KR102156121B1 - Ventilation alarm device for indoor space - Google Patents

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충북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 환기 알림 장치는, 실내 공간 정보 및 인원 정보를 획득하는 정보 획득부; 실내 인원에 의한 이산화탄소 생성량 및 폐쇄된 상태의 환기량을 산출하고, 상기 이산화탄소 생성량 및 환기량으로부터 상기 실내 공간의 시간에 따른 이산화탄소 농도를 산출하는 이산화탄소 농도 산출부; 및 상기 산출된 실내 이산화탄소 농도가 소정의 기준값을 넘으면, 환기 경고를 출력하는 알림 제어부를 포함할 수 있다.The ventilation notification apparatus of the present invention includes: an information acquisition unit for acquiring indoor space information and personnel information; A carbon dioxide concentration calculator configured to calculate an amount of carbon dioxide generated by indoor personnel and an amount of ventilation in a closed state, and calculate a carbon dioxide concentration according to time of the indoor space from the amount of carbon dioxide generation and ventilation; And a notification control unit that outputs a ventilation warning when the calculated indoor carbon dioxide concentration exceeds a predetermined reference value.

Description

실내 공간에 대한 환기 알림 장치{VENTILATION ALARM DEVICE FOR INDOOR SPACE}Ventilation notification device for indoor space {VENTILATION ALARM DEVICE FOR INDOOR SPACE}

본 발명은 실내 공간에 대한 환기 알림 장치에 관한 것으로, 특히, 실내의 이산화탄소 농도에 기반하여 환기 필요 및 개창후 환기 완료를 알릴 수 있는 환기 알림 장치에 관한 것이다. 다수 인원이 유사한 강도의 업무를 수행하는 강의실 환경에 적합하다.The present invention relates to a ventilation notification device for an indoor space, and more particularly, to a ventilation notification device capable of notifying the need for ventilation and completion of ventilation after opening based on the indoor carbon dioxide concentration. It is suitable for a classroom environment where a large number of people perform tasks of similar intensity.

인간이 호흡하게 되는 공기의 질은 인간의 건강에 있어 가장 중요한 요소라고 할 수 있다. 인간이 실내에 거주하는 시간이 하루의 약 80% 정도로 늘어남에 따라 실내 공기질에 대한 관심이 높아지고 있는데, 건축물에서 발생하는 포름알데히드 또는 실내의 미세먼지, 이산화탄소, 라돈 등은 실내 공기질을 저하시킨다. The quality of the air that humans breathe is the most important factor in human health. As humans spend about 80% of the day living indoors, interest in indoor air quality is increasing. Formaldehyde generated in buildings or indoor fine dust, carbon dioxide, radon, etc. degrade indoor air quality.

정부 차원에서는 실내 공기질 관리를 위하여 공공장소와 같은 다중 이용시설의 실내 공기질 관리법을 제정하여 시행하고 있으며, 환기 또는 공기청정기 등을 사용하여 관리하고 있다. In order to manage indoor air quality, the government has enacted and implemented the Indoor Air Quality Management Act for multi-use facilities such as public places, and is managed using ventilation or air purifiers.

실내 공기질을 향상시키는 가장 확실한 방법은 환기이며, 환기의 지표로는 대표적인 대기오염물질인 CO2 농도를 사용한다.Ventilation is the most reliable way to improve indoor air quality, and CO 2 concentration, a representative air pollutant, is used as an indicator of ventilation.

학교 강의실의 실내 공기질 관리는 학교보건법 제 3조 제 1항 제 1호의 별표 2의 환기에 따라서 환기량이 1인 1시간 동안 21.6 m3 이 되도록 하고 있으며, 교실 내 CO2 농도는 자연환기 시 1000 ppm 이하를 유지하도록 하고 있다. 학교보건법에 의한 환기조건을 만족시키기 위해서 자연환기 또는 기계환기를 병행하여 사용하고 있으며, 최근에는 필터가 삽입된 시스템 에어컨을 활용하기도 한다. 그러나, 상술한 기계식 환기/공기 청정 방법은 설비 비용이 많아 구비하지 못하는 경우도 많다.The indoor air quality management in the classrooms of the school is to be 21.6 m 3 for 1 hour per person in accordance with the ventilation of Annex 2 of Article 3, Paragraph 1, Item 1 of the School Health Act, and the concentration of CO 2 in the classroom is 1000 ppm for natural ventilation. Try to keep the following. In order to satisfy the ventilation conditions according to the School Health Act, natural ventilation or mechanical ventilation is used in parallel, and recently, a system air conditioner with a filter inserted is also used. However, the mechanical ventilation/air cleaning method described above is often not provided due to high facility costs.

환기의 방법으로는 에너지 절감을 위해 열 교환식 강제 환기 장치, 비교적 단순한 구조의 팬식 환기 장치를 가동할 수 있으나, 가장 간편하면서도 환기 효율이 높은 것은 창문을 개방하는 개창식 환기이다.As a method of ventilation, a heat exchange type forced ventilation device and a fan type ventilation system having a relatively simple structure can be operated to save energy, but the simplest and most efficient ventilation system is an open-open ventilation system that opens a window.

특히, 학교의 경우 수업시간 중 냉·난방 및 소음 차폐를 위하여 창문과 출입문을 닫은 상태로 최소 1시간에서 최대 2시간까지 수업하기 때문에, 기계식 환기장치를 설치하지 않는 소형 강의실은 자연환기가 이루어지지 않을 경우에 실내 CO2 농도가 기준치 이상으로 쉽게 상승한다는 문제점이 있다.In particular, in the case of schools, classes are taught for a minimum of 1 hour to a maximum of 2 hours with windows and doors closed for cooling, heating and noise shielding during class hours, so small classrooms without mechanical ventilation do not provide natural ventilation. Otherwise, there is a problem that the indoor CO 2 concentration easily rises above the reference value.

대한민국 특허공보 10-2010-0131673호Korean Patent Publication No. 10-2010-0131673

본 발명은 개창 방식으로 효과적으로 실내 공간을 환기시킬 수 있는 실내 공간에 대한 환기 알림 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a ventilation notification device for an indoor space that can effectively ventilate an indoor space through an open window method.

본 발명은 이산화탄소 농도에 기반한 정확한 개창 및 폐창 시점을 알려줄 수 있는 실내 공간에 대한 환기 알림 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a ventilation notification device for an indoor space capable of indicating an accurate opening and closing time based on a carbon dioxide concentration.

본 발명의 일 측면에 따른 환기 알림 장치는, 실내 공간 정보 및 인원 정보를 획득하는 정보 획득부; 실내 인원에 의한 이산화탄소 생성량 및 폐쇄된 상태의 환기량을 산출하고, 상기 이산화탄소 생성량 및 환기량으로부터 상기 실내 공간의 시간에 따른 이산화탄소 농도를 산출하는 이산화탄소 농도 산출부; 및 상기 산출된 실내 이산화탄소 농도가 소정의 기준값을 넘으면, 환기 경고를 출력하는 알림 제어부를 포함할 수 있다.A ventilation notification device according to an aspect of the present invention includes: an information acquisition unit that acquires indoor space information and personnel information; A carbon dioxide concentration calculator configured to calculate an amount of carbon dioxide generated by indoor personnel and an amount of ventilation in a closed state, and calculate a carbon dioxide concentration according to time of the indoor space from the amount of carbon dioxide generation and ventilation; And a notification control unit that outputs a ventilation warning when the calculated indoor carbon dioxide concentration exceeds a predetermined reference value.

여기서, 상기 정보 획득부는, 사용자로부터 상기 실내 공간의 부피 정보 및 인원 정보를 입력받기 위한 입력부; 및 외부의 장치로부터 실외 환경 정보를 전송받기 위한 통신부를 포함할 수 있다.Here, the information acquisition unit may include an input unit for receiving volume information and personnel information of the indoor space from a user; And a communication unit for receiving outdoor environment information from an external device.

여기서, 상기 실내 공간 정보로서, 실내 공간의 바닥 면적, 실내 공간의 높이, 환기가 가능한 창문의 개방시 면적, 창문의 개수, 실내 온도 중 하나 이상이 반영되며, 상기 인원 정보로서, 인원수, 입실 시각, 퇴실 시각, 인원들의 평균 건강 수준, 인원들의 예상 실내 활동 수준 중 하나 이상이 반영되며, 상기 실외 환경 정보로서, 실내 공간 주변의 평균 풍속, 실내 공간 주변의 외기 온도 중 하나 이상이 반영될 수 있다.Here, as the indoor space information, one or more of the floor area of the indoor space, the height of the indoor space, the open area of the ventilated window, the number of windows, and the indoor temperature are reflected. , Check-out time, average health level of personnel, and expected indoor activity level of personnel are reflected, and as the outdoor environment information, one or more of the average wind speed around the indoor space and the outdoor temperature around the indoor space may be reflected. .

여기서, 상기 알림 제어부는, 환기에 소요되는 시간을 감안하여 소정의 환기 준비 시간 전에 환기 경고를 출력할 수 있다.Here, the notification control unit may output a ventilation warning before a predetermined ventilation preparation time in consideration of a time required for ventilation.

여기서, 상기 이산화탄소 농도 산출부는, 하기 수학식에 따라 상기 실내 공간의 이산화탄소 농도를 산출할 수 있다.Here, the carbon dioxide concentration calculator may calculate the carbon dioxide concentration in the indoor space according to the following equation.

Figure 112019016801729-pat00001
Figure 112019016801729-pat00001

Qm은 CO2 발생량, Qv는 전체 누기율, C(t)는 이산화탄소 농도,Qm is the amount of CO 2 generated, Qv is the total leakage rate, C(t) is the carbon dioxide concentration,

P는 실내압력, M은 CO2의 분자량, C0는 실외의 CO2 농도,P is the indoor pressure, M is the molecular weight of CO 2 , C 0 is the outdoor CO 2 concentration,

V는 실내의 부피, Ci는 초기 CO2 농도, R은 이상기체상수,V is the volume of the room, Ci is the initial CO 2 concentration, R is the ideal gas constant,

T는 실내의 온도, k는 비이상적 혼합인자 상수T is the room temperature, k is the non-ideal mixing factor constant

여기서, 직접 실내 공기의 이산화탄소 농도를 센싱하는 이산화탄소 농도 센서를 더 포함할 수 있다.Here, a carbon dioxide concentration sensor for directly sensing the carbon dioxide concentration of indoor air may be further included.

여기서, 특정 시점의 상기 이산화탄소 농도 센서의 측정값과, 상기 이산화탄소 농도 센서의 지연 시간 만큼 상기 특정 시점 이전 시점의 이산화탄소 농도 산출값을 비교하여, 이산화탄소 농도 산출을 위한 수학식의 기울기 파라미터를 보정하는 파라미터 보정부를 더 포함할 수 있다.Here, a parameter for compensating the slope parameter of the equation for calculating the carbon dioxide concentration by comparing the measured value of the carbon dioxide concentration sensor at a specific point in time and the calculated value of the carbon dioxide concentration before the specific point by a delay time of the carbon dioxide concentration sensor It may further include a correction unit.

여기서, 상기 알림 제어부는, 상기 이산화탄소 농도 센서 및 수학식에 따른 실내 이산화탄소 농도 산출부에서 생성한 2 농도 값들 중 하나가 기준치를 넘으면 환기 필요를 경고(alarm)할 수 있다.Here, the notification control unit may alert the need for ventilation when one of the two concentration values generated by the carbon dioxide concentration sensor and the indoor carbon dioxide concentration calculator according to the equation exceeds a reference value.

상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 실내 공간에 대한 환기 알림 장치를 실시하면, 저렴한 비용으로 효과적으로 실내 공간을 환기시킬 수 있는 이점이 있다.If the ventilation notification device for the indoor space according to the idea of the present invention having the above-described configuration is implemented, there is an advantage of effectively ventilating the indoor space at low cost.

본 발명의 실내 공간에 대한 환기 알림 장치는 이산화탄소 농도에 기반한 정확한 개창 및 폐창 시점을 알려주어, 환기 효율은 높이면서도 에너지 낭비를 방지할 수 있는 이점이 있다. The ventilation notification device for an indoor space of the present invention has an advantage of preventing energy waste while increasing ventilation efficiency by notifying an accurate opening and closing timing based on a carbon dioxide concentration.

본 발명의 실내 공간에 대한 환기 알림 장치는 자연환기 알람장치를 통하여 창문을 통한 자연환기 알람 시스템이 도입된다면 창문을 언제 열고 닫아야할지 알 수 있기 때문에, 적은 비용으로 쾌적한 실내 공기질을 조성할 수 있다.The ventilation notification device for an indoor space of the present invention can create a comfortable indoor air quality at a low cost, since it is possible to know when to open and close a window if a natural ventilation alarm system is introduced through a window through the natural ventilation alarm system.

본 발명의 실내 공간에 대한 환기 알림 장치는 기존의 실내 공기질 측정 센서와는 달리 실내의 CO2 발생량과 누기로 인한 실내의 CO2 농도를 예측하여, 예방적 차원에서 자연환기를 지원할 수 있다. Unlike the conventional indoor air quality measurement sensor, the ventilation notification device for an indoor space of the present invention predicts the indoor CO 2 generation amount and the indoor CO 2 concentration due to leakage, thereby supporting natural ventilation in a preventative dimension.

본 발명의 실내 공간에 대한 환기 알림 장치는 사용자 환경을 직접 구성할 수 있기 때문에 방의 크기가 너무 크지 않은 창문이 있는 대부분의 실내 환경에 적용할 수 있다. 이렇듯 실내CO2 농도를 1000 ppm 이하로 유지할 수 있도록 하여, 건강하고 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.Since the ventilation notification device for an indoor space of the present invention can directly configure a user environment, it can be applied to most indoor environments where a room size is not too large. In this way, by maintaining the indoor CO 2 concentration below 1000 ppm, a healthy and pleasant indoor environment can be created.

본 발명의 실내 공간에 대한 환기 알림 장치는 센서와 물질정보만 바꾸어주면, CO2가 아닌 다른 독성물질이 누출되는 방안의 시간에 따른 농도도 계산이 가능하며, 얼마만큼의 환기속도가 필요한지 계산하는 방식으로, 각종 공학 분야 및 안전에 응용할 수 있다.The ventilation notification device for an indoor space of the present invention can also calculate the concentration over time of the way in which toxic substances other than CO 2 are leaked by changing only the sensor and material information, and calculates how much ventilation speed is required. In this way, it can be applied to various engineering fields and safety.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 공간에 대한 환기 알림 장치를 도시한 블록도.
도 2는 실내 공간에서 창문으로만 공기의 교환이 이루어지는 경우의 One-box-Model을 나타낸 개념도.
도 3 내지 도 5는 서로 다른 날짜에 측정된 밀폐된 동일한 강의실의 CO2 농도 측정값과 C(t)를 도시한 그래프.
도 6은 실내외 온도차가 있는 경우 창문을 한 개 열었을 때의 CO2농도에 따른 환기에 의한 CO2 농도 변화를 나타낸 그래프.
도 7은 실내외 온도차가 0인 경우 창문을 한 개 열었을 때의 CO2농도에 따른 환기에 의한 CO2 농도 변화를 나타낸 그래프.
도 8은 창문 개수에 따라 창문 개방시부터 CO2 농도에 따른 강의실의 CO2 농도 변화를 나타낸 그래프.
1 is a block diagram showing a ventilation notification device for an indoor space according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram showing a One-box-Model when air is exchanged only from an indoor space to a window.
3 to 5 are graphs showing measured values of CO 2 concentration and C(t) in the same closed classroom measured on different dates.
Figure 6 is a graph showing the CO 2 concentration changes due to ventilation in accordance with the CO 2 concentration of one when opened the window if the temperature difference between indoor and outdoor.
Figure 7 is a graph showing the CO 2 concentration changes due to ventilation in accordance with the CO 2 concentration when the open one when the temperature difference between indoor and outdoor windows is zero.
8 is a graph showing the change in the concentration of CO 2 in the lecture room according to the concentration of CO 2 from the opening of the window according to the number of windows.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, a specific embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is connected to or is referred to as being connected to another component, it can be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In the present specification, terms such as include or include are intended to designate the existence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It may be understood that the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof, does not preclude the possibility of preliminary exclusion.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 공간에 대한 환기 알림 장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a ventilation notification device for an indoor space according to an embodiment of the present invention.

도시한 실내 공간에 대한 환기 알림 장치(100)는, 실내 공간 정보 및 인원 정보를 획득하는 정보 획득부; 실내 인원에 의한 이산화탄소 생성량 및 폐쇄된 상태의 환기량을 산출하고, 상기 이산화탄소 생성량 및 환기량으로부터 상기 실내 공간의 시간에 따른 이산화탄소 농도를 산출하는 이산화탄소 농도 산출부(160); 및 상기 산출된 실내 이산화탄소 농도가 소정의 기준값을 넘으면, 환기 경고를 출력하는 알림 제어부(180)를 포함할 수 있다.The ventilation notification device 100 for the illustrated indoor space includes: an information acquisition unit for obtaining indoor space information and personnel information; A carbon dioxide concentration calculator 160 for calculating the amount of carbon dioxide generated by indoor personnel and the amount of ventilation in a closed state, and calculating a carbon dioxide concentration according to time of the indoor space from the amount of carbon dioxide generation and ventilation; And a notification controller 180 for outputting a ventilation warning when the calculated indoor carbon dioxide concentration exceeds a predetermined reference value.

도시한 정보 획득부는, 사용자로부터 상기 실내 공간의 부피 정보 및 인원 정보를 입력받기 위한 입력부(110); 및 외부의 장치로부터 실외 환경 정보를 전송받기 위한 통신부(120)를 포함할 수 있다.The illustrated information acquisition unit includes: an input unit 110 for receiving volume information and personnel information of the indoor space from a user; And a communication unit 120 for receiving outdoor environment information from an external device.

상기 실내 공간 정보로서, 실내 공간의 바닥 면적, 실내 공간의 높이, 환기가 가능한 창문의 개방시 면적, 창문의 개수, 실내 온도 중 하나 이상이 반영될 수 있다. 상기 실내 공간의 바닥 면적 및 실내 공간의 높이 대신에 실내 공간의 부피를 직접 입력받을 수도 있으며, 상기 환기 알림 장치는, 상기 실내 온도를 획득하기 위한 온도 센서를 더 구비할 수 있다.As the indoor space information, one or more of a floor area of an indoor space, a height of an indoor space, an open area of a window capable of ventilation, a number of windows, and an indoor temperature may be reflected. Instead of the floor area of the indoor space and the height of the indoor space, the volume of the indoor space may be directly input, and the ventilation notification device may further include a temperature sensor for obtaining the indoor temperature.

상기 인원 정보로서, 인원수, 입실 시각, 퇴실 시각, 인원들의 평균 건강 수준, 인원들의 예상 실내 활동 수준 중 하나 이상이 반영될 수 있다.As the number of personnel, at least one of the number of persons, a check-in time, a departure time, an average health level of the personnel, and an expected indoor activity level of the personnel may be reflected.

상기 실외 환경 정보로서, 실내 공간 주변의 평균 풍속, 실내 공간 주변의 외기 온도 중 하나 이상이 반영될 수 있다.As the outdoor environment information, one or more of an average wind speed around an indoor space and an outdoor temperature around an indoor space may be reflected.

예컨대, 상기 입력부(110)는, 터치스크린, 키보드 등 사용자 입력장치를 경유하여, 사용자로부터 실내 공간의 바닥 면적, 실내 공간의 높이, 환기가 가능한 창문의 개방시 면적, 창문의 개수, 인원수, 입실 시각, 퇴실 시각, 인원들의 평균 연령, 인원들의 실내 활동 수준 중 하나 이상을 입력받을 수 있다.For example, the input unit 110, through a user input device such as a touch screen, a keyboard, etc., from the user, the floor area of the indoor space, the height of the indoor space, the open area of the ventilation window, the number of windows, the number of people, and One or more of the time, departure time, average age of personnel, and indoor activity level of personnel can be input.

예컨대, 상기 통신부(120)는, 외부의 서버(실내 공간에 대한 관리 서버나 날씨 정보 제공 서버 등)와 데이터 통신을 수행할 수 있는 와이파이 모듈, 블루투스 모듈 등 유무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.For example, the communication unit 120 may include a wired/wireless communication module such as a Wi-Fi module or a Bluetooth module capable of performing data communication with an external server (such as an indoor space management server or a weather information providing server).

예컨대, 상기 통신부(120)는, 외부의 서버(실내 공간에 대한 관리 서버나 날씨 정보 제공 서버 등)로부터 환기가 가능한 창문의 개방시 면적, 창문의 개수, 인원수, 입실 시각, 퇴실 시각, 인원들의 평균 연령, 인원들의 실내 활동 수준, 실내 공간 주변의 평균 풍속, 실내 공간 주변의 외기 온도 중 하나 이상을 입력받을 수 있다.For example, the communication unit 120 may provide a ventilation area, the number of windows, the number of people, the time of entering, the time of leaving, and the time of leaving the window that can be ventilated from an external server (such as an indoor space management server or a weather information providing server). One or more of the average age, the indoor activity level of the personnel, the average wind speed around the indoor space, and the outdoor temperature around the indoor space can be input.

동일한 정보도 구현에 따라 상기 입력부(110)를 통해 입력되거나 상기 통신부를 통해 입력될 수 있는데, 상기 입력부(110)를 통해 입력되는 정보가 많을수록, 사용자가 손수 입력하는 정보가 많아져서 사용자 편의성이 떨어지지만, 상기 환기 알림 장치와 외부 서버와의 연계되는 정도가 낮아 구현이 용이하고 외부 서버를 포함한 전체 시스템 비용이 낮아진다. The same information may be input through the input unit 110 or through the communication unit depending on the implementation. The more information input through the input unit 110 is, the more information the user manually inputs, so user convenience is not reduced. However, since the degree of connection between the ventilation notification device and an external server is low, implementation is easy and overall system cost including the external server is lowered.

반면, 상기 통신부(120)를 통해 입력되는 정보가 많을수록 사용자 편의성은 높아지지만, 상기 환기 알림 장치와 외부 서버와의 연계되는 정도가 높아 구현이 난해하고 외부 서버를 포함한 전체 시스템 비용이 높아진다On the other hand, the more information input through the communication unit 120 is, the higher the user convenience, but the degree of connection between the ventilation notification device and the external server is high, making implementation difficult and the overall system cost including the external server increases.

도시한 이산화탄소 농도 산출부(160)는, 상기 획득된 실내 공간 정보 및 인원 정보에 따라 시간 경과에 따른 실내의 이산화탄소 농도를 산출한다. 즉, 연속되는 시각들에 대하여 해당 시점에서의 이산화탄소 농도를 예측한다. The illustrated carbon dioxide concentration calculator 160 calculates the indoor carbon dioxide concentration over time according to the obtained indoor space information and personnel information. That is, the carbon dioxide concentration at that time point is predicted for successive times.

상기 이산화탄소 농도 산출부(160)는, 상기 실내 공간 정보 및 인원 정보를 입력 변수로 이용한 소정의 수학적 프로세스에 따라 실내 공간의 이산화탄소 농도를 산출하는데, 그 상세 내용은 후술하겠다.The carbon dioxide concentration calculator 160 calculates the carbon dioxide concentration of the indoor space according to a predetermined mathematical process using the indoor space information and the person information as input variables, which will be described later.

구현에 따라, 상기 환기 알림 장치(100)는, 직접 실내 공기의 이산화탄소 농도를 센싱하는 이산화탄소 농도 센서(140)를 더 포함할 수 있다.Depending on the implementation, the ventilation notification device 100 may further include a carbon dioxide concentration sensor 140 that directly senses the carbon dioxide concentration of indoor air.

그런데, 일반적으로 이산화탄소 농도 센서는 센싱값들의 상대치는 정확한 반면, 농도 센싱의 절대값을 정확도는 낮다. 게다가, 대상 실내 공간 중 센서가 위치한 영역에 대한 이산화탄소 농도와 전체 실내 공간의 농도에 차이도 존재한다. However, in general, the carbon dioxide concentration sensor is accurate in the relative value of the sensing values, while the accuracy of the absolute value of the concentration sensing is low. In addition, there is a difference between the concentration of carbon dioxide in the area where the sensor is located in the target indoor space and the concentration of the entire indoor space.

이산화탄소 농도 센서값만을 사용하는 경우, 이산화탄소 농도 센서의 반응 속도(즉, 센싱 지연 시간)에 따른 오차가 문제될 수 있으며, 대상 실내 공간 중 센서가 위치한 영역에 대한 이산화탄소 농도에 한정되어 전체 실내 공간의 농도와 차이가 발생될 수도 있다. 또한, 비교적 저가의 소형 센서의 경우 농도 센싱값들의 우열을 상당히 정확하게 나타내지만 센싱된 농도의 절대값의 정확성은 떨어진다.If only the carbon dioxide concentration sensor value is used, an error may be caused by the reaction speed of the carbon dioxide concentration sensor (i.e., sensing delay time), and it is limited to the carbon dioxide concentration for the area where the sensor is located in the target indoor space. Concentrations and differences may also occur. In addition, in the case of a relatively inexpensive small sensor, the superiority and inferiority of the concentration sensing values are fairly accurately indicated, but the accuracy of the absolute value of the sensed concentration is poor.

따라서, 본 발명에서는 이산화탄소 농도 센서를 환기 알림의 주된 근거로 사용하기 보다는, 상술한 수학적 프로세스에 따른 실내 이산화탄소 농도 산출에 있어, 농도 산출 알고리즘을 실시간적으로 보정하는 용도로 사용한다. 또는, 이산화탄소 농도 센서 센싱값과 실내 이산화탄소 농도 산출값을 대등적으로 병렬 적용할 수도 있다.Therefore, in the present invention, rather than using the carbon dioxide concentration sensor as a main basis for ventilation notification, it is used for real-time correction of the concentration calculation algorithm in calculating the indoor carbon dioxide concentration according to the above-described mathematical process. Alternatively, the sensing value of the carbon dioxide concentration sensor and the calculated value of the indoor carbon dioxide concentration may be equally applied in parallel.

전자의 경우, 상기 환기 알림 장치(100)는, 특정 시점의 이산화탄소 농도 센서(140)의 측정값과, 이산화탄소 농도 센서(140)의 지연 시간 만큼 상기 특정 시점 이전 시점의 이산화탄소 농도 산출값을 비교하여, 이산화탄소 농도 산출을 위한 수학식의 기울기 파라미터를 보정하는 파라미터 보정부(150)를 더 포함할 수 있다.In the former case, the ventilation notification device 100 compares the measured value of the carbon dioxide concentration sensor 140 at a specific point in time and the calculated value of the carbon dioxide concentration at a point before the specific point by a delay time of the carbon dioxide concentration sensor 140 , It may further include a parameter correction unit 150 for correcting the slope parameter of the equation for calculating the carbon dioxide concentration.

예컨대, 상기 파라미터 보정부(150)는, 상기 이산화탄소 농도 센서(140)로부터 서로 다른 인접하는 2개의 시점들에서 이산화탄소 농도 센싱값을 획득하고, 상기 상기 이산화탄소 농도 산출부(160)로부터 상기 각 시점들에 대하여 이산화탄소 농도 센서(140)의 지연 시간 만큼 이전 시점의 이산화탄소 농도 산출값들을 획득한다. 상기 파라미터 보정부(150)는, 2개의 이산화탄소 농도 센싱값들에 의한 기울기와 2개의 이산화탄소 농도 산출값들에 의한 기울기를 비교하여, 2개의 이산화탄소 농도 산출값들에 의한 기울기를 결정하는 파라미터를 보정한다.For example, the parameter correction unit 150 obtains a carbon dioxide concentration sensing value at two different adjacent viewpoints from the carbon dioxide concentration sensor 140, and the respective viewpoints from the carbon dioxide concentration calculator 160 With respect to the carbon dioxide concentration sensor 140 obtains the carbon dioxide concentration calculated values of the previous time as much as the delay time. The parameter correction unit 150 corrects a parameter for determining a slope based on the two carbon dioxide concentration calculation values by comparing the slope based on the two carbon dioxide concentration sensing values and the two carbon dioxide concentration calculation values. do.

후자의 경우, 상기 알림 제어부(180)는, 이산화탄소 농도 센서(140) 및 수학식에 따른 실내 이산화탄소 농도 산출부에서 생성한 2 농도 값들 중 하나가 기준치를 넘으면 환기 필요를 경고(alarm)할 수 있다.In the latter case, the notification controller 180 may alert the need for ventilation when one of the 2 concentration values generated by the carbon dioxide concentration sensor 140 and the indoor carbon dioxide concentration calculation unit according to the equation exceeds a reference value. .

구현에 따라 상기 알림 제어부(180)는, 상기 이산화탄소 농도 센서(140)의 비교적 급격한 하락으로부터 폐창 여부를 판단할 수 있다. 즉, 창문을 열어 환기가 매우 신속히 진행되어 이산화탄소 농도 센서값이 급격히 떨어지면, 창문을 다시 닫아도 된다고 알림할 수 있다.Depending on the implementation, the notification controller 180 may determine whether or not the carbon dioxide concentration sensor 140 is closed from a relatively rapid drop. In other words, when the window is opened and ventilation proceeds very quickly and the carbon dioxide concentration sensor value drops sharply, it is possible to notify that the window may be closed again.

구현에 따라 상기 알림 제어부(180)는, 디스플레이 장치나 발광 소자 등에 대하여 환기 필요 정보를 시각적으로 출력하거나, 스피커 등에 대하여 환기 필요 정보를 청각적으로 출력할 수 있다. Depending on the implementation, the notification controller 180 may visually output ventilation necessary information to a display device or a light emitting device, or audibly output ventilation necessary information to a speaker or the like.

구현에 따라 상기 알림 제어부(180)는, 상기 환기 필요 정보 뿐만 아니라, 개창에 의한 환기가 수행되는 경우 환기 완료 정보를 시/청각적으로 출력할 수 있다. Depending on the implementation, the notification control unit 180 may visually/audibly output ventilation completion information when ventilation is performed by opening, as well as the ventilation necessary information.

미국 냉난방공조협회에서는 실내 CO2의 농도를 환기의 지표로 제시하였다. 실내 이산화탄소 농도가 800 ppm 이하일 때 환기가 충분히 이루어진다고 볼 수 있으며, 1000 ppm이 쾌적함을 느낄 수 있는 CO2 농도의 상한으로 제시된다. 따라서 실내 CO2 농도가 1000 ppm 이하를 유지하면, 실내는 쾌적하다고 할 수 있다. 이를 반영하여, 상기 알림 제어부는, 실내 공간의 이산화탄소 농도가 1600 내지 1100 ppm 중 하나로 환기 기준 ppm을 설정할 수 있다. 예컨대, 1500 ppm를 환기 기준 ppm으로 설정하여, 실내 이산화탄소 농도가 1500 ppm에 도달할 것으로 예상되는 시점에 대하여 알림을 수행할 수 있다.The American Society for Air Conditioning, Heating, and Air Conditioning has suggested the concentration of indoor CO 2 as an indicator of ventilation. When the indoor carbon dioxide concentration is less than 800 ppm, it can be said that ventilation is sufficiently performed, and 1000 ppm is suggested as the upper limit of the CO 2 concentration that can feel comfortable. Therefore, if the indoor CO 2 concentration is kept below 1000 ppm, the indoor can be said to be comfortable. Reflecting this, the notification control unit may set the ventilation reference ppm to one of 1600 to 1100 ppm of carbon dioxide concentration in the indoor space. For example, by setting 1500 ppm as the ventilation reference ppm, a notification may be performed on a point in time when the indoor carbon dioxide concentration is expected to reach 1500 ppm.

상기 환기 기준 ppm은 실내 공간에 존재하는 인원들의 평균 건강 수준에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 인원들의 평균 연령이 10대에서 30대인 경우 환기 기준 ppm을 1600 ppm으로 설정하고, 40대인 경우 1500 ppm으로 설정하고, 50대인 경우 1400 ppm으로 설정하고, 60대인 경우 1300 ppm으로 설정하고, 유아나 70대 이상인 경우 1100 ppm으로 설정할 수 있다.The ventilation standard ppm may be determined according to the average health level of personnel present in the indoor space. For example, when the average age of the personnel is in their teens to 30s, the ventilation standard ppm is set to 1600 ppm, in the 40s, 1500 ppm, in the 50s, 1400 ppm, and in the 60s, it is set to 1300 ppm. , In the case of infants or over 70s, it can be set to 1100 ppm.

구현에 따라, 상기 알림 제어부(180)는, 환기에 소요되는 시간을 감안하여 소정의 환기 준비 시간 전에 환기 경고를 출력할 수 있다. 예컨대, 1인이 상기 실내 공간에서 수행되는 행위를 중단하고 환기를 위해 창문을 열 때까지 5분이 소요될 것이라고 예상된다면, 실내 이산화탄소 농도가 환기 기준 ppm에 도달될 것으로 예상하는 시점에서 5분전에 알림을 수행할 수 있다.Depending on the implementation, the notification controller 180 may output a ventilation warning before a predetermined ventilation preparation time in consideration of the time required for ventilation. For example, if it is expected that it will take 5 minutes for one person to stop an activity performed in the indoor space and open a window for ventilation, a notification is given 5 minutes before the time when the indoor carbon dioxide concentration is expected to reach the ventilation standard ppm. Can be done.

다음, 실내 공간 정보 및 인원 정보를 입력 변수로 이용하여 실내 공간의 이산화탄소 농도를 산출하는 수학적 프로세스에 대하여 살펴보겠다. 상기 수학적 프로세스를 설명하는데 있어, 실내 공간을 대학교 교내 강의실로 구체화하겠다.Next, a mathematical process for calculating the carbon dioxide concentration in an indoor space will be described using indoor space information and personnel information as input variables. In explaining the above mathematical process, the indoor space will be embodied as a lecture hall in a university campus.

자연환기의 구동력은 공기밀도차와 풍압에 의한 압력차이다. 즉 실내외의 온도차가 크거나, 건물 외부 풍속이 빨라지면 빠른 환기가 이루어진다. 여기서 실내외의 온도차는 쉽게 구할 수 있지만, 풍압은 건물의 구조 및 형상 등에 의한 영향을 받기 때문에 정확한 계산이 어렵다. 따라서 Sherman 등이 제안한 근사식을 활용할 것을 제안한다.The driving force of natural ventilation is the difference in air density and the difference in pressure caused by wind pressure. That is, when the temperature difference between indoors and outdoors is large or the wind speed outside the building increases, rapid ventilation is achieved. Here, the temperature difference between indoors and outdoors can be easily obtained, but accurate calculation is difficult because wind pressure is affected by the structure and shape of the building. Therefore, it is suggested to use the approximation equation proposed by Sherman et al.

대학교 교내 강의실은 많게는 100 명, 적게는 40 명 정도의 정원을 갖고 있으며, 기계식 환기장치가 설치되지 않은 가장 취약한 정원 40 명 내외인 소형 강의실을 대상으로 CO2 농도를 측정 한다. 강의실은 창문이 혼합이 잘 이루어진다는 점을 고려하여, 창문으로 환기가 이루어지는 One-Box-Model로 가정할 수 있다.The university's classrooms have a capacity of as many as 100 and as few as 40, and the CO 2 concentration is measured in small classrooms with around 40, the most vulnerable, and no mechanical ventilation. The lecture room can be assumed to be a One-Box-Model with ventilation through windows, considering that the windows are well mixed.

학생 1인 1시간당 CO2 발생량은 KSF 2603에 명시한 '앉아서 사무작업' 항목이 학습과 가장 유사하므로, 이 값의 최대값을 사용한다. 또한 One-Box-Model에서의 CO2 발생량(Qm)은 하기 수학식 1과 같이 계산할 수 있다. 여기서 P는 실내압력, MCO2는 CO2의 분자량, R은 이상기체상수, Ti는 실내온도, N은 학생 수를 의미한다.As for the amount of CO 2 generated per student per hour, the maximum value of this value is used because the item'sitting and office work' specified in KSF 2603 is the most similar to learning. In addition, the CO 2 generation amount (Qm) in the One-Box-Model can be calculated as shown in Equation 1 below. Here, P is the indoor pressure, MCO 2 is the molecular weight of CO 2 , R is the ideal gas constant, Ti is the room temperature, and N is the number of students.

Figure 112019016801729-pat00002
Figure 112019016801729-pat00002

누기란 건물 구조체의 틈새 등에서 발생하는 극간풍에 의해 건물 외부로 실내 공기가 유출되는 현상을 말한다. Sherman 등이 제안한 누기율은 실내외 온도차에 의한 누기율인 하기 수학식 2와 대기 풍속에 의한 누기율인 하기 수학식 3의 기하평균이며, 하기 수학식 4로 나타낼 수 있다. 이때 창문을 개방하면, 누기율을 자연환기속도로 생각할 수 있다.Leakage refers to a phenomenon in which indoor air is leaked to the outside of a building by extreme winds generated from gaps in a building structure. The leakage rate proposed by Sherman et al. is a geometric average of the following Equation 2, which is the leakage rate due to the temperature difference between indoors and outdoors, and the following Equation 3, which is the leakage rate according to the air velocity, and can be expressed by Equation 4 below. At this time, if you open the window, you can think of the leakage rate as the natural ventilation rate.

Figure 112019016801729-pat00003
Figure 112019016801729-pat00003

Figure 112019016801729-pat00004
Figure 112019016801729-pat00004

Figure 112019016801729-pat00005
Figure 112019016801729-pat00005

상기 수학식 2와 3에서 유효누출면적(Ae)을 밀폐공간에서는 틈새로 고려하지만, 창문이 개방되어 자연환기가 이루어지면 창문 면적으로 고려할 수 있다. △T는 실내외의 온도차이며, fs는 중성대에 관한 식으로 하기 수학식 5처럼 건물 표면적과 바닥면적에 관한 변수(R), 실내 높이(H), 실내 온도(Ti), 중력 가속도(g)로 계산한다. In Equations 2 and 3, the effective leakage area Ae is considered as a gap in a closed space, but when the window is opened to provide natural ventilation, it may be considered as the window area. △T is the temperature difference between the indoors and outdoors, and fs is an equation for the neutral zone, and as shown in Equation 5 below, variables related to the building surface area and floor area (R), indoor height (H), indoor temperature (Ti), and acceleration of gravity (g) Calculate as.

Figure 112019016801729-pat00006
Figure 112019016801729-pat00006

밀폐된 공간 내에서 누기가 발생하며, 이때의 유효누출면적(Ae)과 건물의 총 표면적 및 바닥면적에 대한 변수(R)를 고려하기 어렵기 때문에, NBNL에서 제시한 하기 수학식 6에서 0.0009 배를 바닥면적(Afloor)에 곱한 값을 사용하고, R은 0.5 를 적용한다.Leakage occurs in the enclosed space, and it is difficult to consider the variable (R) for the effective leak area (Ae) and the total surface area and floor area of the building at this time, so 0.0009 times the following equation (6) suggested by NBNL The value multiplied by the floor area (Afloor) is used, and 0.5 is applied for R.

Figure 112019016801729-pat00007
Figure 112019016801729-pat00007

One-box-Model에서 창문으로만 공기의 교환이 이루어진다고 생각하면, 도 2와 같이 생각할 수 있다. 이때 C0와 Tout은 각각 실외의 CO2 농도 및 온도, V와 Tin 그리고 Ci 는실내의 부피, 온도, 초기 CO2 농도이며, 물질 수지식을 이용하면 하기 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.If it is considered that air is exchanged only through the window in the One-box-Model, it can be considered as shown in FIG. 2. At this time, C 0 and Tout are the outdoor CO 2 concentration and temperature, V, Tin and Ci are the indoor volume, temperature, and initial CO 2 concentration, respectively, and can be expressed as Equation 7 below by using the material balance equation.

Figure 112019016801729-pat00008
Figure 112019016801729-pat00008

상기 수학식 7을 정리하여 각 항을 농도와 시간에 대하여 적분하면, 하기수학식 8과 같고 시간에 따른 강의실의 이산화탄소 농도는 최종적으로 하기 수학식 9처럼 표현할 수 있다.When Equation 7 is summarized and each term is integrated with respect to concentration and time, it is equal to Equation 8 below, and the carbon dioxide concentration in the classroom over time can be finally expressed as Equation 9 below.

Figure 112019016801729-pat00009
Figure 112019016801729-pat00009

Figure 112019016801729-pat00010
Figure 112019016801729-pat00010

여기서, 수학식 9의 파라미터를 정리하면 다음과 같다.
C(t)는 이산화탄소 농도, Qm은 CO2 발생량, Qv는 전체 누기율, P는 실내압력, M은 CO2의 분자량, C0는 실외의 CO2 농도, V는 실내의 부피, Ci는 초기 CO2 농도, R은 이상기체상수, T는 실내의 온도, k는 비이상적 혼합인자 상수이다.
그리고, 본 발명의 실시예에서 각 파라미터의 단위는 다음과 같다.
C(t), Ci, C0의 단위는 ppm이고, T의 단위는 ℃이고, V의 단위는 m3이고, P의 단위는 N/m2이고, M의 단위는 g/mol이다.
Here, the parameters of Equation 9 are summarized as follows.
C(t) is the concentration of carbon dioxide, Qm is the amount of CO 2 generated, Qv is the total leakage rate, P is the indoor pressure, M is the molecular weight of CO 2 , C 0 is the outdoor CO 2 concentration, V is the indoor volume, Ci is the initial stage. CO 2 concentration, R is the ideal gas constant, T is the indoor temperature, and k is the non-ideal mixing factor constant.
And, the unit of each parameter in the embodiment of the present invention is as follows.
The unit of C(t), Ci, C 0 is ppm, the unit of T is °C, the unit of V is m 3 , the unit of P is N/m 2 , and the unit of M is g/mol.

밀폐된 강의실의 CO2 농도 변화 예측 및 분석을 시험을 통해 살펴보면 다음과 같다.The prediction and analysis of the change in CO 2 concentration in a closed classroom are as follows.

상기 수학식 9를 통하여 밀폐된 강의실에서의 시간에 따른 CO2 농도(C(t))를 구한다.(우선 비이상적 혼합인자 상수(k)의 값을 1로 가정한다.) Through Equation 9, the CO 2 concentration (C(t)) according to time in a closed lecture room is obtained. (First, the value of the non-ideal mixing factor constant (k) is assumed to be 1.)

이때의 C(t) 와 실험을 통해 얻은 값을 비교한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The results of comparing C(t) at this time and the values obtained through the experiment are shown in Table 1 below.

Figure 112019016801729-pat00011
Figure 112019016801729-pat00011

실험은 부피(V) 200 m3 바닥 면적(Afloor)이 58 m2, 내부 높이(H)가 3.45 m로 동일한 강의실에서 측정하였다. 측정값의 추세선은 상관계수가 모두 0.97 이상으로 측정 결과를 아주 잘 반영하고 있으며, C(t)와 추세선의 RMSE 값은 모두 0.9788 이상의 수준으로 일치하였다. 측정값, 추세선, C(t)의 그래프를 도 3, 도 4, 도 5에 나타내었다.The experiment was measured in the same classroom with a volume (V) of 200 m 3 and a floor area (Afloor) of 58 m2 and an interior height (H) of 3.45 m. The correlation coefficients of the measured values were both 0.97 or higher, reflecting the measurement results very well, and both C(t) and the RMSE values of the trend line coincided with a level of 0.9788 or higher. The measured values, trend lines, and graphs of C(t) are shown in FIGS. 3, 4 and 5.

결론적으로 강의실에서 자연환기가 가능할 때, 교실의 부피(V), 실내 높이(H), 틈새 또는 창문의 넓이(Ae) 및 개방 시점의 CO2 농도(Cin), 재실자의 수(N), 실내 온도(Tin)와 실내외 온도차(△T), 주변 풍속(UH)을 알면 강의실의 CO2 농도를 1000 ppm 이하로 유지하는 환기주기를 계획할 수 있다. In conclusion, when natural ventilation is possible in the classroom, the volume of the classroom (V), the height of the room (H), the width of a gap or window (Ae), and the CO 2 concentration at the time of opening (Cin), the number of occupants (N), and the room Knowing the temperature (Tin), the indoor/outdoor temperature difference (△T), and the ambient wind speed (UH), you can plan a ventilation cycle that keeps the CO 2 concentration in the classroom below 1000 ppm.

본 발명은 또한, 상황에 따른 환기 필요시간의 계산 방안을 제안한다.The present invention also proposes a method for calculating the ventilation required time according to the situation.

환기가 아무리 오래 지속되어도 대기 중 CO2 농도 이하가 될 수 없으며, 환기가 잘 되는 경우의 실내 CO2농도는 800 ppm이기 때문에 강의실에서 수업 시작 전 창문을 열어 환기를 시키고 난 후의 CO2 농도(Ci)를 800 ppm으로 생각할 수 있다. 또한 환기속도를 결정하는 인자 중 온도차이가 풍속보다 더욱 지배적이기 때문에 풍속은 크게 작용하지 않는다고 가정하여, 통계적으로 강의실이 있는 지역의 평균 풍속인 1.67 m/s를 사용한다.No matter how long ventilation is maintained, the concentration of CO 2 in the atmosphere cannot be below the concentration of CO 2 in the atmosphere, and since the indoor CO 2 concentration is 800 ppm when well-ventilated, the CO 2 concentration (Ci ) Can be considered as 800 ppm. In addition, since the temperature difference is more dominant than the wind speed among the factors that determine the ventilation speed, it is assumed that the wind speed does not work much, and statistically, an average wind speed of 1.67 m/s in the classroom area is used.

실내외 온도차가 있는 경우의 환기 필요시간 계산은 다음과 같다.When there is a temperature difference between indoors and outdoors, the time required for ventilation is calculated as follows.

학교보건법에 의하면 교실 실내 적정온도는 18 ~ 28 ℃이며 환경부에 따르면 실내외 온도차는 5 ℃ 이하가 될 것을 권고하고 있다. 따라서 실내온도가 21 ℃이고, 실내외 온도차가 5 ℃인 경우를 가정하여 계산하였다. 이 경우 도 6과 같이 수업 시작 후 약 3분 뒤에 실내 CO2농도는 1000 ppm이 된다. 면적(Ae)이 0.84 m2인 창문을 한 개 열었을 때의 CO2농도에 따라 필요한 환기 시간이 달라지며, 일정한 값에 수렴하는 것을 알 수 있다.According to the School Health Act, the appropriate indoor temperature for classrooms is 18 ~ 28 ℃, and according to the Ministry of Environment, it is recommended that the temperature difference between indoors and outdoors be less than 5 ℃. Therefore, it was calculated on the assumption that the indoor temperature was 21 ℃ and the indoor and outdoor temperature difference was 5 ℃. In this case, as shown in FIG. 6, the indoor CO 2 concentration becomes 1000 ppm about 3 minutes after the start of the class. When one window with an area (Ae) of 0.84 m 2 is opened, the required ventilation time varies depending on the CO 2 concentration, and it can be seen that it converges to a constant value.

하기 표 2는 도 6의 개방 시점 농도에 따른 변화량을 나타낸 것이다. dC(t)/dt는 순간적인 농도의 감소속도를 의미하며, 이 값이 0이 되면 정상상태이므로 CO2 농도는 더 이상 감소하지 않는다.Table 2 below shows the amount of change according to the concentration at the time of opening of FIG. 6. dC(t)/dt means the instantaneous rate of decrease in concentration, and when this value becomes 0, the CO 2 concentration does not decrease any more because it is in a steady state.

Figure 112019016801729-pat00012
Figure 112019016801729-pat00012

위 경우에서 창문 개방시점의 농도에 관계없이 정상상태의 농도인 650 ppm 까지 감소시키는 시간은 약 25분 정도가 소요된다. 그러나 순간적인 농도의 감소속도가 -0.1 ppm/sec 이하인 경우는 시간이 경과함에 따라 농도가 10 ~ 1 ppm 정도 감소하여 큰 차이가 없으므로, 환기를 중단하는 것이 올바르다고 판단하였다. 즉 창문을 개방했을 때 dC(t)/dt 가 -0.1이 되는 지점의 시간을 필요 환기시간으로 선정한다. In the above case, it takes about 25 minutes to decrease to the normal concentration of 650 ppm regardless of the concentration at the time of opening the window. However, when the instantaneous concentration decrease rate was less than -0.1 ppm/sec, the concentration decreased by about 10 to 1 ppm as time passed, and there was no significant difference, so it was judged that it was correct to stop ventilation. That is, when the window is opened, the time at the point where dC(t)/dt becomes -0.1 is selected as the required ventilation time.

실내외 온도차 거의 없거나 매우 작은 경우의 환기 필요시간 계산은 다음과 같다.When there is little or no temperature difference between indoors and outdoors, the time required for ventilation is calculated as follows.

도 7은 실내외 온도차가 0인 경우, 실내 CO2 농도의 상승 속도 개방 시점에서의 농도변화를 나타낸 것이다. 실내외 온도차가 없는 극단적인 상황에서는 누기가 제대로 이루어 질 수 없기 때문에 도 7과 같이 실내 CO2 농도가 빠른 속도로 상승하고, 창문 개방 시 정상상태의 CO2 농도를 1000 ppm 이하로 유지하기 어렵다.7 shows the change in concentration at the time of opening the increase rate of the indoor CO 2 concentration when the indoor/outdoor temperature difference is 0. In an extreme situation where there is no temperature difference between indoors and outdoors, since leakage cannot be properly achieved, the indoor CO 2 concentration rises rapidly as shown in FIG. 7, and it is difficult to maintain the normal CO 2 concentration below 1000 ppm when the window is opened.

이러한 경우 창문을 더 많이 열어 1000 ppm 이하로 유지할 수 있다. 도 8은 같은 면적의 창문 2 ~ 4 개를 실내 CO2 농도 1500 ppm에서 개방할 때의 농도 변화 그래프이다. 창문을 더 많이 연다는 것은 유효누출면적(Ae)의 크기가 더 커지는 것을 의미하며, 강의실마다 창문의 넓이가 상이하기 때문에 직접 측정해서 넣을 수 있도록 한다.In this case, you can open more windows and keep it below 1000 ppm. 8 is a graph showing a change in concentration when opening 2 to 4 windows of the same area at an indoor CO 2 concentration of 1500 ppm. Opening more windows means that the size of the effective leak area (Ae) becomes larger, and because the width of the window is different for each classroom, you can measure it yourself.

상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of explanation and not limitation. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

100 : 환기 알림 장치 110 : 입력부
120 : 통신부 140 : 이산화탄소 농도 센서
150 : 파라미터 보정부 160 : 이산화탄소 농도 산출부
180 : 알림 제어부
100: ventilation notification device 110: input unit
120: communication unit 140: carbon dioxide concentration sensor
150: parameter correction unit 160: carbon dioxide concentration calculation unit
180: notification control unit

Claims (8)

실내 공간 정보 및 인원 정보를 획득하는 정보 획득부;
실내 인원에 의한 이산화탄소 생성량 및 폐쇄된 상태의 환기량을 산출하고, 상기 이산화탄소 생성량 및 환기량으로부터 상기 실내 공간의 시간에 따른 이산화탄소 농도를 산출하는 이산화탄소 농도 산출부; 및
상기 산출된 실내 이산화탄소 농도가 소정의 기준값을 넘으면, 환기 경고를 출력하는 알림 제어부를 포함하며,
상기 이산화탄소 농도 산출부는, 하기 수학식에 따라 상기 실내 공간의 이산화탄소 농도를 산출하는 환기 알림 장치.
Figure 112020053021861-pat00022

Qm은 CO2 발생량, Qv는 전체 누기율, C(t)는 이산화탄소 농도,
P는 실내압력, M은 CO2의 분자량, C0는 실외의 CO2 농도,
V는 실내의 부피, Ci는 초기 CO2 농도, R은 이상기체상수,
T는 실내의 온도, k는 비이상적 혼합인자 상수.
An information acquisition unit that acquires indoor space information and personnel information;
A carbon dioxide concentration calculator configured to calculate an amount of carbon dioxide generated by indoor personnel and an amount of ventilation in a closed state, and calculate a carbon dioxide concentration according to time of the indoor space from the amount of carbon dioxide generation and ventilation; And
And a notification control unit for outputting a ventilation warning when the calculated indoor carbon dioxide concentration exceeds a predetermined reference value,
The carbon dioxide concentration calculating unit is a ventilation notification device that calculates the carbon dioxide concentration of the indoor space according to the following equation.
Figure 112020053021861-pat00022

Qm is the amount of CO 2 generated, Qv is the total leakage rate, C(t) is the carbon dioxide concentration,
P is the indoor pressure, M is the molecular weight of CO 2 , C 0 is the outdoor CO 2 concentration,
V is the volume of the room, Ci is the initial CO 2 concentration, R is the ideal gas constant,
T is the room temperature and k is the non-ideal mixing factor constant.
제1항에 있어서,
상기 정보 획득부는, 사용자로부터 상기 실내 공간의 부피 정보 및 인원 정보를 입력받기 위한 입력부; 및
외부의 장치로부터 실외 환경 정보를 전송받기 위한 통신부
를 포함하는 환기 알림 장치.
The method of claim 1,
The information acquisition unit may include an input unit for receiving volume information and personnel information of the indoor space from a user; And
Communication unit to receive outdoor environment information from external devices
Ventilation notification device comprising a.
제2항에 있어서,
상기 실내 공간 정보로서, 실내 공간의 바닥 면적, 실내 공간의 높이, 환기가 가능한 창문의 개방시 면적, 창문의 개수, 실내 온도 중 하나 이상이 반영되며,
상기 인원 정보로서, 인원수, 입실 시각, 퇴실 시각, 인원들의 평균 건강 수준, 인원들의 예상 실내 활동 수준 중 하나 이상이 반영되며,
상기 실외 환경 정보로서, 실내 공간 주변의 평균 풍속, 실내 공간 주변의 외기 온도 중 하나 이상이 반영되는 환기 알림 장치.
The method of claim 2,
As the indoor space information, one or more of the floor area of the indoor space, the height of the indoor space, the opening area of the ventilable window, the number of windows, and the indoor temperature are reflected,
As the number of personnel information, one or more of the number of people, the time of entering, the time of leaving, the average health level of the personnel, and the expected indoor activity level of the personnel are reflected,
A ventilation notification device in which at least one of an average wind speed around an indoor space and an outdoor temperature around an indoor space are reflected as the outdoor environment information.
제1항에 있어서,
상기 알림 제어부는, 환기에 소요되는 시간을 감안하여 소정의 환기 준비 시간 전에 환기 경고를 출력하는 것을 특징으로 하는 환기 알림 장치.
The method of claim 1,
The notification control unit outputs a ventilation warning before a predetermined ventilation preparation time in consideration of a time required for ventilation.
삭제delete 제1항에 있어서,
직접 실내 공기의 이산화탄소 농도를 센싱하는 이산화탄소 농도 센서
를 더 포함하는 환기 알림 장치.
The method of claim 1,
Carbon dioxide concentration sensor that directly senses the carbon dioxide concentration of indoor air
Ventilation notification device further comprising a.
제6항에 있어서,
특정 시점의 상기 이산화탄소 농도 센서의 측정값과, 상기 이산화탄소 농도 센서의 지연 시간 만큼 상기 특정 시점 이전 시점의 이산화탄소 농도 산출값을 비교하여, 이산화탄소 농도 산출을 위한 수학식의 기울기 파라미터를 보정하는 파라미터 보정부
를 더 포함하는 환기 알림 장치.
The method of claim 6,
A parameter correction unit that compares the measured value of the carbon dioxide concentration sensor at a specific point in time and the calculated value of the carbon dioxide concentration at a time before the specific point by a delay time of the carbon dioxide concentration sensor, and corrects a slope parameter of an equation for calculating the carbon dioxide concentration
Ventilation notification device further comprising a.
제6항에 있어서,
상기 알림 제어부는, 상기 이산화탄소 농도 센서 및 수학식에 따른 실내 이산화탄소 농도 산출부에서 생성한 2 농도 값들 중 하나가 기준치를 넘으면 환기 필요를 경고(alarm)하는 환기 알림 장치.


The method of claim 6,
The notification control unit, when one of the two concentration values generated by the carbon dioxide concentration sensor and the indoor carbon dioxide concentration calculation unit according to the equation exceeds a reference value, a ventilation notification device to alert (alarm) the need for ventilation.


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