KR101654474B1 - 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템은, 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 건물에 설치되고, 외기를 자연 냉각시켜 상기 한 쌍의 건물 중 어느 한 건물에 제공하는 자연 공조 설비를 포함하고, 상기 자연 공조 설비는, 상기 한 쌍의 건물 중 어느 한 건물에 설치되고, 외기가 유입되는 외기흡입부; 상기 외기흡입부와 연결되고, 지하에 설치되어 상기 외기흡입부로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시키는 외기 냉각부; 및 상기 한 쌍의 건물 중 다른 하나의 건물에 설치되고, 상기 외기 냉각부와 연결되어 상기 외기 냉각부로부터 냉각된 외기를 제공받으며, 상기 냉각된 외기를 연돌 효과를 이용하여 설치된 건물 내부로 제공하는 냉기배기부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템은 한 쌍의 건물의 물리적 특성과 연돌 효과 및 역연돌 효과를 이용하여 효율적인 자연 냉방과 환기 효과를 제공할 수 있다.

Description

고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템 및 방법{NATURAL VENTILATION AND COOLING SYSYTEM AND METHOD FOR HIGH-RISE BUILDING}

본 발명은 고층 건물의 환기 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 고층 건물의 각 층에 냉기를 제공하고 환기시키는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템 및 방법에 관한 것이다.

산업화가 급속도로 이루어지면서 고층 아파트나 빌딩과 같은 고층 건물이 늘어나고 있으며, 건축 기술의 발달로 초고층 아파트나 빌딩 등이 지어지고 있다.

이러한 고층 건물들은 많은 사람을 수용할 수 있기 때문에, 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 냉방과 환기가 중요하다.

일반적으로, 고층 건물의 냉방과 환기는 주로 에어컨이나 공기 정화기 등 전기에 의해 구동되는 전자 장치를 이용하여 이루어지기 때문에, 이로 인한 전력 소모 비용이 많다. 또한, 고층 건물의 많은 층수로 인해 경우 에어컨이나 공기 정화장치를 설치하기가 까다로워 설치 비용 또한 고가이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 전력을 사용하지 않는 자연 방식의 환기 장치가 개발되고 있다.

한국등록특허 제10-117489호는 연돌 효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치를 개시하고 있다. 한국등록특허 제10-117489호에서 이용하고 있는 연돌 효과는 차가운 외부 기온과 더운 내부 기온의 차로 인한 풍압차에 의해 발생되는 기류로서, 여름철에는 내외부 기온차가 크지 않아 겨울철에 비해 효과가 떨어지며, 여름철에는 하강기류가 발생하는 역연 돌효과가 발생한다. 이를 위해 한국등록특허 제10-117489호는 자연 환기가 어려울 경우 강제 환기가 이루어질 수 있도록 별도의 가열기와 냉각기를 구비한다.

이와 같이, 종래의 자연 방식 환기 장치는 계절에 상관없이 항상 사용하기 어렵고, 계절에 상관없이 사용하기 위해서는 별도의 온도 조절 장치를 두어야한다. 또한, 종래의 고층 건물의 자연 방식 환기 장치는 환기만 가능하고 냉방 효과는 제공할 수 없는 한계가 있다.

한국등록특허 제10-1174689호 (2012.08.16) "연돌효과를 이용한 빌딩의 하이브리드 환기 장치 및 방법"

본 발명의 목적은 연돌 효과와 역연돌 효과를 이용하여 자연 방식으로 고층 건물의 냉방과 환기를 할 수 있는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템을 이용하여 지중 온도를 이용해 외기를 냉각시켜 제공할 수 있는 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템은, 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 건물에 설치되고, 외기를 자연 냉각시켜 상기 한 쌍의 건물 중 어느 한 건물에 제공하는 자연 공조 설비를 포함하고, 상기 자연 공조 설비는, 상기 한 쌍의 건물 중 어느 한 건물에 설치되고, 외기가 유입되는 외기흡입부; 상기 외기흡입부와 연결되고, 지하에 설치되어 상기 외기흡입부로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시키는 외기 냉각부; 및 상기 한 쌍의 건물 중 다른 하나의 건물에 설치되고, 상기 외기 냉각부와 연결되어 상기 외기 냉각부로부터 냉각된 외기를 제공받으며, 상기 냉각된 외기를 연돌 효과를 이용하여 설치된 건물 내부로 제공하는 냉기배기부를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 외기흡입부는, 상기 건물의 길이 방향으로 연장되어 상기 건물의 외벽에 설치되고, 상기 건물의 길이 방향과 수직하는 방향으로 서로 이격되어 배치되며, 외기가 유입되어 흐르는 복수의 외기 흡입관을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 외기 흡입관은, 상기 외기 흡입관의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성되어 외기가 유입되는 복수의 외기 흡입구가 외주면에 형성되고, 출력단이 상기 외기 냉각부에 연결될 수 있다.

상기 외기 냉각부는, 지하에 설치되고, 상기 외기 흡입관들과 연결된 복수의 지하 연결관; 및 상기 한 쌍의 건물 사이의 지하에 매설되고, 입력단이 상기 지하 연결관들과 연결되며, 출력단이 상기 냉기배기부에 연결되고, 상기 지하 연결관들로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시키는 지하 냉각관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 외기 냉각부는 상기 외기 흡입관들과 연결된 입력단측으로부터 상기 냉기배기부에 연결된 출력단측으로 갈수록 유속이 증가하도록, 상기 지하 연결관들의 개수가 상기 지하 연결관들과 연결된 외기 흡입관들의 개수보다 적고, 상기 지하 냉각관의 개수가 상기 지하 연결관들의 개수보다 적게 구비될 수 있다.

한편, 상기 냉기배기부는, 입력단이 상기 지하 냉각관과 연결되고, 상기 다른 하나의 건물 내부에서 상기 건물의 길이 방향으로 연장되어 설치되며, 상기 지하 냉각관으로부터 유입된 외기를 대응하는 건물의 내부로 배출하는 다수의 냉방 배기구가 형성된 냉방 배기관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 냉기배기부는 상기 냉방 배기관을 적어도 한 쌍 구비하고, 상기 냉방 배기관은 상기 냉방 배기구가 격층으로 형성되며, 상기 한 쌍의 냉방 배기관은 냉방 배기구들이 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

한편, 자연 공조 설비는,

상기 다른 하나의 건물에 설치되고, 대응하는 건물의 내부 공기를 역연돌효과를 이용하여 외부로 배출하는 자연 환기부를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 자연 환기부는, 상기 다른 하나의 건물 외벽에 설치되고, 상기 건물의 길이 방향과 수직하는 방향으로 서로 이격되어 배치되며, 건물의 내부 공기를 외부로 배출하는 복수의 온기 배기관을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 온기 배기관은, 상기 건물의 길이 방향으로 연장되고, 상기 대응하는 건물의 내부 공간과 연통되어 건물 내부의 공기가 유입되는 복수의 온기 유입구가 형성되며, 건물 내부로부터 유입된 공기를 외부로 배출하는 온기 배기구가 상기 지면과 인접한 일단에 형성되고, 상기 온기 배기관의 내부에 수직 하강 기류가 형성되도록 상기 건물의 외부로부터 외기가 유입되는 외기 유입구가 타단에 형성된다. 더욱이, 상기 온기 유입구는 상기 건물의 어느 하나의 층과 대응할 수 있다.

한편, 상기 자연 공조 설비는 적어도 한 쌍 구비될 수 있다. 한 쌍의 자연 공조 설비는 상기 한 쌍의 건물 중 서로 다른 건물에 대응하여 구비되며, 상기 온기 배기관은 상기 온기 배기관과 동일한 건물에 배치되어 상기 온기 배기관과 서로 다른 자연 공조 설비에 구비된 외기 흡입관과 일체로 구비되고, 일체로 구비된 온기 배기관과 외기 흡입관은 공기가 흐르는 유로가 서로 분리되어 구비된다.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법은, 한 쌍의 건물 중 어느 하나의 건물에 구비된 상기 자연 공조 설비의 외기 흡입부에 상기 건물의 외부로부터 외기가 유입되는 단계; 지하에 설치된 상기 자연 공조 설비의 외기 냉각부가 상기 외기 흡입부로부터 외기를 제공받아 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시키는 단계; 및 상기 한 쌍의 건물 중 다른 하나의 건물에 설치된 상기 자연 공조 설비의 외기 냉기 배기부가 상기 외기 냉각부로부터 자연 냉각된 외기를 제공받아 상기 자연 냉각된 외기를 연돌 효과를 이용하여 대응하는 건물 내부로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 외기가 유입되는 단계는, 상기 건물의 외벽에 설치된 외기 흡입부의 복수의 외기 흡입관에 외기가 유입되되, 상기 외기 흡입관에 형성된 복수의 외기 흡입구를 통해 상기 외기 흡입관 내부로 외기가 유입되는 단계; 및 상기 외기 흡입관의 공기 유로에 하강 기류가 형성되어 상기 복수의 외기 흡입관에 유입된 외기가 상기 외기 냉각부로 유입되는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기 외기를 자연 냉각시키는 단계는, 지하에 매설된 상기 외기 냉각부의 복수의 지하 연결관에 상기 복수의 외기 흡입관으로부터 외기가 유입되는 단계; 상기 한 쌍의 건물 사이에 매설된 상기 외기 냉각부의 지하 냉각관에 상기 복수의 지하 연결관으로부터 외기가 유입되는 단계; 및 상기 지하 냉각관의 공기 유로를 흐르는 외기가 지중 온도에 의해 자연 냉각되는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 지하 냉각관을 흐르는 외기의 유속은 상기 지하 연결관을 흐르는 외기의 유속보다 높다.

한편, 상기 자연 냉각된 외기를 건물 내부로 제공하는 단계는, 상기 다른 하나의 건물에 설치된 상기 냉기 배기부의 냉방 배기관에 상기 지하 냉각관으로부터 냉각된 외기가 유입되는 단계; 및 상기 냉방 배기관에 유입된 외기가 연돌 효과에 의해 수직 상승하면서 상기 냉방 배기관에 형성된 복수의 냉방 배기구를 통해 건물 내부로 배기되는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법은, 상기 다른 하나의 건물에 설치된 상기 자연 공조 설비의 자연 환기부가 대응하는 건물의 내부 공기를 역연돌 효과를 이용하여 외부로 배출시켜 환기하는 단계를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 역연돌 효과를 이용하여 건물 내부를 환기시키는 단계는, 상기 건물의 외벽에 설치돤 상기 자연 환기부의 복수의 온기 배기관에 건물 각 층의 내부 공기가 유입되는 단계; 및 상기 온기 배기관에 유입된 내부 공기가 역연돌 효과에 의해 수직 하강하여 상기 온기 배기관의 하단부에 형성된 온기 배기구를 통해 외부로 배기되는 단계를 포함할 수 있다. 상기 온기 배기구를 통해 온기를 외부로 배기하는 단계에서, 상기 온기 배기관의 상단부에 형성된 외기 유입구로 상기 건물 외부의 외기가 유입되어 상기 온기 배기관의 공기 유로에 역연돌 효과가 발생된다.

본 발명의 실시예에 따른 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템 및 방법에 따르면,

첫째, 한 쌍의 건물의 물리적 특성과 연돌 효과 및 역연돌 효과를 이용하여 효율적인 자연 냉방과 환기 효과를 제공할 수 있다.

둘째, 전기 장치를 구비할 필요 없이 자연 방식으로 건물의 냉방과 환기가 이루어질 수 있으므로, 냉방 부하를 감소시키고, 냉방 비용을 절감할 수 있다.

셋째, 지하 연결관과 지하 냉각관의 개수를 조절하여 별도의 장치를 구비할 필요없이 적정 풍속을 유지할 수 있으므로, 고층 건물의 전 층에 균일한 냉방과 환기가 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 자연 공조 설비를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 자연 공조 설비를 나타낸 종단면도이다.
도 4는 도 3의 'A' 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 제2 자연 공조 설비를 나타낸 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 제2 자연 공조 설비를 나타낸 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 도 3에 도시된 제1 자연 공조 설비를 이용하여 건물의 자연 냉방과 환기가 이루어지는 과정을 나타낸 종단면도이다.
도 9는 도 7의 외기 유입 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 도 7의 외기를 냉각시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 도 7의 자연 냉각된 외기를 건물 내부로 제공하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 도 8에 도시된 냉기 배기관들로부터 각 단위 세대에 냉기가 배기되는 과정을 나타낸 평면도이다.
도 13은 도 8의 'B' 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 14는 도 7의 건물 내부 공기를 외부로 배기시켜 환기하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 도 8에 도시된 제1 자연 공조 설비 내부의 풍속과 온도를 나타낸 시뮬레이션 도면이다.
도 16은 도 2에 도시된 외기 냉각부 내부의 풍속을 나타낸 시뮬레이션 도면이다.
도 17은 도 8에 도시된 각 단위 세대별 평균 공기 연령과 온도 및 풍속을 나타낸 시뮬레이션 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300)은 한 쌍의 자연 공조 설비(100, 200)를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300)은 한 쌍의 자연 공조 설비(100, 200)를 구비하나, 자연 공조 설비(100, 200)의 개수는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300)이 설치되는 건물의 크기 및 환경에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.

한 쌍의 자연 공조 설비(100, 200)는 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 건물(10, 20)에 설치되고, 외기를 자연 냉각시켜 서로 다른 건물(10, 20)에 제공한다.

이 실시예에 있어서, 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300)이 적용되는 한 쌍의 건물(10, 20)로는 아파트 단지에서 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 동(10, 20)을 일례로 한다.

이하, 설명의 편의를 위해, 한 쌍의 동(10, 20)을 제1 동(10) 및 제2 동(20)이라 하고, 한 쌍의 자연 공조 설비(100, 200)를 제1 자연 공조 설비(100)와 제2 자연 공조 설비(200)라 한다.

본 발명의 제1 및 제2 자연 공조 설비(100, 200)는 서로 다른 동(10, 20)의 냉방 및 환기를 관리한다. 즉, 제1 자연 공조 설비(100)는 제1 동(10)에 자연 방식으로 냉기를 제공하고 환기시키며, 제2 자연 공조 설비(200)는 제2 동(20)에 자연 방식으로 냉기를 제공하고 환기시킨다.

이하, 도면을 참조하여 제1 자연 공조 설비(100)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 제1 자연 공조 설비를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제1 자연 공조 설비를 나타낸 종단면도이며, 도 4는 도 3의 'A' 부분을 확대하여 나타낸 종단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 자연 공조 설비(100)는 외기 흡입부(110), 외기 냉각부(120), 및 냉기 배기부(130)를 포함한다.

구체적으로, 외기 흡입부(110)는 제2 동(20)에 설치되고, 제2 동(20)의 외부로부터 외기가 유입되어 외기 냉각부(120)에 제공한다.

외기 흡입부(110)는 제2 동(20)의 외벽에 설치되는 복수의 외기 흡입관(110)을 구비하고, 복수의 외기 흡입관(110)은 제2 동(20)의 길이 방향과 수직하는 방향으로 서로 이격되어 배치된다.

이 실시예에 있어서, 외기 흡입부(110)는 12개의 외기 흡입관(110)을 구비하나, 외기 흡입관(110)의 개수는 건물의 크기 및 외기 흡입관(110)의 관 폭에 따라 증가하거나 감소할 수 있다.

각각의 외기 흡입관(110)은 건물의 길이 방향으로 연장된 관 형상으로 이루어지고, 내부에 제2 동(20)의 외부로부터 외기가 유입되어 흐르는 공기 유로가 형성된다.

이 실시예에 있어서, 복수의 외기 흡입관(110)은 제2 동(20)의 전면 외벽과 후면 외벽에 구비된다.

외기 흡입관(110)은 외기 흡입관(110)의 길이 방향으로 서로 이격된 복수의 외기 흡입구(111)가 형성되고, 제2 동(20) 주변의 외기가 외기 흡입구(111)을 통해 외기 흡입관(110) 내부로 유입된다.

여기서, 외기 흡입구(111)는 도 3에 도시된 것처럼, 외기가 유입되는 유로가 지면을 향해 경사지게 형성된다. 이에 따라, 외기 흡입구(111)로 유입되는 외기가 지면을 향해 흐르도록 유도될 수 있다.

복수의 외기 흡입관(110)의 각 출력단은 외기 냉각부(120)에 연결되어 외기를 외기 냉각부(120)에 제공한다.

외기 냉각부(120)는 지하(UG)에 설치되고, 외기 흡입관(110)으로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시킨다.

구체적으로, 외기 냉각부(120)는 복수의 지하 연결관(121a, 121b) 및 지하 냉각관(122a, 122b)을 포함한다.

복수의 지하 연결관(121a, 121b)은 지하(UG)에 설치되고, 외기 흡입관(110)과 연결되어 외기 흡입관(110)으로부터 외기가 유입된다. 지하 연결관(121a, 121b)은 지하 냉각관(122a, 122b)과 연결되어 외기를 지하 냉각관(122a, 122b)에 제공한다.

지하 냉각관(122a, 122b)은 입력단이 지하 연결관들(121a, 121b)과 연결되고, 제1 동(110)과 제2 동(120) 사이의 지하(UG)에 매설되어 지하 연결관들(121a, 121b)로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시킨다. 지하 냉각관(122a, 122b)은 출력단이 냉기 배기부(130)에 연결되어 지하 냉각관(122a, 122b) 안에서 냉각된 외기를 냉기 배기부(130)에 제공한다.

여기서, 외기 냉각부(120)는 외기 흡입관(110)들과 연결된 입력단으로부터 냉기 배기부(130)에 연결된 출력단으로 갈수록 유속이 증가한다. 이를 위해, 외기 냉각부(120)는 지하 연결관(121a, 121b)의 개수를 외기 흡입관(110)의 개수보다 적게 구비하고, 지하 냉각관(122a, 122b)의 개수를 지하 연결관(121a, 121b)의 개수보다 적게 구비한다.

예컨대, 도 2에 도시된 것처럼, 하나의 지하 연결관(121a, 121b)에 두 개의 외기 흡입관(110)이 연결되고, 하나의 지하 냉각관(122a, 122b)에 세 개의 지하 연결관(121a, 121b)이 연결된다.

이와 같이, 본 발명의 외기 냉각부(120)는 지하 연결관(121a, 121b)과 지하 냉각관(122a, 122b)의 개수 조절을 통해 지하 냉각관(122a, 122b) 내부의 풍속을 조절함으로써, 제1 동(10)의 최상위층까지 자연 냉각된 외기를 제공할 수 있는 풍속을 유지할 수 있다.

지하 냉각관(122a, 122b)은 출력단이 냉기 배기부(130)에 연결되어 자연 냉각된 외기를 냉기 배기부(130)에 제공한다.

냉기 배기부(130)는 제2 동(20)과 마주하는 제1 동(10)에 설치된다. 냉기 배기부(130)는 외기 냉각부(120)로부터 유입된 자연 냉각된 외기를 연돌 효과를 이용하여 제1 동(10)의 각 층 내부에 제공한다.

구체적으로, 냉기 배기부(130)는 적어도 한 쌍의 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)을 포함한다. 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)은 입력단이 지하 냉각관(122a, 122b)과 연결되고, 제1 동(10) 내부에서 제1 동(10)의 길이 방향으로 연장된다.

이 실시예에 있어서, 냉방 배기부(130)는 4개의 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)을 구비하나, 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)의 개수는 냉방 효율 및 건물의 크기에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.

4개의 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)은 지하 냉각관(122a, 122b)의 길이 방향으로 두 개씩 서로 이격되어 마주하게 배치되며, 지하 냉각관(122a, 122b)의 길이 방향과 수직하는 방향으로도 두 개씩 서로 이격되어 서로 마주하게 배치된다.

각 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)은 지하 냉각관(122a, 122b)으로부터 유입된 외기를 제1 동(10) 내부로 배출하는 복수의 냉방 배기구(131a)가 형성된다. 복수의 냉방 배기구(131a)는 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)의 길이 방향으로 이격되어 구비된다.

특히, 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)은 냉방 배기구(131a)가 격층으로 형성된다. 냉방 배기관(131, 132, 133, 134) 중 지하 냉각관(122a, 122b)의 길이 방향으로 마주하게 배치된 한 쌍의 냉방 배기관은 서로 다른 층에 외기를 제공하도록 냉방 배기구들이 서로 엇갈리게 배치된다.

이렇게, 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)은 격층으로 냉기를 제공하므로, 제1 동(10)의 최상위층까지 냉기를 제공할 수 있는 풍속을 유지할 수 있다.

여기서, 지하 냉각관(122a, 122b)의 길이 방향으로 이격되어 배치된 두 개의 냉방 배기관은 서로 동일한 하나의 지하 냉각관과 연결된다. 즉, 4개의 냉방 배기관(131, 132, 133, 134) 중 지하 냉각관(122a, 122b)의 길이 방향으로 서로 마주하게 배치된 제1 및 제2 냉방 배기관(131, 132)은 2개의 지하 냉각관(122a, 122b) 중 제1 지하 냉각관(122a)에 연결되고, 지하 냉각관(122a, 122b)의 길이 방향으로 서로 마주하게 배치된 제3 및 제4 냉방 배기관(133, 134)은 제2 지하 냉각관(122b)에 연결된다.

이 실시예에 있어서, 제1 동(10)의 각 층에는 2개의 단위 세대(UO)가 구획되며, 각 층별 한 쌍의 단위 세대들은 복도를 사이에 두고 제1 동(10)의 전면측에 하나 후면측에 하나씩 배치된다.

제1 내지 제4 냉방 배기관(131, 132, 133, 134) 중 서로 대각선 방향으로 위치하는 제1 및 제4 냉방 배기관(131, 134)이 서로 동일한 층에 냉각된 외기를 제공하되 서로 다른 단위 세대에 외기를 제공한다. 마찬가지로, 서로 대각선 방향으로 위치하는 제2 및 제3 냉방 배기관(132, 133) 또한 서로 동일한 층에 냉각된 외기를 제공하되 서로 다른 단위 세대에 외기를 제공한다. 여기서, 제1 및 제4 냉방 배기관(131, 134)과 제2 및 제3 냉방 배기관(132, 134)은 서로 다른 층에 냉각된 외기를 제공한다.

냉기 배기구(131a)로부터 배기된 외기는 대응하는 단위 세대(UO)의 내부 덕트와 연통되며, 냉기 배기구(131a)로부터 유입된 외기, 즉, 자연 냉각된 외기는 내부 덕트를 통해 단위 세대(UO)의 각 실로 분배된다. 이로써, 제1 자연 공조 설비(100)에 이해 단위 세대(UO) 내에서의 자연 냉방이 이루어질 수 있다.

한편, 제1 자연 공조 설비(100)는 자연 환기부(140)를 더 포함할 수 있다. 자연 환기부(140)는 제1 동(10)에 설치되고, 제1 동(10)의 내부 공기를 역연돌효과를 이용하여 외부로 배출한다.

구체적으로, 자연 환기부(140)는 복수의 온기 배기관(140)을 포함한다. 복수의 온기 배기관(140)은 제1 동(10)의 외벽에 설치되고, 제1 동(10)의 길이 방향과 수직하는 방향으로 서로 이격되어 배치되며, 제1 동(10)의 각 층별 내부 공기를 외부로 배출하여 제1 동(10)의 내부를 환기시킨다.

이 실시예에 있어서, 자연 환기부(140)는 12개의 온기 배기관들을 구비하나, 온기 배기관의 개수는 건물의 크기 및 환기 효율에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 여기서, 복수의 온기 배기관(140)은 제1 동(10)의 전면 및 후면 외벽에 설치된다.

온기 배기관(140)은 제1 동(10)의 길이 방향으로 연장되고, 제1 동(10)의 내부 공간과 연통되어 제1 동(10)의 내부 공기가 유입되는 복수의 온기 유입구(141)가 형성된다.

온기 유입구(141)는 제1 동(10)의 어느 하나의 층에 대응하여 구비되며, 단위 세대(OU)의 내부 공간과 연통되어 각 단위 세대(OU) 내부의 탁한 공기를 온기 온기 배기관(140)으로 유입시킨다. 여기서, 온기 유입구(141)는 도 3에 도시된 것처럼 단위 세대(UO)의 내부 공기가 온기 배기관(140)으로 유입되도록 유로가 지면을 향해 경사지게 형성된다.

온기 배기관(140)은 제1 동(10)의 내부로부터 온기 배기관(140)에 유입된 공기를 외부로 배출하는 온기 배기구(143)가 일단에 형성되고, 온기 배기관(140)의 내부에 수직 하강 기류가 형성되도록 제1 동(10)의 외부로부터 외기가 유입되는 외기 유입구(142)가 타단에 형성된다. 여기서, 외기 유입구(142)는 제1 동(10)의 상부측에 위치하고, 온기 배기구(143)는 지면과 인접하게 위치한다.

이렇게, 온기 배기관(140)은 외기 유입구(142)와 온기 배기구(143)에 의해 수직 하강기류가 내부에 형성되므로, 역온돌 효과를 이용하여 제1 동(10)의 각 단위 세대(UO) 내부의 공기를 외부로 배출시켜 단위 세대(UO) 별로 자연 환기시킬 수 있다.

특히, 온기 유입구(141) 및 냉방 배기구(131a)는 환기 효율을 향상시키기 위해, 단위 세대(UO)의 상부측에 온기 유입구(141)가 구비되고, 단위 세대(UO)의 하부 측에서 온기 유입구(141)의 반대편 측에 냉방 배기구(131a)가 구비된다. 이에 따라, 베르누이의 정리에 의해 단위 세대(UO) 내부의 공기가 온기 배기관(140)으로 배기되므로, 단위 세대(UO) 내부의 평균공기연령을 낮추고, 효율적인 자연 환기와 냉방이 이루어질 수 있다.

이 실시예에 있어서, 온기 배기관(140)은 온기 배기관(140)과 동일한 건물에 배치되어 온기 배기관(140)과 서로 다른 자연 공조 설비(200)에 구비된 외기 흡입관(210)과 일체로 구비될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 것처럼, 제1 자연 공조 설비(100)의 온기 배기관(140)은 후술하는 제2 자연 공조 설비(200)의 외기 흡입관(210)과 일체로 구비될 수 있으며, 하나의 관로 안에 격벽(PW)이 구비되어 온기 배기관(140)의 공기 유로와 외기 흡관(210)의 공기 유로가 서로 분리된다. 여기서, 제2 자연 공조 설비(200)의 외기 흡입관(210)은 제1 자연 공조 설비(100)의 온기 배기관(140)과 마찬가지로 제1 동(10)에 설치된다.

이하, 도면을 참조하여 제2 자연 공조 설비(200)에 대해 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 1에 도시된 제2 자연 공조 설비를 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 제2 자연 공조 설비를 나타낸 종단면도이다.

도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 자연 공조 설비(200)는 외기 흡입부(210), 외기 냉각부(220), 및 냉기 배기부(230)를 포함하고, 자연 방식으로 냉기를 제2 동(20)에 제공한다.

이 실시예에 있어서, 제2 자연 공조 설비(200)는 제1 자연 공조 설비(100)와 동일한 구성을 갖으므로, 중복된 설명은 생략한다.

제2 자연 공조 설비(200)의 외기 흡입부(210)는 제1 동(10)에 설치되고, 외기 냉각부(220)는 지하에 설치되며, 냉기 배기부(230)는 제2 동(20)에 설치된다.

제2 자연 공조 설비(200)는 제1 자연 공조 설비(100)와 마찬가지로 자연 환기부(240)를 더 포함할 수 있다. 제2 자연 공조 설비(200)의 자연 환기부(240)는 제2 동(20)에 설치되어 제2 동(20)의 내부 공기를 외부로 배기한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300)은 서로 마주하는 한 쌍의 건물(10, 20)의 물리적 특성을 이용한 자연 공조 설비(100, 200)를 제공한다. 이에 따라, 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300)는 전기 장치를 구비할 필요 없이 자연 방식으로 건물(10, 20)의 냉방과 환기를 모두 실시할 수 있으므로, 건물(10, 20)의 냉방 부하를 감소시키고, 냉방 비용을 절감할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300)을 이용한 고층 건물의 자연 냉방 및 환기 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 도 3에 도시된 제1 자연 공조 설비를 이용하여 건물의 자연 냉방과 환기가 이루어지는 과정을 나타낸 종단면도이며, 도 9는 도 7의 외기 유입 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 도 7의 외기를 냉각시키는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

여기서, 본 발명의 제1 및 제2 자연 공조 설비(100, 200)는 건물을 냉방 및 환기하는 과정이 서로 동일하다. 따라서, 이하, 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법에 대한 구체적인 설명에 있어서, 제1 자연 공조 설비(100)를 이용한 제1 동(10)의 냉방 및 환기 과정을 일례로 하여 설명하고, 제2 자연 공조 설비(200)를 이용한 제2 동(10)의 냉방 및 환기 과정에 대한 설명은 생략한다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 먼저, 제1 자연 공조 설비(100)의 외기 흡입관(110)에 제2 동(20)의 외부로부터 외기(OA)가 유입된다(단계 S110).

여기서, 외기가 유입되는 단계(S110)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 복수의 외기 흡입관(110)에 형성된 복수의 외기 흡입구(111)를 통해 외기(OA)가 외기 흡입관(110) 내부로 유입된다(단계 S111).

외기 흡입관(110)의 공기 유로에 하강 기류가 형성되어 외기 흡입관(110)에 유입된 외기(OA)가 외기 냉각부(120)로 유입된다(단계 S112).

한편, 외기 냉각부(120)는 외기 흡입관(110)으로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시킨다(단계 S120).

도 2, 도 8 및 도 10을 참조하여 외기를 자연 냉각시키는 단계(120)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 복수의 외기 흡입관(110)으로부터 복수의 지하 연결관(121a, 121b)에 외기(OA)가 유입된다(단계 S121).

복수의 지하 연결관(121a, 121b)으로부터 지하 냉각관(122a, 122b)에 외기가 유입된다(단계 S122).

지하 냉각관(122a, 122b)의 공기 유로를 흐르는 외기(CA)가 지중 온도에 의해 자연 냉각된다(단계 S123).

다시, 도 7 및 도 8을 참조하면, 지하 냉각관(122a, 122b)으로부터 냉각된 외기(CA)가 냉기 배기부(130)에 유입되어 냉기 배기부(130)가 자연 냉각된 외기(CA)를 연돌 효과를 이용하여 제1 동(10)의 내부로 제공한다(단계 S130).

도 11은 도 7의 자연 냉각된 외기를 건물 내부로 제공하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 12는 도 8에 도시된 냉기 배기관들로부터 각 단위 세대에 냉기가 배기되는 과정을 나타낸 평면도이며, 도 13은 도 8에 도시된 단위 세대에서의 자연 냉기와 자연 환기 과정을 나타낸 종단면도이다.

도 8 및 도 11 내지 도 13을 참조하면, 자연 냉각된 외기를 건물 내부로 제공하는 단계(S130)는, 먼저 지하 냉각관(122a, 122b)으로부터 냉각된 외기(CA)가 복수의 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)에 유입된다(단계 S131).

냉방 배기관(131, 132, 133, 134)에 유입된 외기(CA)가 연돌 효과에 의해 수직 상승하면서 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)에 형성된 복수의 냉방 배기구(131a)를 통해 제1 동(10)의 내부로 배기된다(단계 S132).

여기서, 냉방 배기관(131, 132, 133, 134)은 외기를 격층으로 제공하며, 도 12에 도시된 것처럼 동일층에 냉기를 제공하는 한 쌍의 냉방 배기관(131, 134)은 서로 다른 단위 세대(UO1, UO2)에 냉기(CA)를 제공한다.

각 단위 세대(UO1, UO2)에 제공된 냉기(CA)는 단위 세대(UO1, UO2)에 구비된 내부 덕트를 통해 각 실로 제공되어 순환한다. 이에 따라, 단위 세대(UO1, UO2) 전 영역에 냉기(CA)가 제공되어 효율적인 자연 냉방이 이루어질 수 있다.

다시, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법은 자연 환기부(140)가 제1 동(10)의 내부 공기를 역연돌 효과를 이용하여 외부로 배출시켜 환기하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다.

도 14는 도 7의 건물 내부 공기를 외부로 배기시켜 환기하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8, 도 13 및 도 14를 참조하면, 역연돌 효과를 이용하여 환기시키는 단계(S140)는, 먼저 복수의 온기 배기관(140)에 제1 동(10)의 각 층 내부 공기(IA)가 온기 유입구(141)를 통해 유입된다(단계 S141).

온기 배기관(140)에 유입된 내부 공기(IA)가 역연돌 효과에 의해 수직 하강하면서 온기 배기관(140)의 온기 배기구(143)를 통해 외부로 배기된다(단계 S142). 이때, 온기 배기관(140)의 외기 유입구(142)로 제1 동(10) 외부의 외기가 유입되어 온기 배기관(140)의 공기 유로에 역연돌 효과가 발생되고, 그 결과, 온기 배기관(140)에 유입된 내부 공기(IA)가 수직 하강하여 온기 배기구(143)를 통해 배기된다.

이와 같이, 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법은 한 쌍의 마주하는 고층 건물(10, 20)의 물리적 특성과 연돌 효과, 그리고 역연돌 효과를 이용하여 고층 건물(10, 20)의 자연 냉방과 자연 환기가 모두 이루어질 수 있으므로, 효율적인 냉방 효과와 환기 효과를 제공할 수 있다.

도 15는 도 8에 도시된 제1 자연 공조 설비 내부의 풍속과 온도를 나타낸 시뮬레이션 도면이다.

도 15를 참조하면, 도 15의 (a)는 제1 자연 공조 설비(100)의 내부 풍속을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것으로, 외기 냉각부(120)의 입력단 측에서 지하 냉각관(122a)의 출력단측으로 갈수록 풍속이 증가하는 것을 알 수 있다.

도 15의 (b)는 제1 자연 공조 설비(100)의 내부 온도를 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것으로, 외기 흡입관(110)의 내부 온도보다 외기 냉각부(120)의 내부 온도가 현저히 낮다. 이를 통해, 외기 냉각부(120)를 통과하는 과정에서 지중 온도에 의해 외기가 충분히 냉각되어 냉기 배기부(130)로 제공될 수 있음을 알 수 있다.

도 16은 도 2에 도시된 외기 냉각부 내부의 풍속을 나타낸 시뮬레이션 도면이다.

도 16을 참조하면, 복수의 지하 연결관(121a, 121b)의 내부 풍속보다 지하 냉각관(122a, 122b)의 내부 풍속이 높고, 지하 냉각관(122a, 122b)의 입력단으로부터 출력단으로 갈수록 지하 냉각관(122a, 122b)의 내부 풍속이 증가하는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300, 도 1 참조)이 고층 건물의 최상위층까지 자연 냉각된 외기를 제공할 수 있도록 충분한 풍속을 유지할 수 있음을 알 수 있다.

도 17은 도 8에 도시된 각 단위 세대별 평균 공기 연령과 온도 및 풍속을 나타낸 시뮬레이션 도면이다.

도 17을 참조하면, 각 단위 세대(UO)의 평균 공기 연령과 내부 온도 및 내부 풍속이 서로 비슷한 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템(300, 도 1 참조)은 층 격차로 인하여 단위 세대들간의 평균 공기 연령과 내부 온도 및 내부 풍속에 차이가 발생하지 않음을 알 수 있으며, 이에 따라, 고층 건물의 전 층이 균일한 온도와 풍속으로 자연 냉방과 자연 환기가 이루어질 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 200 : 자연 공조 설비 110 : 외기 흡입부
120 : 외기 냉기부 130 : 냉기 배기부
140 : 자연 환기부
300 : 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템

Claims (23)

1. 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 건물에 설치되고, 외기를 자연 냉각시켜 상기 한 쌍의 건물 중 어느 한 건물에 제공하는 자연 공조 설비를 포함하고,
   상기 자연 공조 설비는,
   상기 한 쌍의 건물 중 어느 한 건물에 설치되고, 외기가 유입되는 외기흡입부;
   상기 외기흡입부와 연결되고, 지하에 설치되어 상기 외기흡입부로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시키는 외기 냉각부; 및
   상기 한 쌍의 건물 중 다른 하나의 건물에 설치되고, 상기 외기 냉각부와 연결되어 상기 외기 냉각부로부터 냉각된 외기를 제공받으며, 상기 냉각된 외기를 연돌 효과를 이용하여 설치된 건물 내부로 제공하는 냉기배기부를 포함하되,
   상기 외기흡입부는,
   상기 건물의 길이 방향으로 연장되어 상기 건물의 외벽에 설치되고, 상기 건물의 길이 방향과 수직하는 방향으로 서로 이격되어 배치되며, 외기가 유입되어 흐르는 복수의 외기 흡입관을 포함하고,
   상기 외기 흡입관은,
   상기 외기 흡입관의 길이 방향으로 서로 이격되어 형성되어 외기가 유입되는 복수의 외기 흡입구가 외주면에 형성되고, 출력단이 상기 외기 냉각부에 연결되고,
   상기 외기 냉각부는,
   지하에 설치되고, 상기 외기 흡입관들과 연결된 복수의 지하 연결관; 및
   상기 한 쌍의 건물 사이의 지하에 매설되고, 입력단이 상기 지하 연결관들과 연결되며, 출력단이 상기 냉기배기부에 연결되고, 상기 지하 연결관들로부터 유입된 외기를 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시키는 지하 냉각관을 포함하고,
   상기 냉기배기부는,
   입력단이 상기 지하 냉각관과 연결되고, 상기 다른 하나의 건물 내부에서 상기 건물의 길이 방향으로 연장되어 설치되며, 상기 지하 냉각관으로부터 유입된 외기를 대응하는 건물의 내부로 배출하는 다수의 냉방 배기구가 형성된 냉방 배기관을 포함하고,
   상기 자연 공조 설비는,
   상기 다른 하나의 건물에 설치되고, 대응하는 건물의 내부 공기를 역연돌효과를 이용하여 외부로 배출하는 자연 환기부를 더 포함하고,
   상기 자연 환기부는,
   상기 다른 하나의 건물 외벽에 설치되고, 상기 건물의 길이 방향과 수직하는 방향으로 서로 이격되어 배치되며, 건물의 내부 공기를 외부로 배출하는 복수의 온기 배기관을 포함하고,
   상기 온기 배기관은,
   상기 건물의 길이 방향으로 연장되고, 상기 대응하는 건물의 내부 공간과 연통되어 건물 내부의 공기가 유입되는 복수의 온기 유입구가 형성되며, 건물 내부로부터 유입된 공기를 외부로 배출하는 온기 배기구가 지면과 인접한 일단에 형성되고, 상기 온기 배기관의 내부에 수직 하강 기류가 형성되도록 상기 건물의 외부로부터 외기가 유입되는 외기 유입구가 타단에 형성되며,
   상기 온기 유입구는 상기 건물의 어느 하나의 층과 대응하는 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 외기 흡입구는 외기가 지면을 향해 흐르도록 외기가 유입되는 유로가 지면을 향해 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 외기 흡입관은 상기 건물의 전면 외벽과 후면 외벽에 각각 구비된 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 외기 냉각부는 상기 외기 흡입관들과 연결된 입력단측으로부터 상기 냉기배기부에 연결된 출력단측으로 갈수록 유속이 증가하도록,
   상기 지하 연결관들의 개수가 상기 지하 연결관들과 연결된 외기 흡입관들의 개수보다 적고, 상기 지하 냉각관의 개수가 상기 지하 연결관들의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 냉기배기부는 상기 냉방 배기관을 적어도 한 쌍 구비하고,
   상기 냉방 배기관은 상기 냉방 배기구가 격층으로 형성되며,
   상기 한 쌍의 냉방 배기관은 냉방 배기구들이 서로 엇갈리게 배치된 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 냉기 배기구는 대응하는 층에 구비된 내부 덕트와 연통된 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 온기 유입구는 대응하는 층의 상부 측에 구비되고, 상기 냉방 배기구는 대응하는 층의 하부 측에서 상기 온기 유입구의 반대편 측에 구비되는 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
13. 제1항에 있어서,
    상기 자연 공조 설비는 적어도 한 쌍 구비되고,
    한 쌍의 자연 공조 설비는 상기 한 쌍의 건물 중 서로 다른 건물에 대응하여 구비되며,
    상기 온기 배기관은 상기 온기 배기관과 동일한 건물에 배치되어 상기 온기 배기관과 서로 다른 자연 공조 설비에 구비된 외기 흡입관과 일체로 구비되고,
    일체로 구비된 온기 배기관과 외기 흡입관은 공기가 흐르는 유로가 서로 분리된 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
14. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 건물은 복수의 동으로 이루어진 아파트 단지에서 서로 마주하는 한 쌍의 동이며,
    상기 한 쌍의 동 각각은 각 층별도 적어도 2개의 단위 세대가 구비되고,
    상기 냉기 배기부는 냉방 배기관을 적어도 두 쌍 구비하며,
    상기 외기 냉각부는 상기 지하 냉각관을 적어도 두 개 구비하고,
    각 지하 냉각관은 상기 지하 냉각관의 길이 방향으로 배치된 한 쌍의 냉방 배기관과 연결되며,
    동일한 지하 냉각관에 연결된 한 쌍의 냉방 배기관은 냉방 배기구들이 서로 엇갈려 격층으로 배치되고,
    두 쌍의 냉방 배기관 중 서로 다른 지하 냉각관에 연결되어 서로 동일한 층에 외기를 제공하는 한 쌍의 냉방 배기관은 서로 다른 세대에 외기를 배기를 하는 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 시스템.
15. 서로 마주하게 배치된 한 쌍의 건물에 설치된 자연 공조 설비를 이용한 자연 냉방·환기 방법에 있어서,
    상기 한 쌍의 건물 중 어느 하나의 건물에 구비된 상기 자연 공조 설비의 외기 흡입부에 상기 건물의 외부로부터 외기가 유입되는 단계;
    지하에 설치된 상기 자연 공조 설비의 외기 냉각부가 상기 외기 흡입부로부터 외기를 제공받아 지중 온도를 이용하여 자연 냉각시키는 단계; 및
    상기 한 쌍의 건물 중 다른 하나의 건물에 설치된 상기 자연 공조 설비의 외기 냉기 배기부가 상기 외기 냉각부로부터 자연 냉각된 외기를 제공받아 상기 자연 냉각된 외기를 연돌 효과를 이용하여 대응하는 건물 내부로 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 외기가 유입되는 단계는,
    상기 건물의 외벽에 설치된 외기 흡입부의 복수의 외기 흡입관에 외기가 유입되되, 상기 외기 흡입관에 형성된 복수의 외기 흡입구를 통해 상기 외기 흡입관 내부로 외기가 유입되는 단계; 및
    상기 외기 흡입관의 공기 유로에 하강 기류가 형성되어 상기 복수의 외기 흡입관에 유입된 외기가 상기 외기 냉각부로 유입되는 단계를 포함하고,
    상기 외기를 자연 냉각시키는 단계는,
    지하에 매설된 상기 외기 냉각부의 복수의 지하 연결관에 상기 복수의 외기 흡입관으로부터 외기가 유입되는 단계;
    상기 한 쌍의 건물 사이에 매설된 상기 외기 냉각부의 지하 냉각관에 상기 복수의 지하 연결관으로부터 외기가 유입되는 단계; 및
    상기 지하 냉각관의 공기 유로를 흐르는 외기가 지중 온도에 의해 자연 냉각되는 단계를 포함하고,
    상기 자연 냉각된 외기를 건물 내부로 제공하는 단계는,
    상기 다른 하나의 건물에 설치된 상기 냉기 배기부의 냉방 배기관에 상기 지하 냉각관으로부터 냉각된 외기가 유입되는 단계; 및
    상기 냉방 배기관에 유입된 외기가 연돌 효과에 의해 수직 상승하면서 상기 냉방 배기관에 형성된 복수의 냉방 배기구를 통해 건물 내부로 배기되는 단계를 포함하고,
    상기 다른 하나의 건물에 설치된 상기 자연 공조 설비의 자연 환기부가 대응하는 건물의 내부 공기를 역연돌 효과를 이용하여 외부로 배출시켜 환기하는 단계를 더 포함하고,
    상기 역연돌 효과를 이용하여 건물 내부를 환기시키는 단계는,
    상기 건물의 외벽에 설치돤 상기 자연 환기부의 복수의 온기 배기관에 건물 각 층의 내부 공기가 유입되는 단계; 및
    상기 온기 배기관에 유입된 내부 공기가 역연돌 효과에 의해 수직 하강하여 상기 온기 배기관의 하단부에 형성된 온기 배기구를 통해 외부로 배기되는 단계를 포함하고,
    상기 온기 배기구를 통해 온기를 외부로 배기하는 단계에서, 상기 온기 배기관의 상단부에 형성된 외기 유입구로 상기 건물 외부의 외기가 유입되어 상기 온기 배기관의 공기 유로에 역연돌 효과가 발생되는 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법.
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18. 제15항에 있어서,
    상기 지하 냉각관을 흐르는 외기의 유속은 상기 지하 연결관을 흐르는 외기의 유속보다 높은 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법.
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20. 제15항에 있어서,
    상기 냉방 배기관은 적어도 한 쌍으로 제공되며,
    상기 외기가 건물 내부로 배기되는 단계에서, 한 쌍의 냉방 배기관은 외기를 격층으로 제공하되 서로 엇갈려 제공하는 것을 특징으로 하는 고층 건물의 자연 냉방·환기 방법.
    
    
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