각종 액추에이터들의 결합에 의해 다양한 실내외 물리화학적 조건들에 대응하여 보다 고도화되고 효율적인 환기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 창호 결합형 스마트 환기 시스템의 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 환기 시스템이 창호 모듈에 분리 결합이 가능한 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 스마트 환기 시스템이 창호 모듈에 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 환기부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 전열 교환부의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 환기 시스템을 이용한 공기 흐름 방향의 제어를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 환기 시스템을 이용한 공기 흐름 방향의 제어를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 환기 시스템의 구조를 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 창호 결합형 스마트 환기 시스템에 대해 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 창호 결합형 스마트 환기 시스템(10)의 구성 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스마트 환기 시스템(10)이 창호 모듈(20)에 분리 결합이 가능한 구조를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 스마트 환기 시스템(10)이 창호 모듈(20)에 결합된 상태를 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 창호 결합형 스마트 환기 시스템(10)은 환기부(100), 전열 교환부(200), 센서부(300), 환기 조절부(400) 및 전원부(500)를 포함한다.

먼저, 환기부(100)는 환기 조절부(400)의 제어에 따라 실내외의 공기를 교환하고, 공기 흐름의 방향과 공기량을 조절한다. 이러한 환기부(100)는 회전 실린더(110)와 원통형 팬(120)을 포함한다.

회전 실린더(110)는 환기 조절부(400)의 제어에 따라 회전하여 공기의 흐름 방향을 설정한다.

원통형 팬(120)은 환기 조절부(400)의 제어에 따라 구동되어 공기의 흐름을 유도한다.

환기부(100)는 회전 실린더(100)와 원통형 팬(120)의 상호 구동에 의해 공기 흐름을 유도하는 동시에 공기 흐름의 방향과 공기량을 조절한다.

다음, 전열 교환부(200)는 환기 조절부(400)의 제어에 따라 전열 교환부(200)를 통과하는 공기로부터 폐열을 회수하거나 미리 예열 또는 냉각하여 에너지 효율을 도모하는 방식으로 공기의 온도와 공기질, 특히 습도를 변화시킨다. 이러한 전열 교환부(200)는 전열기(210)를 사용하여 공기의 온도를 변화시키며, 이러한 전열기(210)는 다층형 금속 그릴에 결합된 전열선을 포함한다.

다음, 센서부(300)는 환기 시스템(10)의 실내외측에 설치되어 공기량과 방향 및 공기의 온도, 습도, 먼지농도, 유해 가스 유입 여부 등을 실시간으로 모니터링하며, 이에 대한 모니터링 결과를 환기 조절부(400)로 제공한다.

센서부(300)는 실외측에 설치되어 실외의 환경 인자를 측정하는 실외 센서(310) 및 실내측에 설치되어 실내의 환경 인자를 측정하는 실내 센서(320)를 포함한다.

실외 센서(310)에는 기압 센서, 조도 센서, 온습도 센서, CO₂ 센서, NO₂ 센서, SO₂ 센서, 먼지 센서, 풍속 센서 등이 포함된다.

실내 센서(320)에는 온습도 센서, CO₂ 센서, O₂ 센서, 조도 센서, VOC(Volatile Organic Compounds) 센서, 인체 감지 센서 등이 포함된다.

이외에도 발명의 실시예에 따라 실내외 환경 인자를 측정하기 위해 다양한 센서들이 사용될 수 있다.

다음, 환기 조절부(400)는 센서부(300)에 의해 측정되는 실내외 환경 인자에 따라 실내 환기를 수행한다. 이러한 환기 조절부(400)는 입력부(410), 출력부(420), 통신부(430), 디버깅부(440) 및 제어부(450)를 포함한다.

입력부(410)는 센서부(300)에 의해 측정되는 실내외 환경 인자 값을 수신한다.

출력부(420)는 환기부(100)와 전열 교환부(200)의 구동 제어를 위한 신호를 출력한다.

통신부(430)는 외부의 단말과 정보를 송수신한다. 이러한 통신부(430)는 블루투스, 지그비 또는 다른 근거리 무선 네트워크 통신 프로토콜을 통해서 정보 송수신이 가능하다. 여기서, 단말은 개인용 컴퓨터, PDA, 스마트폰 등이 될 수 있다.

디버깅부(440)는 환기 조절부(400)에서 환기부(100)와 전열 교환부(200)의 제어를 위한 제어 알고리즘의 업데이트나 수정, 문제 발생시 제어 알고리즘의 디버깅을 위하여 USB나 메모리 장치들을 통해 제어 알고리즘을 수동으로 외부의 단말로 옮기거나 반대로 외부의 단말로부터 필요한 정보나 제어 명령을 수동으로 다운로드한다.

제어부(450)는 입력부(410)를 통해 입력되는 다양한 센서값, 즉 환경 인자의 측정값을 통한 실내외의 물리적 상황 변화를 해석하고, 이를 토대로 마이크로 프로세서와 메모리 등을 통하여 미리 입력되거나 유무선 네트워크를 통해 전달 혹은 업데이트되는 시스템 제어 명령들을 기반으로 최적의 환기 제어를 위한 명령을 도출하여 출력부(420)를 통해 제어 대상 기기, 즉 환기부(100)와 전열 교환부(200)로 전달하여 실내외 환기를 제어한다.

다음, 전원부(500)는 환기부(100), 전열 교환부(200), 센서부(300) 및 환기 조절부(400)에 전원을 공급하며, 충전 배터리나 외부로부터 제공되는 전원을 사용하거나 또는 창호 모듈(20)에 설치되어 있는 태양광 발전용 블라인드에 의해 생성되는 전원을 사용한다. 이러한 전원부(500)는 전원의 안정적 관리를 담당하는 레귤레이터, 직류를 교류로 혹은 교류를 직류로 변환하는 인버터 등을 포함하는데, 이러한 내용은 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 환기 시스템(10)은 창호 모듈(20)의 상단부와 하단부에 각각 분리 결합이 자유자재하도록 설치된다. 여기서, 창호 모듈(20)은 두 장 이상의 유리로 구성되며, 두 장의 유리 사이에 공기층을 갖는 이중 창호로써 환기 시스템(10)에 의해 두 장의 유리 사이에 있는 공기의 흐름이 제어될 수 있다.

도 3은 참조하면, 도 2에 도시된 환기 시스템(10)이 창호 모듈(10)에 결합된 상태를 도시한 도면이다

도 4는 도 1에 도시된 환기부(100)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 환기부(100)는 구체적으로 원통형 팬(120), 회전 실린더(110) 및 사각형 관(130)으로 형성된다.

환기부(100)의 중심부에는 공기 흐름을 유도하고 공기량을 제어하는 원통형 팬(120)이 설치되어 있고, 환기부(100)의 중심을 기준으로 상하 또는 좌우로 대칭되는 측에 개구부가 형성되어 있는 회전 실린더(110)가 원통형 팬(120)을 둘러싸고 있으며, 상하좌우 네 방향에 개구부가 형성되어 있는 사각형 관(130)이 회전 실린더(110)를 둘러싸도록 형성된다.

따라서, 환기부(100)는 환기 조절부(400)의 제어에 따라 원통형 팬(120)이 구동되어 공기 흐름을 유도하고, 이렇게 유도된 흐름은 환기 조절부(400)의 제어에 따라 회전되어 위치하는 회전 실린더(110)와 사각형 관(130)의 위치에 따라 그 방향이 설정된다. 여기서 원통형 팬(120)의 회전 속도에 따라 공기량 또는 공기 흐름의 속도가 달라진다.

도 5는 도 1에 도시된 전열 교환부(200)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 전열 교환부(200)는 사각형 관(220) 내에 설치된 전열기(210)를 포함한다. 이 사각형 관(200)의 상부측과 실내 측에는 개폐량을 조절할 수 있는 리니어 액츄에이터가 달린 이중 그릴이나 전동 모터에 의해 회전이 가능한 개폐 장치(230)가 결합되어 있다. 여기서, 상부측의 개폐 장치(231)와 실내측의 개폐 장치(232)가 각각 도 5에 도시되어 있다.

또한, 사각형 관(200)의 내측에는 전열 교환을 위한 다층형 금속 그릴과 여기에 통합된 전열 그리드로 이루어진 전열기(210)가 형성되어 있다.

따라서, 전열 교환부(200)는 환기부(100)에 의해 발생하는 공기 흐름에 따라 사각형 관(220)을 통해 유입되는 공기에 대해 공기가 내포하고 있는 습기의 제거나 폐열 회수, 겨울철 외주부 난방 등을 수행하여 전열 교환부(200)를 통과하는 공기의 온도와 질을 변화시킨다. 또한, 전열 교환부(200)도 환기 조절부(400)의 제어에 따라 사각형 관(220)에 형성된 개폐 장치(231, 232)의 개폐 조절에 의해 전열 교환부(200)를 통과하는 공기의 흐름 방향을 제어할 수 있다.

한편, 환기 시스템(10)은 창호 모듈(20)의 상단부와 하단부에 각각 설치되어 있으므로, 상단부와 하단부에 설치되어 있는 환기 시스템(10)에 의한 공기 흐름을 제어함으로써 창호 모듈(20) 내부의 공기층과 실내외부 공간 사이의 공기 흐름 방향을 전체적으로 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 환기 시스템(10)을 이용한 공기 흐름 방향의 제어를 도시한 도면이다.

도 6의 (A)를 참조하면, 환기 시스템(10) 중 창호 모듈(20)의 상단부에 위치하는 시스템(이하 "상단부 시스템"이라 함)(11)에 대해 환기 조절부(400)에 의해 회전 실린더(111)에 형성되어 있는 개구부가 상하 방향으로 위치하도록 제어되고, 전열 교환부(200)의 사각형 관(220)에 형성되어 있는 상부측 개폐 장치(231)는 닫혀 있고 실내측 개폐 장치(232)는 열려 있도록 제어된다. 그리고, 환기 시스템(10) 중 창호 모듈(20)의 하단부에 위치하는 시스템(이하 "하단부 시스템"이라 함)(12)에 대해 환기 조절부(400)에 의해 회전 실린더(112)에 형성되어 있는 개구부가 좌우 방향으로 위치하도록 제어되고, 사각형 관(221)에 형성되어 있는 상부측 개폐 장치(233)는 열려 있고 실내측 개폐 장치(234)는 닫혀 있도록 제어된다.

상기와 같이 환기 시스템(10)이 환기 조절부(400)에 의해 제어되어 구동되는 경우 환기 시스템(10)에 의해 유도되는 공기 흐름은 점선(Fa)과 같이 형성된다.

도 6의 (B)를 참조하면, 회전 실린더(111)에 형성되어 있는 개구부가 좌우 방향으로 위치하도록 제어되고, 상부측 개폐 장치(231)는 열려 있고 실내측 개폐 장치(232)는 닫혀 있도록 제어되며, 또한, 회전 실린더(112)에 형성되어 있는 개구부가 상하 방향으로 위치하도록 제어되고, 사각형 관(221)에 형성되어 있는 상부측 개폐 장치(233)와 실내측 개폐 장치(234)가 모두 닫혀 있도록 제어되면, 환기 시스템(10)에 의해 유도되는 공기 흐름은 점선(Fb)과 같이 형성된다.

도 6의 (C)를 참조하면, 회전 실린더(111)에 형성되어 있는 개구부가 상하 방향으로 위치하도록 제어되고, 상부측 개폐 장치(231)는 열려 있고 실내측 개폐 장치(232)는 닫혀 있도록 제어되며, 또한, 회전 실린더(112)에 형성되어 있는 개구부가 좌우 방향으로 위치하도록 제어되고, 사각형 관(221)에 형성되어 있는 상부측 개폐 장치(233)는 열려 있도록 제어되고, 실내측 개폐 장치(234)는 닫혀 있도록 제어되면, 환기 시스템(10)에 의해 유도되는 공기 흐름은 점선(Fc)과 같이 형성된다.

이하, 도 6의 (D) 내지 (J)를 참조하면, 회전 실린더(111, 112)에 형성되어 있는 개구부의 위치, 상부측 개폐 장치(231, 233) 및 실내측 개폐 장치(232, 234)의 개폐 상태를 제어함으로써 환기 시스템(10)에 의해 유도되는 공기 흐름이 점선(Fd, Fe, Ff, Fg, Fh, Fi, Fj)과 같이 형성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 환기 시스템(10)이 부착된 창호 모듈(20)의 이중 창호 내부에 존재하는 공간은 물론 다수의 창호 모듈(20)이 연속적으로 설치된 수직방향으로 건물의 전 외벽면을 통하여 공기의 흐름을 자유자재로 제어할 수 있다.

이와 같이, 환기부(100)와 전열 교환부(200)의 결합으로 된 환기 시스템(10)이 창호 모듈(20)에 결합되어 건물 외피의 전체를 관통하는 굴뚝 효과를 이용하거나 실내외로의 공기 출입, 실내나 실외 공기의 이중 창호 중공층 내 순환등을 포함하는 모든 방향으로의 공기 흐름 유도가 가능해지는 한편, 흐르는 공기량 또한 원통형 팬(120)과 개폐 장치(230)의 개폐 정도에 따라 조절할 수 있어서 수동형 자연 환기와 능동형 강제 환기의 장점을 모두 수용한 일종의 하이브리드 최적 환기 제어가 가능하게 된다.

한편, 상기에서는 환기부(100)와 전열 교환부(200)가 수평으로 배열되어 있는 구조에 대해 설명하였으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 다른 형태, 예를 들어 수직 형태로 배열되어 있는 구조로도 가능하다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기 시스템(30)의 구조를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 환기 시스템(30)은 환기부(500)가 전열 교환부(600)의 상단에 배치되어 수직 형태로 배열되는 구조를 가진다. 이 경우, 환기부(500)의 회전 실린더(510)에는 하단부와 실내측에 개폐량을 조절할 수 있는 리니어 액츄에이터가 달린 이중 그릴이나 전동 모터에 의해 회전이 가능한 개폐 장치(도시되지 않음)가 형성된다. 또한, 전열 교환부(600)에도 개폐 장치(도시되지 않음)가 형성되지만 여기에서는 하단부와 상단부에 형성된다. 이와 같이 형성되는 개폐 장치는 발명의 실시 형태에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

도 8은 도 7에 도시된 환기 시스템(30)을 이용한 공기 흐름 방향의 제어를 도시한 도면이다.

도 8의 (A)를 참조하면, 회전 실린더(510)와 전열 교환부(600)에 형성되어 있는 개폐 장치를 모두 열도록 환기 조절부(400)에 의해 제어되면, 환기 시스템(30)에 의해 유도되는 공기 흐름은 화살표(F9a)와 같이 형성된다.

도 8의 (B)를 참조하면, 회전 실린더(510)와 전열 교환부(600)에 형성되어 있는 개폐 장치가 모두 닫히도록 환기 조절부(400)에 의해 제어되면, 환기 시스템(30)에 의해 유도되는 공기 흐름은 화살표(F9b)와 같이 형성된다. 이외에도 회전 실린더(510)와 전열 교환부(600)의 개폐 장치의 다양한 제어에 따라 다양한 형태의 공기 흐름이 유도될 수 있다.

한편, 상기에서는 환기부(100)가 회전 실린더(110)와 원통형 팬(120)으로 이루어지는 구조에 대해 설명하였으나, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 창호 모듈(20) 내부의 공기 흐름과 실내외의 공기 흐름을 유도하고, 공기량을 조절하며, 또한 공기의 온도 및 질을 변화시킬 수 있는 구조라면 모두 가능하다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이 환기부(100)를 다수의 팬(140)과 액추에이터로 밀거나 당겨서 개폐 가능한 이중 그릴판(150)으로 구성하고, 다수의 팬(140)에 의해 공기의 흐름 및 흐름 속도를 조절하고, 이중 그릴판(150)을 이용하여 공기 흐름의 방향 및 공기량 조절을 수행하도록 구성할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

이중 외피로 구성되며 중간에 공기층을 갖는 창호 모듈에 착탈착이 가능한 환기 시스템에 있어서,
상기 창호 모듈을 기준으로 하여 실내외의 공기를 교환하고, 교환되는 공기의 흐름의 방향과 공기량을 조절하는 환기부;
상기 환기부에 의해 교환되는 공기로부터 폐열을 회수하거나 공기의 온도 및 질을 변화시키며, 상기 공기의 흐름 방향 및 공기량을 조절하는 전열 교환부;
실내 및 실외의 환경 상태와 실내의 조건 변화를 측정하는 센서부; 및
상기 센서부에 의해 측정되는 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화에 따라 상기 환기부와 전열 교환부를 제어하여 실내 환기를 수행하는 환기 조절부를 포함하고,
상기 창호 모듈의 상부 및 하부에 각각 결합된 환기부 및 전열 교환부는 상기 창호 모듈의 이중 외피 내에 있는 공기의 흐름을 상기 창호 모듈의 상부에 결합되어 있는 환기부 및 전열 교환부의 상부측 외부 또는 상기 창호 모듈의 하부에 결합되어 있는 환기부 및 전열 교환부의 하부측 외부로 유도 가능하며,
다수의 창호 모듈이 건물 전체 외벽면에 수직방향으로 연속적으로 설치되어 있는 경우, 상기 환기부와 전열 교환부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향을 상기 다수의 창호 모듈 각각에 대해 상하 방향으로 유도하여 상기 다수의 창호 모듈이 설치된 건물 전체 외벽면을 통하여 수직 방향으로 공기 흐름을 제어하는
것을 특징으로 하는 환기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 환기부는,
상기 환기 조절부의 제어에 따라 회전하여 공기의 흐름을 유도하는 회전 실린더; 및
상기 환기 조절부의 제어에 따라 구동되어 공기의 흐름 속도를 제어하는 원통형 팬
을 포함하는 환기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 원통형 팬은 상기 회전 실린더에 의해 둘러싸여 있고,
상기 환기부는 상기 회전 실린더를 둘러싸고 있는 제1 사각형 관
을 더 포함하는 환기 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 사각형 관에는 상하좌우 네 방향에 개구부가 형성되어 있고,
상기 회전 실린더에는 중심을 기준으로 대칭되는 쪽 두 곳에 각각 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1 사각형 관은 고정되어 있고,
상기 회전 실린더의 회전에 의해 상기 회전 실린더에 형성되어 있는 개구부와 상기 제1 사각형 관에 형성되어 있는 개구부에 의해 상기 환기부를 통과하는 공기의 흐름 방향이 결정되는
것을 특징으로 하는 환기 시스템.
제5항에 있어서,
상기 전열 교환부는,
상기 환기부에 의해 교환되는 공기로부터 폐열을 회수하거나 미리 예열 또는 냉각하며,
내부에 전열 교환을 위한 다층형 금속 그릴과 여기에 통합된 전열 그리드가 형성되어 있는 제2 사각형 관을 포함하는 환기 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제2 사각형 관에는 리니터 액츄에이터가 달린 이중 그릴이나 전동 모터에 의해 회전식으로 개구부를 여닫는 개폐 장치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
제7항에 있어서,
상기 개폐 장치는 상기 창호 모듈을 기준으로 상기 전열 교환부의 상단부와 실내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제7항에 있어서,
상기 개폐 장치의 개폐 여부에 따라 상기 전열 교환부를 통과하는 공기의 흐름 방향이 결정되고,
상기 개폐 장치의 개폐 정도에 따라 상기 전열 교환부를 통과하는 공기의 량이 조절되는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제9항에 있어서,
상기 환기부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향과 상기 전열 교환부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향의 결합에 의해 상기 창호 모듈의 공기층에서의 공기 흐름 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
삭제
제10항에 있어서,
상기 환기부와 상기 전열 교환부가 상기 창호 모듈을 기준으로 수평 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 환기 시스템.
제3항에 있어서,
상기 환기부와 상기 전열 교환부가 상기 창호 모듈을 기준으로 수직 방향으로 배치되며,
상기 회전 실린더에는 중심을 기준으로 창호 모듈 쪽과 실내측 두 곳에 각각 개구부가 형성되어 있고,
상기 전열 교환부에는 상부측과 하부측에 각각 리니터 액츄에이터가 달린 이중 그릴이나 전동 모터에 의해 회전이 가능한 개폐 장치가 형성되어 있는
것을 특징으로 하는 환기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 환기부는,
상기 환기 조절부의 제어에 따라 구동되어 공기의 흐름 및 공기 흐름 속도를 제어하는 다수의 팬; 및
액추에이터로 밀거나 당겨서 개폐 가능한 이중 그릴판
을 포함하는 환기 시스템.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 환기 조절부는,
상기 센서부에 의해 측정되는 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화를 수신하는 입력부;
상기 환기부와 전열 교환부의 구동 제어를 위한 신호를 출력하는 출력부;
외부의 단말과 정보를 송수신하는 통신부;
상기 환기부와 전열 교환부의 제어를 위한 제어 알고리즘의 업데이트나 수정을 위해 외부의 단말로 제어 알고리즘을 출력하거나 외부의 단말로부터 정보나 제어 명령을 다운로드하는 디버깅부; 및
상기 입력부를 통해 입력되는 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화를 통한 실내외의 물리적 상황 변화를 해석하고, 이를 토대로 시스템 제어 명령들을 기반으로 환기 제어를 위한 명령을 도출하여 상기 출력부를 통해 상기 환기부 및 상기 전열 교환부로 전달하여 실내외 환기를 제어하는 제어부
를 포함하는 환기 시스템.
이중 외피로 구성되며 중간에 공기층을 갖는 창호 모듈에 착탈착이 가능한 환기 시스템이 실내외 환기를 수행하는 방법에 있어서,
실내 및 실외의 환경 상태와 실내의 조건 변화를 측정하는 단계;
측정되는 상기 실내외 환경 상태 및 실내의 조건 변화를 통해 파악되는 실내외의 물리적 상황에 따라 환기 제어를 위한 명령들을 결정하는 단계; 및
결정되는 환기 제어를 위한 명령들에 따라 상기 환기 시스템을 구성하는 환기부－여기서 환기부는 상기 창호 모듈을 기준으로 하여 실내외의 공기를 교환하고, 교환되는 공기의 흐름의 방향과 공기량을 조절함－ 및 전열 교환부－여기서 전열 교환부는 상기 환기부에 의해 교환되는 공기로부터 폐열을 회수하거나 미리 예열 또는 냉각되어 공기의 온도 및 질을 변화시키며, 상기 공기의 흐름 방향 및 공기량을 조절함－를 이용하여 실내외 환기를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 실내외 환기를 수행하는 단계에서,
상기 창호 모듈의 상부 및 하부에 각각 결합된 환기부 및 전열 교환부는 상기 창호 모듈의 이중 외피 내에 있는 공기의 흐름을 상기 창호 모듈의 상부에 결합되어 있는 환기부 및 전열 교환부의 상부측 외부 또는 상기 창호 모듈의 하부에 결합되어 있는 환기부 및 전열 교환부의 하부측 외부로 유도 가능하며, 다수의 창호 모듈이 건물 전체 외벽면에 수직방향으로 연속적으로 설치되어 있는 경우, 상기 환기부와 전열 교환부에 의해 결정되는 공기 흐름 방향을 상기 다수의 창호 모듈 각각에 대해 상하 방향으로 유도하여 상기 다수의 창호 모듈이 설치된 건물 전체 외벽면을 통하여 수직 방향으로 공기 흐름을 제어하는
것을 특징으로 하는 환기 방법.
청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제16항에 있어서,
상기 실내외 환기를 수행하는 단계에서,
상기 환기부는 원통형 팬을 이용하여 공기 흐름을 유도하고,
상기 원통형 팬을 둘러싸고 있는 회전 실린더를 회전시켜 상기 회전 실린더에 형성되어 있는 개구부의 위치를 설정하여 상기 환기부를 통과하는 공기의 흐름 방향을 설정하는 것을 특징으로 하는 환기 방법.
청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제17항에 있어서,
상기 실내외 환기를 수행하는 단계에서,
상기 전열 교환부는 내부에 전열 교환을 위한 다층형 금속 그릴과 여기에 통합된 전열 그리드가 형성되어 있는 사각형 관에 형성된 개폐 장치의 개폐를 제어하여 상기 전열 교환부를 통과하는 공기의 흐름 방향 및 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 환기 방법.
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