KR20140036292A - 지붕을 관리하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

지붕을 관리하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20140036292A
KR20140036292A KR1020147000065A KR20147000065A KR20140036292A KR 20140036292 A KR20140036292 A KR 20140036292A KR 1020147000065 A KR1020147000065 A KR 1020147000065A KR 20147000065 A KR20147000065 A KR 20147000065A KR 20140036292 A KR20140036292 A KR 20140036292A
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KR1020147000065A
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프랭크 더블유 클링크
존 에스 에드워즈
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/02—Roof ventilation
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
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Abstract

빌딩 내의 비공조된 공간과 선단을 덮는 제1 및 제2 데크를 갖는 지붕 관리용 시스템으로서, 상기 시스템은 선단을 향하여 제1 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제1 채널 및 선단을 향하여 제2 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제2 채널을 갖는다. 시스템은 선단 근처에 배열된 라우터를 추가로 포함하고, 상기 라우터는 공기가 복수의 방향들 중 하나의 방향으로 선택적으로 유도되도록 제1 채널로부터 선단으로 유동할 수 있게 한다.

Description

지붕을 관리하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MANAGEMENT OF A ROOF}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 이의 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2011년 6월 7일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/494,266호의 이익을 주장한다.
본 개시는 일반적으로 빌딩용 제품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 예컨대, 빌딩 내에서 공기유동, 열 부하, 및 환경 조건과 같은 부하 및 조건을 관리하기 위한 시스템, 구성요소, 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 경사 지붕(pitched roof)은 예컨대, 비공조된 공간 또는 "애틱"을 덮는 지붕판 또는 "데크" 상에 존재하는 기와(tile) 또는 지붕널(shingle)과 같은 보호 덮개를 포함한다. 애틱은 애틱 아래의 공조된 생활 공간에 대한 완충부로서 제공될 수 있다. 애틱의 온도가 외부 주변 공기 온도이거나 또는 이에 근접하도록 환기(ventilation)의 사용을 통하여 애틱의 온도를 유지하려는 시도가 바람직할 수 있다.
이러한 환기는 소피트 벤트(soffit vent) 및 지붕 또는 용마루 벤트(ridge vent)를 사용하여 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 벤트가 포함될지라도, 이러한 벤트는 주택이 낡음에 따라 바람직하지 못하고 및/또는 기능저하될 수 있다. 그 결과, 지붕은 하절기에 공조된 생활 공간 내에서 원치 않는 열적 열 부하(열 취득)가 발생될 수 있고, 동절기 동안에 공조된 생활 공간 내에서 열적 열의 제거(열 손실)가 발생될 수 있다.
게다가, 많은 열 부하는 빌딩 내에서, 특히 높은 정도의 태양 방사를 수용하는 남쪽 온대 기후에서, 높은 냉각 에너지 비용을 야기할 수 있는 "복사" 열에 의해 야기될 수 있다. 지붕에 인접하거나 또는 지붕 아래의 공간에서의 공기 온도가 지붕에 의한 태양 에너지 흡수로 인해 대략 22℃ (40℉) 이상만큼 주변 외부 공기 온도를 초과하는 것은 드물지 않다. 이는 빌딩의 생활 공간을 안락한 생활 온도로 냉각시키기 위하여 상당한 에너지 비용을 야기할 수 있다. 대부분의 주택은 복사 열을 관리 또는 감소시키기 위한 해결방법을 갖지 않고 있다.
또한, 더 추운 기후에서 통상적인 지붕은 소피트로부터 선단 출구로의 바람직하지 못한 공기 유동을 가질 수 있어서 하부 처마 영역에서 얼음의 생성 또는 "아이스 댐(ice dam)"을 야기할 수 있다. 지붕에 눈이 있고 공조된 공간의 열적 열의 제거(열 손실) 시에 아이스 댐이 형성되거나, 또는 눈이 덮이지 않은 지붕의 부분에 의해 흡수된 태양열 획득(solar gain)으로부터의 열이 지붕 상의 눈을 녹인다. 형성된 물은 지붕으로부터 0℃ (32℉)(대개 저녁에) 미만의 지붕의 하부 부분으로 하향 이동하고, 물은 재차 동결된다. 얼음은 그 뒤에 서서히 형성되는 작은 댐을 형성하고, 결국 물은 댐의 후방에 형성될 수 있다. 이 후방에 형성된 물은 그 뒤에 지붕널 아래로 이동할 수 있으며, 하부 공간 내로 샐 수 있다. 더 추운 기후에서 열악한 비공조된 공간 환기는 또한 지붕의 하측에서 형성되는 결빙과 응축의 발생을 야기할 수 있다.
본 개시는 지붕 시스템에 의한 또는 이 내에서의 공기유동, 지붕 시스템의 열적 열 부하 및 열 손실, 빌딩 내에서 공조된 및/또는 비공조된 공간의 온도 및 빌딩 내에서 공조된 및/또는 비공조된 공간의 환기를 관리하기 위한 시스템, 구성요소, 및 방법을 제공한다. 본 개시의 주안점은, 이의 다양한 조합으로, 장치 또는 방법의 형태로, 실시 형태들의 하기 나열을 포함할 수 있다:
1. 빌딩 내의 비공조된 공간과 선단(peak)을 덮는 제1 및 제2 데크를 갖는 지붕에 대한 열 부하 관리용 시스템으로서, 상기 시스템은
선단을 향하여 제1 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제1 채널 및 선단을 향하여 제2 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제2 채널; 및
선단 근처에 배치된 라우터(router) - 상기 라우터는 공기가 복수의 방향들 중 하나의 방향으로 선택적으로 유도되도록 제1 채널로부터 선단으로 유동할 수 있게 함 - 를 포함하는 시스템.
2. 제1 실시 형태에 있어서, 복수의 방향은
대기 내로 및 선단에 포함된 선단 벤트로부터 외부로,
제2 채널로,
제1 채널에 대해 후방으로,
비공조된 공간 내로,
열 회수 유닛 내로,
에어 메이크-업 유닛 내로, 및
이의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 시스템.
3. 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 시스템 내에서 사용하기 위한 지붕 용품으로서, 지붕 용품은 지붕 용품이 제1 데크 상에 배열될 때 지붕 용품 채널이 제1 채널의 적어도 일부를 형성하도록 몸체 및 몸체 내에 형성된 지붕 용품 채널을 포함하는 지붕 용품.
4. 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 시스템 내에서 사용하기 위한 지붕 덮개로서, 지붕 덮개는 복수의 지붕 용품을 포함하고, 복수의 지붕 용품이 제1 데크 상에 배열될 때 제1 데크 상에 배열된 복수의 지붕 용품의 지붕 용품 채널이 제1 채널의 적어도 일부를 공동으로 형성하고, 복수의 지붕 용품이 제2 데크 상에 배열될 때 제2 데크 상에 배열된 복수의 지붕 용품의 지붕 용품 채널이 제2 채널의 적어도 일부를 공동으로 형성하도록 각각의 지붕 용품이 몸체 및 상기 몸체 내에 형성된 지붕 용품 채널을 포함하는 지붕 덮개.
5. 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 데크 상에 형성된 덮개를 추가로 포함하고, 제1 채널은 제1 데크 상에 형성된 덮개 내에 형성되며, 제2 채널은 제2 데크 상에 형성된 덮개 내에 형성되는 시스템.
6. 제1 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 데크 상에 형성된 덮개를 추가로 포함하고, 제1 채널은 제1 데크와 제1 데크 상에 형성된 덮개의 중간에 형성되며, 제2 채널은 제2 데크와 제2 데크 상에 형성된 덮개의 중간에 형성되는 시스템.
7. 제4 실시 형태 내지 제6 실시 형태 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 덮개 내에 포함된 하나 이상의 벤트를 추가로 포함하고, 벤트는 제1 채널로부터 덮개의 상부 표면까지 조작가능하게 연장되는 시스템.
8. 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에 있어서, 제1 채널과 제2 채널은 각각 제1 데크와 제2 데크 위에 배치되는 시스템.
9. 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태에 있어서, 제1 채널과 제2 채널은 각각 제1 데크와 제2 데크 아래에 배치되는 시스템.
10. 제1 실시 형태 내지 제9 실시 형태 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 라우터는 선형 액추에이터인 시스템.
11. 제1 실시 형태 내지 제10 실시 형태 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 벤트가 개방 시에 공기가 제1 채널 내로 유입되거나 또는 이로부터 배출될 수 있도록 제1 데크의 하부 단부 근처에 선택적으로 개방가능하고 밀폐가능한 벤트를 추가로 포함하는 시스템.
12. 제1 실시 형태 내지 제11 실시 형태 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 벤트가 개방 시에 공기가 제2 채널 내로 유입되거나 또는 이로부터 배출될 수 있도록 제2 데크의 하부 단부 근처에 선택적으로 개방가능하고 밀폐가능한 벤트를 추가로 포함하는 시스템.
13. 제1 실시 형태 내지 제12 실시 형태 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 채널과 제2 채널들 중 하나 이상의 채널 내에서 공기의 움직임을 야기하기 위한 공기 움직임 구성요소를 추가로 포함하는 시스템.
14. 제13 실시 형태에 있어서, 공기 움직임 구성요소는 팬인 시스템.
15. 제13 실시 형태 또는 제14 실시 형태에 있어서, 공기 움직임 구성요소는 공기를 밀어 내고 끌어 당기도록 구성되는 시스템.
16. 제1 실시 형태 내지 제15 실시 형태 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제1 데크 또는 제2 데크들 중 하나 이상의 데크와 함께 형성된 하나 이상의 센서를 추가로 포함하는 시스템.
17. 제16 실시 형태에 있어서, 하나 이상의 센서는 온도 센서, 습도 센서, 열 유동 센서, 충격 센서, 화재 센서, 및 일산화탄소 센서, 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 센서를 포함하는 시스템.
18. 제2 실시 형태 내지 제17 실시 형태 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 열 회수 유닛은 드라이어를 포함하는 시스템.
19. 제1 실시 형태 내지 제18 실시 형태 중 어느 한 실시 형태의 시스템을 사용하여 열 부하를 제거하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 대기 내로 선단 벤트로부터 외부로 유도되는 방법.
20. 제1 실시 형태 내지 제19 실시 형태 중 어느 한 실시 형태의 시스템을 사용하여 열 부하를 수집하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 비공조된 공간 내로 유도되는 방법.
21. 제1 실시 형태 내지 제20 실시 형태 중 어느 한 실시 형태의 시스템을 사용하여 제2 데크를 가열하기 위하여 제1 데크로부터의 열 부하를 이용하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 제2 채널로 유도되는 방법.
22. 제7 실시 형태의 시스템을 사용하여 지붕 덮개를 송풍하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 제1 채널에 대해 후방으로 및 덮개 내에 포함된 하나 이상의 벤트로부터 외부로 유도되는 방법.
23. 제1 실시 형태 내지 제22 실시 형태 중 어느 한 실시 형태의 시스템을 사용하여 공조된 공간을 가열하기 위하여 제1 데크로부터의 열 부하를 사용하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 열 회수 유닛으로 유도되는 방법.
24. 빌딩 패널에 대한 열 부하 관리용 시스템으로서, 상기 시스템은
패널의 상부 단부를 향하여 패널의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제1 채널; 및
패널의 상부 단부 근처에 배치된 라우터 - 상기 라우터는 복수의 방향들 중 하나의 방향으로 선택적으로 유도되도록 제1 채널로부터 패널의 상부 단부로 공기를 유동할 수 있게 함 - 를 포함하는 시스템.
25. 제24 실시 형태에 있어서, 패널은 지붕 데크를 포함하는 시스템.
26. 제24 실시 형태에 있어서, 패널은 벽을 포함하는 시스템.
27. 빌딩 내의 비공조된 공간과 선단을 덮는 제1 및 제2 데크를 갖는 지붕에 대한 열 부하 관리용 시스템으로서, 상기 시스템은
선단을 향하여 제1 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제1 채널 및 선단을 향하여 제2 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제2 채널; 및
제1 데크의 하부 단부 근처에 배치된 라우터 - 상기 라우터는 대기 내로 및 제1 데크의 하부 단부 근처에 포함된 벤트로부터 외부로, 제1 채널에 대해 후방으로, 비공조된 공간 내로, 열 회수 유닛 내로, 에어 메이크-업 유닛 내로, 및 이의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 복수의 방향들 중 하나의 방향으로 선택적으로 유도되도록 제1 채널로부터 제1 데크의 하부 단부로 공기를 유동할 수 있게 함 - 를 포함하는 시스템.
도면의 설명
본 개시는 첨부 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 고려하면 더 완전하게 이해할 수 있다.
<도 1>
도 1은 통상적인 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 2>
도 2는 본 개시의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 3a>
도 3a는 본 개시의 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 3b>
도 3b는 도 3a의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 4a>
도 4a는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 4b>
도 4b는 도 4a의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 5a>
도 5a는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 5b>
도 5b는 도 5a의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 6a>
도 6a는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 6a>
도 6b는 도 6a의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 7a>
도 7a는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 7b>
도 7b는 도 7a의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 8a>
도 8a는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 8b>
도 8b는 도 8a의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 9a>
도 9a는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 9b>
도 9b는 도 9a의 지붕 시스템의 도식적 측면도.
<도 10a 내지 도 10f>
도 10a 내지 도 10f는 다양한 형상의 본 개시의 지붕 선단 에어 라우터의 도식적 측면도.
<도 11a>
도 11a는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
<도 11b>
도 11b는 본 개시의 실시 형태의 소피트 벤트(에어 라우터)의 확대된 도식적 도면.
<도 12>
도 12는 본 개시의 추가 실시 형태의 지붕 시스템의 도식적 사시도.
전술된 도면들이 개시된 발명의 요지의 실시 형태를 나타낼지라도, 다른 실시 형태가 또한 본 개시에서 주지된 것들과 같이 고려된다. 모든 경우에, 본 개시는 개시된 발명 요지를 제한하는 것이 아니라 단지 대표적인 것으로서 제시하고 있다. 도면은 개략적인 표현이며, 그 때문에 상이한 구조물의 구성은 물론 그의 상대 치수는 단지 예시를 위한 것이다. 많은 수정 및 실시 형태가 당업자에 의해 인식될 수 있으며, 이러한 수정 및 실시 형태는 본 발명의 사상과 범위 내에 속한다.
[발명의 상세한 설명]
본 개시는 대체로 지붕 시스템 및 이러한 지붕 시스템을 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 개시의 다양한 예시적 실시 형태에 대해 이제부터 도면을 구체적으로 참조하여 기술할 것이다. 본 개시의 실시 형태는 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경을 취할 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시 형태가 하기의 기술된 예시적 실시 형태로 한정되지 않고 특허청구범위 및 그의 임의의 균등물에 기재된 한정에 의해 규정되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 다양한 양태들의 이해는 하기 제공된 실시예의 논의를 통하여 얻어질 것이다.
하기의 설명은 도면을 참조하여 파악되어야 하며, 이들 도면에서 여러 도면의 유사한 요소들은 유사한 방식으로 번호가 매겨져 있다. 반드시 척도에 맞게 도시될 필요는 없는 도면이 소정의 예시적인 실시예들을 도시하고 있으며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 구성, 치수 및 재료의 예들이 다양한 요소들에 대하여 도시되었으나, 당해 분야의 숙련자는 제공된 예들의 대부분은 활용될 수 있는 적당한 대안을 가짐을 알게 될 것이다.
달리 나타내지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 특징부의 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수는 모든 경우 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 개시된 수치 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함하며(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시 형태를 포함한다. 예를 들어, "층"에 대한 언급은 1개, 2개 또는 이를 초과하는 층들을 갖는 실시 형태들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"이라는 용어는 일반적으로 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 이용된다.
용어 "중합체"는 중합체, 공중합체(예를 들어, 2개 이상의 상이한 단량체들을 사용하여 형성된 중합체), 올리고머 및 이들의 조합뿐만 아니라 혼화 가능한 블렌드로 형성될 수 있는 중합체, 올리고머 또는 공중합체를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 추가로, 용어 "애틱" 및 "비공조된 공간"은 본 명세서에서 상호호환적으로 사용된다.
도 1을 참조하면, 통상적인 지붕(10)은 일반적으로 소피트(soffit, 14)와 지붕 선단(roof peak) 또는 용마루(ridge)(16) 사이에서 연장되는 하나 이상의 지붕 부분(12)을 포함한다. 지붕(10)은 예컨대, 비공조된 공간 또는 애틱(attic, 22)을 덮는 지붕판(roof board) 또는 데크(20) 상의 콘크리트 또는 진흙 기와 또는 아스팔트 지붕널(asphalt shingles)과 같은 보호 덮개(18)를 포함한다. 애틱(22)은 애틱 아래의 거주 공간(24)에 대한 완충부(buffer)로서 제공될 수 있다. 지붕(10)은 소피트 상에 벤트(26) 및 또한 지붕(도시되지 않음) 상의 벤트 및/또는 용마루 벤트(28)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 실시 형태에 따르는 지붕 시스템(110)은 지붕판 또는 데크(120)를 각각 갖는 하나 이상의 지붕 부분(112), 소피트 덕트 또는 벤트(126)(벤트(126)는 에어 라우터를 포함할 수 있음)를 갖는 소피트(114), 지붕 선단 또는 용마루(116), 및 예컨대 데크(120) 상의 콘크리트 또는 진흙 기와 또는 아스팔트 지붕널과 같은 보호 덮개(118)를 포함할 수 있다. 지붕 시스템(110)은 하나 이상의 수동 또는 능동 지붕 관리 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 구성요소는 예를 들어, 소피트 벤트(126)의 상부 및/또는 하부 상의 벤트 개방/밀폐 구성요소(130), 하나 이상의 블로워 또는 팬(132)(예를 들어, 공기의 움직임, 예컨대 밀어 내고 및/또는 끌어 당기는 다양한 공기의 움직임을 수행하기 위해 사용될 수 있으며 가변 속도/고압 팬과 같이), 지붕 시스템(110) 내에서 공기 유동을 유도하기 위한 하나 이상의 용마루 에어 라우팅 부재 또는 에어 라우터(134)(도 10a 내지 도 10f 참조), 예를 들어, 습도, 온도, 열 유동, 충격, 화재, 및 일산화탄소 센서와 같은 센서 또는 감지 부재(136)를 포함할 수 있다.
실시 형태에서, 센서(136)는 습도, 온도, 열 유동, 충격, 화재, 및 일산화탄소 센서일 수 있다. 다른 센서가 본 개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있는 것으로 당업자에게 인식될 것이다.
지붕 시스템(110)의 실시 형태에서, 보호 덮개(118)는 "상부-데크 지붕 벤팅 용품"이라는 명칭의 PCT 국제 공보 제WO 2012/033816 A1호 및 "상부-데크 지붕 벤팅 용품"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제61/579,297호에 기재된 것과 같이(상기 문헌 둘 모두는 그 전체가 본 명세서에 참조로 인용됨) 소피트 영역으로부터 지붕의 용마루 또는 선단으로 또는 이 근처로 부분적으로 또는 전체적으로 이어져 있는 하나 이상의 채널(119)을 포함하는 지붕 시스템을 포함할 수 있다. 지붕 시스템(110)은 하나 이상의 태양 전지(138)를 추가로 포함할 수 있으며, 지붕 시스템 관리 구성요소 각각은 선택적으로 태양광-발전식일 수 있다. 에어 라우터(134)는 예컨대, 지붕 시스템(110)의 평행한 용마루(116)를 따라 이어지는 하나 이상의 에어 덕트(air duct)일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 덕트의 단면 및/또는 형상은 크기 및 형상이 변화할 수 있다. 다른 재료가 사용될 수 있는 것으로 당업자에게 인식될 수 있을지라도, 에어 라우터(134)의 재료는 예를 들어, 경량, 비-부식 금속 및/또는 다양한 저-고 온도 중합체를 포함하는 임의의 다수의 재료일 수 있다. 전기-작동식 선형 액추에이터가 에어 라우터(134)의 다양한 밸브 포트를 형성하기 위해 포함될 수 있다. 에어 라우터(134) 내에서 사용될 수 있는 다른 기계식 게이팅(mechanical gating) 방법이 고려된다. 소프트웨어로부터의 출력은 에어 라우터(134)를 통하여 자연 및 또는 강제 공기 유동이 가능하도록 각각의 게이트를 밀폐 또는 개방할 수 있다. 지붕 시스템(110)과 연계된 기후대 위치와 이차 작업에 따라, 에어 라우터(134)는 다수의 포트를 가질 수 있다. 6개 초과의 포트 또는 4개 미만의 포트를 포함하는 다른 에어 라우터(134) 구성이 고려될지라도 4-웨이 및 6-웨이 포트에 대한 예시가 도시된다.
실시 형태의 지붕 시스템(110)은 지붕 시스템 관리 구성요소를 제어하고 빌딩의 열 에너지 관리의 추가 최적화를 가능하게 하는 제어부(예를 들어, 도시되지 않은 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함함)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비공조된 애틱 공간의 온도 및 상대습도/노점 온도는 지붕 시스템을 사용하여 자동으로 공기 유동 움직임을 야기할 수 있다. 게다가, 구조물 환기는 열/차가운 공기를 차단하거나 또는 기계식 장치에 대해 공기 유동 움직임을 유발시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 실시 형태에서, 복사 에너지가 지붕 시스템(110)의 우측 지붕 부분(112)에 충돌하는 것으로 도시된다. 예컨대, 가온된 공기가 배출되는 지점에 포함된 채널 또는 채널(119)들을 통하여 지붕 시스템(110)의 지붕 부분(112) 둘 모두로부터 용마루(116)까지 가온된 공기를 유도하는, 에어 라우터(134)의 위치(1, 2, 5, 6)가 개방될 수 있다(도 10a 참조). 일반적으로 에어 라우터(134)는 실질적으로 용마루(116)의 전체 길이를 따라 연장된다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제2 실시 형태에서, 복사 에너지가 지붕 시스템(110)의 우측 지붕 부분(112)에 충돌하는 것으로 도시된다. 우측 지붕 부분(112) 상의 블로워(132)는 소피트 공기를 밀어 내도록 설정될 수 있으며, 좌측 지붕 부분(112) 상의 블로워(132)는 가온된 공기를 끌어 당기도록 설정될 수 있다. 에어 라우터(134)의 위치(2, 5)는 개방될 수 있다(도 10b 참조). 가온된 공기는 그 뒤에 가온된 우측 지붕 부분으로부터 더 냉각된 좌측 지붕 부분으로 유도된다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제3 실시 형태에서, 하부-데크 해결방법을 사용하여 공기를 지붕의 더 냉각된 측면으로 보내기 위하여, 우측 지붕 부분(112) 상의 블로워(132)는 소피트 공기를 밀어 내도록 설정될 수 있고, 좌측 지붕 부분(112) 상의 블로워(132)는 공기를 끌어 당기도록 설정될 수 있다. 에어 라우터(134)의 위치(2, 4)는 개방될 수 있다(도 10c 참조). 공기는 그 뒤에 우측 지붕 부분(112)으로부터 좌측 지붕 부분(112)으로 유도된다. 공기는 그 뒤에 보호 덮개(118)가 제공되거나 또는 이 내에 제공된 채널(119)을 통하여 밀어 내진다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제4 실시 형태에서, 에어 라우터(134)의 모든 위치가 밀폐될 수 있고(도 10d 참조), 우측 및 좌측 블로워(132)는 예를 들어, 가변 블로워 속도를 이용하여 외부 공기를 끌어 당기도록 설정될 수 있다. 이에 따라 공기는 보호 덮개(118) 내에 포함된 벤트(도시되지 않음)를 통하여 지붕 시스템(110) 상으로 불어내질 것이다. 이 구성은 예를 들어, 지붕 시스템(110)으로부터 물, 눈, 또는 다른 잔해(예컨대, 잎사귀)를 불어내는 것이 요구될 때 유용할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제5 실시 형태에서, 복사 에너지가 지붕 시스템(110)의 우측 지붕 부분(112)에 충돌하는 것으로 도시된다. 이 실시 형태에서, 에어 라우터(134)의 위치(2, 3)는 개방될 수 있으며(도 10e 참조), 소피트 덕트(에어 라우터) 및 블로워/팬은 강제 공기 대류 방향(밀어 내거나 또는 끌어 당김), 소피트 및 애틱 영역에서 자연 대류, 및 밸런스 시스템 환기를 위한 소프트웨어를 통하여 제어된다. 좌측 및 우측 블로워(132)는 보호 덮개를 이용하거나 또는 이 내에 포함된 채널(119)을 통하여 가온된 공기를 재순환시키도록 설정될 수 있다. 비공조된 공간은 계절에 따라 가온된 공기 또는 차가운 공기를 수용하기 위한 완충부로서 사용될 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제6 실시 형태에서, 한랭 기후의 경우에, 복사 에너지가 지붕 시스템(110)의 우측 지붕 부분(112)에 충돌하는 것으로 도시된다. 이 실시 형태에서, 에어 라우터(134)의 위치(2, 3, 4, 5)는 개방될 수 있으며(도 10f 참조), 소피트 덕트(에어 라우터) 및 블로워/팬은 강제 공기 대류 방향(밀어 내거나 또는 끌어 당김), 소피트 및 애틱 영역에서 자연 대류, 및 밸런스 시스템 환기를 위한 소프트웨어를 통하여 제어된다. 좌측 블로워(132)는 선택적으로 소피트 공기를 밀어 내도록 설정될 수 있으며, 우측 블로워(132)는 소피트 공기를 밀어 내도록 설정될 수 있다. 새로운 공기가 홈 에어 메이크-업 유닛(home air make-up unit, 140) 내로 유동하도록 유도되고, 이전의 공기는 유닛(140)으로부터 외부로 유동한다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제7 실시 형태에서, 온난 기후의 경우에, 복사 에너지가 지붕의 우측 지붕 부분에 충돌하는 것으로 도시된다. 이 실시 형태에서, 에어 라우터(134)의 위치(2, 3, 4, 5)는 개방될 수 있으며(도 10f 참조), 소피트 덕트(에어 라우터) 및 블로워/팬은 강제 공기 대류 방향(밀어 내거나 또는 끌어 당김), 소피트 및 애틱 영역에서 자연 대류, 및 밸런스 시스템 환기를 위한 소프트웨어를 통하여 제어된다. 좌측 블로워(132)는 선택적으로 소피트 공기를 밀어 내도록 설정될 수 있으며, 우측 블로워(132)는 소피트 공기를 밀어 내도록 설정될 수 있다. 새로운 공기가 유닛(140) 내로 유동하도록 유도되고, 이전의 공기는 유닛(140)으로부터 외부로 유동한다.
도 10a 내지 도 10f를 참조하면, 도 3 내지 도 9에 관해 도시 및 기재된 각각의 실시 형태에 대한 다양한 에어 라우터(134) 구성이 도식적으로 도시된다.
도 11a 내지 도 11b를 참조하면, 소피트 덕트(에어 라우터)가 도시된다. 제1 구성에서, 소피트 덕트는 예컨대 공기 유동을 위한 채널(119)에 대해 전기-작동식 "에어 게이트 또는 선형 액추에이터"와 같이 제1 게이트(140)를 개방함으로써 개방될 수 있다. 각각의 블로워를 통한 강제 대류의 경우 하부 또는 밀폐된 게이트 내의 자연 대류에 대하여 게이트가 개방되는 것으로 도시된다. 또 다른 실시 형태에서, 제2 게이트(142), 예컨대 전기-작동식 "측면 게이트"는 하부 데크 공기 유동 관리를 위해 개방될 수 있다.
도 12를 참조하면, 실시 형태에서, 블로워(144)는 애틱(122) 내에 위치 또는 배치될 수 있고, 예컨대 덕트워크(ductwork, 146)를 통하여 에어 라우터(134) 및 에어 게이트(140)와 유체 (공기) 연통될 수 있으며, 선택적으로 예를 들어, 도 3 내지 도 9에 관해 전술된 바와 같이 지붕 시스템(10)에 의한 또는 이 내에서의 공기유동, 지붕 시스템(10)의 주변 열 부하, 빌딩 내에서 공조된 및/또는 비공조된 공간의 온도, 및 빌딩 내에서 공조된 및/또는 비공조된 공간의 환기를 관리하기 위하여 제2 에어 게이트(142)와 유체 (공기) 연통될 수 있다. 이렇게 하기 위해, 블로워(144)는 에어 라우터(134) 및 에어 게이트(140), 및 선택적으로 어떠한 결과가 요구되는지에 따라 제2 에어 게이트(142)로부터 또는 이에 공기를 선택적으로 밀어 내고 및/또는 끌어 당기도록 제어될 수 있다.
실시 형태에서, 도 3 내지 도 9 및 도 11에 도시된 것들과 같이, 예컨대, 데크의 경사면까지 연장되는 상부-데크 보호 덮개 내에 포함된 것들과 같이 채널(119)은 도 10a 내지 도 10f에 도시된 바와 같이 예컨대 에어 라우터(134)의 #2 포트(우측) 또는 #5 포트(좌측)와 같이 공기 라우터(134) 상의 전용 포트와 정합되거나 또는 이와 정렬된다.
본 발명의 실시 형태는 본 명세서에 기술된 특정의 실시예에 제한되는 것으로 생각되어서는 안되며, 오히려 첨부된 특허청구범위에 명백하게 기술된 본 발명의 모든 태양을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서의 개관시, 본 발명의 실시 형태에 적용될 수 있는 다양한 변형, 등가의 공정뿐만 아니라, 다수의 구조는 본 발명의 실시 형태와 관계된 당업자에게 쉽게 자명해질 것이다.

Claims (27)

  1. 빌딩 내의 비공조된 공간과 선단(peak)을 덮는 제1 및 제2 데크를 갖는 지붕 관리용 시스템으로서, 상기 시스템은
    선단을 향하여 제1 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제1 채널 및 선단을 향하여 제2 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제2 채널; 및
    선단 근처에 배치된 라우터(router) - 상기 라우터는 공기가 복수의 방향들 중 하나의 방향으로 선택적으로 유도되도록 제1 채널로부터 선단으로 유동할 수 있게 함 - 를 포함하는 지붕 관리용 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 방향은
    대기 내로 및 선단에 포함된 선단 벤트(peak vent)로부터 외부로,
    제2 채널로,
    제1 채널에 대해 후방으로,
    비공조된 공간 내로,
    열 회수 유닛 내로,
    에어 메이크-업 유닛 내로, 및
    이의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항의 시스템 내에서 사용하기 위한 지붕 용품으로서, 지붕 용품이 제1 데크 상에 배열될 때 지붕 용품 채널이 제1 채널의 적어도 일부를 형성하도록 몸체 및 몸체 내에 형성된 지붕 용품 채널을 포함하는 지붕 용품.
  4. 제1항 또는 제2항의 시스템 내에서 사용하기 위한 지붕 덮개로서, 지붕 덮개는 복수의 지붕 용품을 포함하고, 복수의 지붕 용품이 제1 데크 상에 배열될 때 제1 데크 상에 배열된 복수의 지붕 용품의 지붕 용품 채널이 제1 채널의 적어도 일부를 공동으로 형성하고, 복수의 지붕 용품이 제2 데크 상에 배열될 때 제2 데크 상에 배열된 복수의 지붕 용품의 지붕 용품 채널이 제2 채널의 적어도 일부를 공동으로 형성하도록, 각각의 지붕 용품이 몸체 및 상기 몸체 내에 형성된 지붕 용품 채널을 포함하는 지붕 덮개.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 및 제2 데크 상에 형성된 덮개를 추가로 포함하고, 제1 채널은 제1 데크 상에 형성된 덮개 내에 형성되며, 제2 채널은 제2 데크 상에 형성된 덮개 내에 형성되는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 데크 상에 형성된 덮개를 추가로 포함하고, 제1 채널은 제1 데크와 제1 데크 상에 형성된 덮개의 중간에 형성되며, 제2 채널은 제2 데크와 제2 데크 상에 형성된 덮개의 중간에 형성되는 시스템.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 덮개 내에 포함된 하나 이상의 벤트를 추가로 포함하고, 벤트는 제1 채널로부터 덮개의 상부 표면까지 조작가능하게 연장되는 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 채널과 제2 채널은 각각 제1 데크와 제2 데크 위에 배치되는 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 채널과 제2 채널은 각각 제1 데크와 제2 데크 아래에 배치되는 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 라우터는 선형 액추에이터인 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 벤트가 개방 시에 공기가 제1 채널 내로 유입되거나 또는 이로부터 배출될 수 있도록 제1 데크의 하부 단부 근처에 선택적으로 개방가능하고 밀폐가능한 벤트를 추가로 포함하는 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 벤트가 개방 시에 공기가 제2 채널 내로 유입되거나 또는 이로부터 배출될 수 있도록 제2 데크의 하부 단부 근처에 선택적으로 개방가능하고 밀폐가능한 벤트를 추가로 포함하는 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 채널과 제2 채널들 중 하나 이상의 채널 내에서 공기의 움직임을 야기하기 위한 공기 움직임 구성요소를 추가로 포함하는 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 공기 움직임 구성요소는 팬인 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 공기 움직임 구성요소는 공기를 밀어 내고 끌어 당기도록 구성되는 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 데크 또는 제2 데크들 중 하나 이상의 데크와 함께 형성된 하나 이상의 센서를 추가로 포함하는 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 하나 이상의 센서는 온도 센서, 습도 센서, 열 유동 센서, 충격 센서, 화재 센서, 및 일산화탄소 센서, 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 센서를 포함하는 시스템.
  18. 제2항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 열 회수 유닛은 드라이어를 포함하는 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 시스템을 사용하여 열 부하를 제거하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 대기 내로 선단 벤트로부터 외부로 유도되는 방법.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 시스템을 사용하여 열 부하를 수집하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 비공조된 공간 내로 유도되는 방법.
  21. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 시스템을 사용하여 제2 데크를 가열하기 위하여 제1 데크로부터의 열 부하를 이용하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 제2 채널로 유도되는 방법.
  22. 제7항의 시스템을 사용하여 지붕 덮개를 송풍하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 제1 채널에 대해 후방으로 및 덮개 내에 포함된 하나 이상의 벤트로부터 외부로 유도되는 방법.
  23. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 시스템을 사용하여 공조된 공간을 가열하기 위하여 제1 데크로부터의 열 부하를 사용하기 위한 방법으로서, 제1 채널로부터 선단으로 유동하는 공기는 선택적으로 열 회수 유닛으로 유도되는 방법.
  24. 빌딩 패널을 갖는 빌딩의 관리용 시스템으로서, 상기 시스템은
    패널의 상부 단부를 향하여 패널의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제1 채널; 및
    패널의 상부 단부 근처에 배치된 라우터 - 상기 라우터는 복수의 방향들 중 하나의 방향으로 선택적으로 유도되도록 제1 채널로부터 패널의 상부 단부로 공기를 유동할 수 있게 함 - 를 포함하는 빌딩 관리용 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 패널은 지붕 데크를 포함하는 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 패널은 벽을 포함하는 시스템.
  27. 빌딩 내의 비공조된 공간과 선단을 덮는 제1 및 제2 데크를 갖는 지붕 관리용 시스템으로서, 상기 시스템은
    선단을 향하여 제1 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제1 채널 및 선단을 향하여 제2 데크의 하부 단부 근처로부터 연장되는 제2 채널; 및
    제1 데크의 하부 단부 근처에 배치된 라우터 - 상기 라우터는 대기 내로 및 제1 데크의 하부 단부 근처에 포함된 벤트로부터 외부로, 제1 채널에 대해 후방으로, 비공조된 공간 내로, 열 회수 유닛 내로, 에어 메이크-업 유닛 내로, 및 이의 임의의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 복수의 방향들 중 하나의 방향으로 선택적으로 유도되도록 제1 채널로부터 제1 데크의 하부 단부로 공기를 유동할 수 있게 함 - 를 포함하는 시스템.
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