KR20180051527A - 환경의 내외부 공기의 환기 및 생물학적 정화 모듈, 및 관련 방법 - Google Patents

환경의 내외부 공기의 환기 및 생물학적 정화 모듈, 및 관련 방법 Download PDF

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KR20180051527A
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오리오 디 파오리
마르코 시모네티
안젤리카 모라
모니카 노바라
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폴리테크니코 디 토리노
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Abstract

본 발명은 환경의 실내 및/또는 실외 공기를 정화하기 위한 생물학적 시스템이 구비된 환기 모듈에 관한 것이며, 상기 모듈은 서로 대향하는 제 1 벽(2) 및 제 2 벽(4)으로서, 상기 제 1 및 제 2 벽들 중의 적어도 하나는 광이 투과되는 재료로 이루어진 시트(sheet)로 구성되는, 상기 제 1 벽(2) 및 제 2 벽(4); 상기 제 1 벽(2) 및 상기 제 2 벽(4)에 각각 연결되며 상기 박스 몸체를 측방 폐쇄하도록 구성되는 한 쌍의 측벽(6); 상기 한 쌍의 측벽(6) 및 상기 제 1 벽(2) 및 상기 제 2 벽(4)에 각각 연결되어 저부 및 상부에서 상기 박스 몸체를 폐쇄하는 베이스(3) 및 덮개(5); 바이오 필터(biofilter)(10)가 모듈(1)에 들어가는 유입 공기 흐름(A)을 정화하도록 배치되는 정화 챔버(30); 정화되어야 할 공기 흐름이 상기 정화 챔버(30)에 들어갈 수 있도록 하는 2개의 유입 개구들(8', 8")로서, 상기 개구들(8', 8") 각각은 상기 제 1 벽(2) 및 상기 제 2 벽(4)에 각각 형성되는, 상기 2개의 유입 개구들(8', 8"); 정화된 공기 흐름(P)이 상기 모듈로부터 상기 정화 챔버(30)로 유출될 수 있도록 구성되는 배출 개구(9)를 포함하는 박스 몸체를 포함한다. 상기 모듈은 상기 2개의 유입 개구들(8', 8")로부터 공기를 수용하고, 공기 흐름이 상기 열 교환기로부터 상기 정화 챔버쪽으로 유출되도록 구성되는 열 교환기(20)를 더 포함한다. 또한, 본 발명은 환경의 환기 그리고 환경의 실내 공기 및/또는 그러한 환경에 도입되는 실외 공기의 생물학적 정화를 위한 관련 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 모듈 및 방법은 신규 건축 및 기존 건물의 개량을 위한 주거용, 업무용, 산업용 및 숙박 시설용 건물에 바람직하고 유리하게 사용되며, 본 발명은 특히 오염된 지역에서 사용하기에 적합하다.

Description

환경의 내외부 공기의 환기 및 생물학적 정화 모듈, 및 관련 방법
본 발명은 제 1 항의 전제부에 따른, 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 환경의 환기 및 환경의 실내 공기 및/또는 그러한 환경에 도입된 실외 공기의 생물학적 정화를 위한 방법에 관한 것이다.
현재, 인류 환경을 위한 공기의 처리는 다수의 제안들과 이미 생산된 시스템들을 제공한다. 가장 최근의 해결책들 중 일부는 공기가 흐를 수 있게 한 후에 이 공기가 정화된 공기로서 동일한 환경에 다시 도입되는, 환경 환기를 위한 장치들 내부에 배치되는 공기 정화용 필터로서 이용되는 식물 요소의 사용을 제공하는 것이다.
예를 들어, 특허 US 6197094 B1에는 잎 식물을 담고 있는 투과 요소로 구성되는, 환경의 실내 공기 질을 개선하기 위한 장치가 개시되어 있다. 이 장치가 배치된 환경의 공기는 장치의 상부에서 유입되고, 식물의 잎에 의한 흡수에 의해 오염 물질로부터 정화된 다음, 정화된 공기로서 동일한 환경 내에 다시 도입된다.
또한, 특허 US 8707619 B2에는 식물, 뿌리 및 토양의 잠재력을 실제의 공기 필터로서 사용하여 환경의 공기를 여과할 수 있는 장치가 개시되어 있다. 이러한 해결책은 식물 생존에 필요한 빛을 제공하는 플렉시글라스(Plexiglas)로 부분적으로 이루어지는 하우징을 제공하고, 이 하우징에는 오염된 공기를 위한 유입 개구가 삽입 제공되며, 식물에 의해 오염 물질이 여과되고 나면, 후방 개구로부터 정화된 공기로서 배출된다. 공기가 이동하는 것을 돕기 위해, 양쪽 개구에는 팬이 제공된다.
이러한 해결책들은 환경에 포함된 오염 물질을 흡수하고 이를 정화함으로써 환경 내부의 공기 질을 향상시킬 수는 있지만, 장치가 설치된 환경 내에서 동일한 공기를 재순환시킨다는 단점이 있다. 따라서, 오염 물질로부터 공기를 정화함에 있어서 양호한 효율을 보장하기는 하지만, 이러한 해결책들에 의해 특징지어지는 환경은 인간과 건물 구조에 유해한 박테리아 또는 곰팡이를 회피하기 위해 예를 들어 창문과 같은 실외 환경을 이용하여 공기를 통하게 하는 등의 요소들이 필요하며, 그 결과 탁한 공기를 외부로 방출할 시에 건물의 에너지 손실이 증가하게 된다.
이러한 해결책의 또 다른 단점은 상기 장치가 구비된 환경에서는, 그로부터 분리된 공기 조절 시스템을 제공할 필요가 있으며, 이로 인해 비용 및 설계 복잡성과 관련하여 공기 처리 시스템을 악화시키고, 그것이 설치되는 건물의 에너지-환경 성능을 손상시킨다는 점이다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점들을 극복하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 외부 환경으로부터 실내 환경으로 도입되는 공기를 변경 및 정화 가능하게 하면서, 환경의 실내 공기를 정화할 수 있게 하는 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 건물의 에너지-환경 성능을 최적화하는 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 건물의 공기를 처리하기 위한 시스템의 설계 복잡성 및 비용을 감소시키는 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용시 다기능 특성을 갖는 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈을 제공하여, 신규 건물 및 기존 건물의 개량 모두에 사용될 수 있는 모듈을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 공기 정화의 효율성을 높일 수 있는 상기 모듈을 통한 환경의 환기를 위한 방법 및 환경의 실내 공기 및/또는 그러한 환경에 도입된 실외 공기의 생물학적 정화를 위한 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들은 서로 대향하는 2개의 벽들을 포함하는 박스 몸체를 제공하는 본 발명에 따른, 환경의 실내 공기 및/또는 실외 공기를 정화하기 위한 생물학적 시스템이 구비된 환기 모듈에 의해 달성되며, 이 2개의 벽들 중 적어도 하나의 벽은 광이 투과되는 재료로 이루어진 시트(sheet)로 구성된다. 상기 모듈은 2개의 벽들에 각각 연결되고 박스 몸체를 측방 폐쇄하도록 의도된 한 쌍의 측벽들; 한 쌍의 측벽들 및 2개의 벽들에 각각 연결되어 저부 및 상부에서 박스 몸체를 각각 폐쇄하는 베이스 및 덮개; 바이오 필터(biofilter)가 모듈에 들어가는 공기 흐름을 정화하도록 배치되는 정화 챔버; 정화되어야 할 공기 흐름이 정화 챔버에 들어갈 수 있도록 하며 2개의 벽들 중의 하나에 각각 형성되는 2개의 유입 개구들; 정화된 공기 흐름이 모듈로부터 정화 챔버로 유출될 수 있도록 구성되는 배출 개구를 더 포함한다. 상기 모듈은 2개의 유입 개구들로부터 공기를 수용하고, 공기 흐름이 열 교환기로부터 정화 챔버쪽으로 유출되도록 구성되는 열 교환기를 더 포함한다.
이러한 해결책은 모듈이 설치되는 건물의 내부와 외부 모두에서 공기가 변경될 수 있도록 하며, 창문을 통해 발생하는 열 손실과, 겨울에 고온의 탁한 공기를 배출하고 여름에 저온의 탁한 공기를 배출하는 것으로 인한 갑작스러운 온도 변화를 제거함으로써 건물의 에너지 손실을 최소화할 수 있게 하여, 건물의 실내 환경을 효율적으로 환기시킨다.
또한, 환기 모듈에 통합된 열 교환기의 존재로 인해 실외 환경에서 취해진 공기는, 그것이 도입되는 환경 내에서 일정한 온도로 유지될 수 있게 된다. 이러한 해결책을 통해 건물의 에너지-환경 성능을 최적화할 수 있고, 이것은 실외 공기 오염 물질을 감소시키는데 도움이 되며, 내부에 거주하는 사람들에 대한 더 높은 열-습도 쾌적감을 보장하게 된다. 또한, 이러한 해결책은 단순화되어 있어서, 열 회수(heat recovery)가 있는 환경의 공기 정화, 컨디셔닝 및 변화를 단일 장치 내에 통합할 수 있기 때문에 설계 비용이 절감된다.
특히, 이하의 설명에 개시된 바와 같은 본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 청구항 1에 따른 모듈을 통한, 환경을 환기시키고 환경의 실내 공기 및/또는 그러한 환경에 도입되는 실외 공기를 생물학적으로 정화하는 방법에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 모듈, 방법 및 그 응용의 바람직한 실시예 및 변형 실시예는 종속항의 주제이다.
첨부된 청구범위 모두는 본 명세서의 필수 부분이며, 본 명세서에서 청구되는 기술적 특징 각각은 가능하게는 독립적이고 본 발명의 다른 양태들로부터 독자적으로 사용할 수 있는 것으로 이해된다.
첨부된 청구범위에서 청구되는 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 (예를 들어, 형상, 치수, 배치 및 동등한 기능을 갖는 부분에 대해) 설명 된 것에 다수의 변경을 가할 수 있다는 것은 매우 명백하다.
추가의 유리한 특징들은 한정이 아닌 단지 예로서 제공되는 바람직한, 그러나 배타적이지 않은 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터보다 보다 명확해질 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 제한으로서가 아니라 예로서 제공되는 몇몇 바람직한 실시예들에 의해 이하에서 설명될 것이다. 이들 도면은 본 발명의 상이한 양태들 및 예들을 도시하고 있으며, 적절한 경우, 다른 도면들에서의 동일한 구조, 구성 요소, 재료 및/또는 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈의 응용 시스템의 정면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 모듈의 측 단면도 및 상부 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 모듈이 설치되는 구조물의 실내 환경으로부터의 뷰 및 실외 환경으로부터의 뷰이다.
도 4c 및 도 4d는 본 발명에 따른 모듈의 변형 실시예의 측 단면도 및 상부 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 환경을 환기시키고 공기를 생물학적으로 정화시키기위한 방법의 단계들을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 대한 다양한 변형 및 대안적인 형태가 가능하지만, 예로서 제공되는 일부 비제한적인 실시예들에 대하여 이하 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명을 개시된 특정 실시예들로 제한하려는 의도가 없으며, 반대로, 본 발명의 의도는 청구범위에서 규정되는 본 발명의 범위 내에 있는 모든 수정물, 대안의 구성물 및 균등물을 포함하는 것임을 이해해야 한다.
그러므로, 이하의 설명에서, "예를 들어", "등", "또는"의 사용은 달리 정의되지 않는 한 제한없는 비배타적인 대안을 나타내는 것이고, "또한"의 사용은 달리 정의되지 않는 한 "그 중에서이고, 이에 제한되는 않음"을 의미하고, "포함/구성한다"의 의미는 달리 정의되지 않는 한 "포함/구성하며, 이에 제한되지 않음"을 의미한다.
"상부", "하부", "위", "아래" 등의 언급은 달리 정의되지 않는 한, 장치가 설치된 상태의 작동 조건에 대한 언급으로 의도된 것이다.
도 1은 환경의 실내외 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한, 본 발명에 따른 장치(1)를 포함하는 구조물(100)을 나타낸다. 이 장치는 주거용, 업무용, 산업용 및 숙박 시설용의 구조물, 신규 건축물과 기존 건물의 보수 공사 모두를 위해 바람직하고 유리하게 사용되며, 오염된 지역에서 사용하기에 특히 적절하다.
도 1에 비제한적 방식으로 나타낸 실시예에서, 장치(1)는 구조물(100)의 수직 벽(101)의 두께에 맞춰져서 장치가 설치된 상태로 되며, 이 장치는 구조물(100) 내의 실내 환경(I) 및 구조물(100) 외부의 실외 환경(O)을 규정한다.
본 명세서에서 설명되는 예 및 바람직한 일 실시예에서, 수직 벽(101)은 건물의 둘레 벽이지만, 완전히 유사한 방식으로, 이 장치는 환경 공기와 유체 연통하게 설치된 통로에 대향하는 건물의 수직 벽의 두께에 맞춰질 수 있다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 장치는 모듈식 요소이고, 그 이유는 필요에 따라 동일 벽 및 다른 둘레 벽들 모두에 동일한 타입의 다른 모듈식 요소들(1)을 배치하도록 제공하는 것이 가능하기 때문이며, 예를 들어 건물의 설계 제약 또는 건물이 있는 지역의 오염 물질 양에 따라, 이들의 작동은 서로 독립적이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 모듈(1)은 제 1 벽(2), 제 2 벽(4), 한 쌍의 측벽(6), 베이스(3) 및 덮개(5)를 포함하는 박스 몸체(1a)로 구성되며, 이에 따라 그 내부에 정화 챔버(30)를 포함하는 박스 구조체를 규정한다.
여기에 나타낸 실시예에서, 박스 몸체는 제 1 벽(2) 및 제 2 벽(4), 측벽들(6), 베이스(3) 및 덮개(5)가 용접 또는 나사 결합에 의해 고정되는 복수의 포스트들(7)을 제공하며, 이 포스트들(7)은 바람직하게는 금속 섹션들이다.
보다 상세하게는, 제 1 벽(2) 및 제 2 벽(4)은 서로 평행한 평면 요소들이며, 그들은 각각 구조물(100)의 실외 환경(O) 및 실내 환경(I)을 향하고 있다. 이러한 요소들은 바람직하게는 광(light)이 투과되는 재료로 이루어진, 예를 들어 유리, 플렉시글라스(Plexiglas) 또는 광이 모듈(1) 내부를 통과하는 것을 가능하게 하는 임의의 다른 재료로 이루어진 패널들 또는 시트들을 하우징하도록 의도된, 고정식 프레임 또는 개방 가능한 프레임들을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 실외 환경(O)을 향하는 프레임(2)은 고정되거나 개방 가능할 수 있으며, 실내 환경(I)을 향하는 프레임(1)은, 예를 들어 수동 명령 또는 전기 액추에이터에 의해 개방되어, 모듈(1) 내부에 접근할 수 있다.
한 쌍의 측벽(6)은 박스 몸체(1a)를 측방 폐쇄하기 위한 것이며, 이들 각각은 두 개의 프레임(2, 4)의 각각의 양 단부들에 놓여서, 그것에 수직하게 배치된다. 측벽들(6)은 바람직하게는 절연 특성을 갖는 불투명한 재료로 이루어진 패널들이다. 박스 몸체(1a)는 베이스(3)에 의해 저부가, 그리고 덮개(5)에 의해 상부가 더 폐쇄된다.
변형 실시예에서, 두 개의 측벽(6) 중의 적어도 하나에는 벽(101)에 고정되는 힌지들이 장착되며, 이에 따라 전체 모듈(1)은, 구조물(100)의 실내 환경(I) 또는 실외 환경(O)을 차지하게 되는 개방 위치와, 모듈(1)이 벽(101)에 맞춰 정렬하게 되는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다.
바람직하게는, 모듈(1)은 건물의 벽(101)에 모듈(1)을 설치할 필요성에 따라 변경될 수 있는 상이한 치수들로 제조될 수 있다. 따라서, 모듈(1)은 이미 벽에 존재하는 애퍼처(aperture)들에 용이하게 적응될 수가 있으며, 또는 건물의 상이한 설계 요구들에 적응될 수도 있다.
바람직하게는 모듈(1)의 치수는 최소값 100cm 내지 최대값 150cm 범위의 폭 l, 최소값 120cm 내지 최대값 270cm 범위의 높이 h 및 최소값 40cm 내지 최대값 100cm 범위의 깊이 w에 관해서 변경될 수 있다.
모듈(1)은 볼트 조인트에 의해서 제 1 벽(2) 및 제 2 벽(4)에 고정되는 니스 처리 시트 금속으로 이루어진 커버링(covering), 및 건물의 벽에 고정하기 위한 시스템을 더 구비한다. 특히, 이 커버링은 광이 투과되는 재료로 이루어진 시트들을 커버하지 않도록 두 개의 프레임(2, 4)의 둘레에 존재한다.
저부에 있는 상자 몸체(1a)의 베이스(3)는 컨테이너(300)(여기에 열 교환기(20)가 들어감)를 규정하는 둘레 벽들을 구비하는 챔버(31)를 향하고 있다. 챔버(31)는 베이스(3)의 전체 폭 l에 대해 연장되어 있으며, 둘레 벽들은 실내 환경(I)을 향하는 제 1 면(301) 및 실외 환경(O)을 향하는 제 2 면(302)을 포함한다.
도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 제 1 면(301) 및 제 2 면(302)은 각각 적어도 하나의 개구(8', 8")(본 도면에 도시된 실시예에서는 슬릿을 구비한 포트들)를 구비하고 있으며, 이에 따라 실내 환경(I)(개구(8')로부터 유입) 및 실외 환경(O)(개구(8")로부터 유입)로부터/열 교환기(20) 내부로의 공기 흐름 통로가 정화될 수 있게 한다.
바람직하게는, 열 교환기(20)는 90%가 넘는 효율을 가진 교환기 및 대향류 교환기이며, 교환기가 배치되는 챔버(31) 내부에는 정화될 공기를 흡인하기 위한 시스템이 제공된다.
흡인 시스템(aspirating system)은, 정화되어야 하는 공기 흐름이 흡인되어(도 3a 및 도 3b에서 문자 A로 표시됨) 이를 교환기(20) 내부로 운반하도록 돕는 팬(fan)들을 포함하며, 가능하게는 교환기(20)로부터 정화 챔버(30) 내로의 출력 흡인 흐름(A')을 강제하는 하나 이상의 팬들을 포함한다. 이를 위해, 베이스(3)에는 챔버(31)와 정화 챔버(30) 사이의 유체 연통을 허용하는 개구가 제공된다.
일 실시예에서, 챔버(31)에는 온도 제어 시스템이 더 제공된다. 이러한 시스템은 정화 챔버(30)에 들어가는 정화될 공기 흐름(A')의 온도를 검출하도록 의도된 온도 센서를 포함하며, 하나 이상의 바이-패스 밸브들이 교환기(20) 내에 배치된다.
특히, 모듈(1)의 외부로부터 설정될 수 있는 실내 환경 온도 값에 의해 식별되는 더운 계절에는, 흐름(A)이 실내 온도보다 낮은 온도에 있을 경우, 온도 센서가 실내 환경(I) 및/또는 실외 환경(O)으로부터 흡인되는 공기의 유량에 작용하는 교환기의 바이-패스 밸브들을 구동함으로써, 외부 공기의 자유-냉각 효과를 사용하는 것을 가능하게 한다.
변형 실시예에서, 열 교환기(20)의 바이-패스 밸브들은 정화되어야 하는 공기 흐름(A)의 유량이, 예를 들어 유입 개구들(8', 8")의 섹션들에서 검출된 공기의 유량과 같은 상이한 작동 파라미터들에 따라 조정되는 것을 가능하게 한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 정화 챔버(30) 내부에는, 베이스(3)에 고정된 지지대(15) 상에 놓이는, 컨테이너(11)를 포함하는 바이오 필터(biofilter)(10)가 제공되며, 이 바이오 필터(10)는 기재(substrate)(12)를 담고 있다. 기재는 바람직하게는 정화될 공기 흐름(A')에 존재하는 오염 물질들을 흡수하고 대사시키도록 의도된 미생물들을 함유하는 활성 토양이며, 여기서 하나 이상의 지지체들(13)은 하나 이상의 식물 종들(14)을 지지하도록 설치된다.
컨테이너(11)는 식물 및/또는 기재의 유지 및 교체의 경우에 탈부착 가능하며, 외부 사용자는 프레임(2)이 개방될 시에 거기에 접근할 수 있다. 바람직하게는 지지체(15) 상에 놓인 컨테이너(11)의 표면이 천공됨으로써, 정화 챔버(30)에 들어가서 열 교환기(20)로부터 나오는 정화될 공기 흐름(A')이 기재(12)를 통과 한 이후에 식물(14)에 도달할 수 있게 된다.
식물(14)은 바람직하게는 쥐꼬리망초과(Acanthacee), 용설란과(Agavaceae), 안데리컴과(Anthericaceae), 천남성과(Araceae), 두릅나무과(Araliaceae), 박주가리과(Asclepiadaceae), 파인애플과(Bromeliaceae), 닭의장풀과(Commelinaceae), 유포르비아과(Spurge), 쥐손이풀과(Geraniaceae), 백합과(Liliaceae), 마란타과(Marantaceae), 뽕나무과(Moraceae), 야자나무과(Palmae), 후추과(Piperaceae)를 포함하는 목록에서 선택되는 잎 식물 종이며, 이들의 잎들은 공기 흐름(A')에 포함되어 함께 흐르는 오염 물질 입자들을 포획하는 역할을 한다.
정화 챔버(30)에는 정화 챔버(30) 내로 정화된 공기 흐름(P)이 모듈로부터 빠져나가는 것을 가능하게 하도록 의도된, 배출 개구(9)에 배치된 팬을 포함하는, 바이오 필터(10)로부터 정화된 공기 흐름(P)을 추출하는 시스템이 더 제공된다.
도시된 예에서는, 개구(9)가 박스 몸체(1a)의 벽(4) 상에 얻어지지만, 완전히 유사한 방식으로, 변형 실시예들은 측벽(6) 또는 덮개(5) 상에 배출 개구(9)를 제공할 수 있다. 따라서, 정화된 공기 흐름(P)은 배출 개구(9)를 통과하여, 도면들에 나타내지 않은 적절한 채널들에 의해, 구조물(100)의 실내 환경(I) 내로 운반된다.
모듈(1)은 정화 챔버(30)에 포함된 식물(14)용 관개 시스템을 더 제공한다. 관개 시스템은 식물에게 영양분을 공급하고 잎에 포획된 오염 물질들을 씻어내도록 의도된다. 바람직하게는, 관개 시스템은 정화 챔버(30)의 상부에 고정된 노즐을 갖는 자동 비 관개 시스템(rain irrigation system)이며, 노즐들에 공급하기 위해 저장 탱크(22)로부터 물을 취하는 펌프(21)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 저장 탱크(22)에는, 수위(water level)가 작동 값 범위보다 낮거나 높을 경우, 사용자에게 경고하는 경고등 및/또는 가청 경보에 연결되는, 거기에 포함된 수위를 모니터링하는 센서가 장착된다. 저장 탱크(22)에는 물의 재충전을 용이하게 하기 위해 모듈(1)의 외부로부터 접근 가능한 도어(door)가 더 제공된다.
변형 실시예에서는, 급수를 얻도록 하기 위해, 모듈(1)에 그것이 설치된 구조물의 급수 시스템과 연통하는 차징 덕트(charging duct)에 연결하기 위한 적어도 하나의 개구가 제공되며, 또한 관개 시스템으로의 급수가 조절될 수 있게 하는 조절 밸브들이 더 제공된다.
바람직하게는 정화 챔버(30) 내부 및 컨테이너(11) 아래에는, 적절한 채널들(도면들에 나타내지 않음)을 통해, 모듈(1)이 설치된 건물의 배출 파이프들 또는 거터(gutter) 시스템의 챔버(30) 내에 존재하는 폐수 또는 초과분의 물을 운반하는 세척수(washing water)를 수집하기 위한 빗물 헤드(rain water head)가 제공된다.
정화 챔버(30) 내에 포함된 식물 종의 발달을 촉진하기 위해, 그리고 자연광(natural light)이 없는 경우에도 적절한 광량을 허용하기 위해, 모듈(1)은 조명 제어 시스템을 제공한다. 자연광이 존재하는 이러한 시스템은 예를 들어 자동화된 셔터 시스템들 또는 투과 재료의 시트들을 부분적으로 덮는 다크닝 패널(darkening panel)들에 의해, 태양광의 양이 조절되는 것을 가능하게 한다.
자연광이 없는 경우, 조명 제어 시스템은 모듈 내부에 태양 스펙트럼 소스들의 존재를 제공하고, 그 광도는 수동으로 또는 예를 들어 홈-오토메이션 시스템들에 의해 자동으로 조절 가능하며, 환경 조명 미적 효과용으로 더 기능한다.
본 발명의 다른 양태들로부터 독자적으로 이용 가능한 독립적인 양태는 바로 위에서 설명된 환기 및 정화 모듈을 통해, 바닥, 천장 및 바닥과 천장을 연결하는 둘레 벽들에 의해 구획된 환경을 위한 환기 시스템을 제공한다.
도 5에 도시된 바람직한 실시예에 따르면, 본 방법은 먼저 구조물(100)의 환경의 둘레 벽에, 바이오 필터(10) 및 열 교환기(20)가 구비된, 공기 흐름(A)의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈(1)을 배치하는 단계(단계 100)를 제공한다.
다음으로, 본 방법은 유입 개구들(8',8")을 통해 실내(I) 및/또는 실외(O) 환경으로부터 정화될(A) 공기 흐름을 흡인하는 단계(단계 101)를 제공한다.
다음으로, 본 방법은 흡인된 공기 흐름(A)이 열 교환기(20)를 통해 흐르게 하도록 하는 단계(단계 102)를 제공한다. 이 단계에서는, 알려진 바와 같이, 실외 환경(O)으로부터 유입하는 공기 흐름 및 실내 환경(I)으로부터 유입하는 공기 흐름이 교환기(20)를 통해 열 에너지를 교환함으로써, 교환기(20)로부터의 출력 흐름(A')의 열역학적 특성들을 만들고 모듈(1)의 정화 챔버(30)에 균일하게 들어가게 된다.
이러한 단계는 정화될 공기 흐름(A')이 100 m3/h 내지 300 m3/h, 바람직하게는 200 m3/h의 유량 변수를 갖게 되도록 수행된다.
따라서, 먼저 기재(12)에 존재하는 미생물이 그리고 그 후에 식물(14)의 잎이, 정화될 공기 흐름(A')에 존재하는 오염 물질들을 포획하게 되도록, 공기 흐름(A')이 바이오 필터(10)를 통해 흐르게 된다(단계 103).
특히, 바이오 필터는 황산화물, 질소산화물, VOC, IPA, O3, CO, CO2, PM10 및 PM2,5를 포함하는 목록에 포함되는 오염 물질을 줄이기 위한 것이다. 따라서, 바이오 필터(10)에 의해 정화된 공기 흐름(P)이 그 후에 배출 개구(9)를 통해 모듈(1)로부터 취해지고(단계 104), 이것이 실내 환경(I)에 도입된다.
이 방법은 20% 내지 80%, 바람직하게는 70%의 변수인 오염 물질들의 제거율로 표현되는, 공기 정화의 효율성이 얻어지는 것을 가능하게 한다.
따라서, 이상의 설명으로부터, 환경의 실내 및/또는 실외 공기를 정화하기 위한 생물학적 시스템을 갖춘 환기 모듈 및 그러한 환경에 도입된 공기를 환기시키고 생물학적으로 정화시키는 관련 방법이 어떻게 상기 목적들을 달성할 수 있는지는 명백하다 .
또한, 당업자라면, 이러한 이유로 본 발명의 교시 및 첨부된 청구항들에서 규정되는 보호 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 설명된 해결책에 대한 변경 및 다른 변형을 행할 수 있다는 것이 명백하다.
예를 들어 일 해결책에서, 모듈은 바이오 필터로 사용되는 식물의 생존에 필요한 광을 방출하기 위한 하나의 투과 시트만을 포함할 수 있다. 이러한 해결책은 예를 들어, 모듈이 건물 내의 광의 입구 역할을 하는 것이 아니라, 공기 정화 요소의 역할만을 하게 되는 건물에서 사용될 수 있다. 이 경우, 모듈은 투과 시트가 건물의 외부를 향하도록 장착된다.
도 4c 및 도 4d에 도시된 일 실시예에서, 모듈(1)은, 공기 흐름이 실외 환경(O)으로부터 열 교환기(20) 내로 들어갈 수 있게 하도록 의도된 유입 개구(81) 및 열 교환기(20)로부터의 공기 흐름이 구조물(100)의 실외 환경(O)을 향해 흘러 나갈 수 있게 하도록 의도된 배출 개구(82)를 구비한, 실외 환경(O)을 향하는 벽(2)에 제공된다. 배출 개구(82)는 바람직하게는 열 교환기(20)를 수용하는 챔버(31)에 형성된다. 개구(82)는 예를 들어 모듈(1)의 외부로부터 접근 가능한 슬라이더에 의해 사용자에 의해 구동되는 가동 루버(louver)들이 제공된 그리드와 같이, 그것을 통과하는 공기 흐름의 통로를 제어할 수 있는 조절 요소를 더 구비한다.
이러한 구성은 교환기로부터의 공기 흐름이 정화 챔버(30)에 들어가는 제 1 공기 흐름(A')과, 배출 개구(82)를 통해 모듈의 외부에 있는 실외 환경(O)을 향해 흐르는 제 2 공기 흐름(A")으로 분할될 수 있게 한다.
따라서, 정화 챔버(30)에 들어가는 공기 흐름(A')의 유량을 조절 요소에 의해 감소시키거나 증가시킴으로써, 정화될 공기의 온도를 더 조절할 수 있다.
이러한 유형의 조절은 주로 실내 환경(O)의 공기와 실외 환경(O)의 공기 사이의 급격한 온도 변화로 인해, 공기 흐름(A')이 바이오 필터(10) 및, 그 내부의 사람들(실내 환경(I)에 정화 및 도입될 경우) 모두에 대해 적합하지 않은 온도를 갖게 되는 겨울철 및 여름철에 주로 적용된다.
또한, 이러한 구성은 흡인되는 탁한 공기 흐름의 유량 및 배출 개구(82)를 통해 구조물 밖으로 배출되는 유량을 조절할 수 있기 때문에, 실내 환경(I)에 공기가 통하는 것을 허용한다.

Claims (20)

  1. 환경의 실내외 공기의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈(1)로서,
    - 박스 몸체
    - 열 교환기(20)를 포함하며,
    상기 박스 몸체는,
    서로 대향하는 제 1 벽(2) 및 제 2 벽(4)으로서, 상기 제 1 및 제 2 벽들 중의 적어도 하나는 광이 투과되는 재료로 이루어진 시트(sheet)로 구성되는, 상기 제 1 벽(2) 및 상기 제 2 벽(4),
    상기 제 1 벽(2) 및 상기 제 2 벽(4)에 각각 연결되며 상기 박스 몸체를 측방 폐쇄하기에 적합한 한 쌍의 측벽(6),
    상기 한 쌍의 측벽(6) 및 상기 제 1 벽(2) 및 상기 제 2 벽(4)에 각각 연결되어 저부 및 상부에서 상기 박스 몸체를 각각 폐쇄하는 베이스(3) 및 덮개(5),
    바이오 필터(biofilter)(10)가 모듈(1)에 들어가는 유입 공기 흐름(A)을 정화하도록 배치되는 정화 챔버(30),
    정화되어야 할 공기 흐름이 상기 정화 챔버(30)에 들어갈 수 있도록 하기에 적합한 2개의 유입 개구들(8', 8")로서, 상기 개구들(8', 8") 각각은 상기 제 1 벽(2) 및 상기 제 2 벽(4)에 각각 형성되는, 상기 2개의 유입 개구들(8', 8"),
    정화된 공기 흐름(P)이 상기 모듈로부터 상기 정화 챔버(30)로 유출될 수 있도록 하기에 적합한 배출 개구(9)를 포함하며,
    상기 열 교환기(20)는 상기 2개의 유입 개구들(8', 8")로부터 공기를 수용하고, 공기 흐름이 상기 열 교환기로부터 상기 정화 챔버쪽으로 유출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 모듈(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 교환기(20)는 대향류(counter-flow) 열 교환기인, 모듈(1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열 교환기(20)는 90%가 넘는 효율을 가진 열 교환기인, 모듈(1).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 2개의 벽들(2,4) 중 적어도 하나는 상기 정화 챔버(30)가 상기 모듈(1)의 외부로부터 접근되는 것을 허용하지 않는 폐쇄 위치, 및 상기 정화 챔버(30)에 접근할 수 있게 하는 개방 위치 사이에서 이동 가능한, 모듈(1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화 챔버(30)는,
    저장 탱크(22)로부터 물을 인출하여 상기 정화 챔버(30) 상에 위치된 노즐들로 보내는 상기 저장 탱크(22)에 연결된 펌프(21);
    폐수 및/또는 초과분의 물 수집용 시스템;
    상기 폐수 및/또는 초과분의 물 수집용 시스템에 연결되며 또한 상기 모듈(1)이 설치된 건물의 배출 시스템에 연결되기에 적합한 배출 파이프
    를 포함하는 관개 시스템을 더 포함하는, 모듈(1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정화 챔버(30)는,
    상기 모듈(1)이 설치된 건물의 급수 시스템의 차징 덕트(charging duct)에 연결하기 위한 적어도 하나의 개구;
    상기 차징 덕트로부터 관개 시스템으로 유입되는 물의 유입을 조절하기 위한 조절 밸브
    를 포함하는 관개 시스템을 더 포함하는, 모듈(1).
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 관개 시스템은,
    상기 저장 탱크(22) 내부의 수위를 모니터하는 센서 및
    상기 센서에 연결되며, 상기 센서가 임계 값보다 낮은 수위를 검출할 경우 경보 신호를 방출하도록 구성되는 경보 시스템
    을 더 포함하는, 모듈(1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화될 공기 흐름을 흡인하기 위한 시스템 및/또는 정화된 공기 흐름을 배출하기 위한 시스템을 더 포함하는, 모듈(1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오 필터(10)는 기재(substrate)(12)를 담는 컨테이너(11)를 포함하고, 상기 컨테이너(11)는 상기 기재에 심어진 식물의 성장을 수용하기에 적합한 영역이 개방되어 있고, 정화되어야 할 공기 흐름이 상기 기재를 향해 내부를 통과할 수 있게 하는 적어도 하나의 천공된 벽을 포함하는, 모듈(1).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 정화 챔버를 조명하기 위한 수동 또는 자동 조명 시스템을 더 포함하는, 모듈(1).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오 필터는 쥐꼬리망초과(Acanthacee), 용설란과(Agavaceae), 안데리컴과(Anthericaceae), 천남성과(Araceae), 두릅나무과(Araliaceae), 박주가리과(Asclepiadaceae), 파인애플과(Bromeliaceae), 닭의장풀과(Commelinaceae), 유포르비아과(Spurge), 쥐손이풀과(Geraniaceae), 백합과(Liliaceae), 마란타과(Marantaceae), 뽕나무과(Moraceae), 야자나무과(Palmae), 후추과(Piperaceae) 중에서 선택되는 식물(14)을 포함하는, 모듈(1).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 상기 정화 챔버(30)와 유체 연통하는 제 1 배출부 및 상기 모듈 외부의 환경과 유체 연통하는 제 2 배출부(82)를 갖는, 모듈(1).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 교환기는 상기 2개의 유입 개구들로부터 흡인되는 공기의 유량을 조절하도록 구성된 복수의 바이-패스 밸브들을 포함하는, 모듈(1).
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정화 챔버(30)에 들어가는 정화될 공기 흐름(A')의 온도를 검출하는데 적합하며, 상기 검출되는 온도에 따라 상기 2개의 유입 개구들로부터 흡인되는 공기의 유량을 선택적으로 조절하는 방식으로 상기 바이-패스 밸브들에 동작 가능하게 연결되는 온도 센서를 더 포함하는, 모듈(1).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 열 교환기(20)는 상기 정화 챔버와 유체 연통하는 제 1 배출부 및 상기 모듈 외부의 환경과 유체 연통하는 제 2 배출부(82)를 갖고,
    상기 열 교환기(20)는 상기 제 2 배출부에서의 공기 흐름의 유량을 조절하도록 구성된 출력 바이-패스 밸브를 포함하고,
    상기 온도 센서는 상기 출력 바이 패스 밸브를 제어하는데 적합한, 모듈(1).
  16. 바닥, 천장 및 상기 바닥과 상기 천장을 연결하는 둘레 벽들에 의해 구획되는 환경을 환기시키는 방법으로서,
    a. 상기 환경의 둘레 벽에, 바이오 필터(10) 및 열 교환기(20)를 포함하는 공기 흐름(A)의 환기 및 생물학적 정화를 위한 모듈(1)을 배열하는 단계(단계 100);
    b. 실내 환경(I) 및/또는 실외 환경(O)으로부터 정화될 공기 흐름(A)을 흡인하는 단계(단계 101);
    c. 상기 정화될 공기 흐름(A)을 상기 열 교환기(20)를 통해 흐르게 하는 단계(단계 102);
    d. 상기 열 교환기(20)로부터의 배출 공기 흐름(A')을 상기 바이오 필터(10)를 통해 흐르게 하여 오염 물질을 정화시키는 단계(단계 103); 및
    e. 상기 바이오 필터로부터의 정화된 공기 흐름(P)을 상기 환경 내로 보재는 단계(단계 104)를 포함하는, 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 정화될 공기 흐름(A)은 상기 실내 환경(I)으로부터 흡인되고, 상기 열 교환기(20)는 대향류 열 교환기이며, 상기 방법은,
    - 상기 실외 환경(O)으로부터 제 2 공기 흐름을 흡인하고, 또한
    - 상기 정화될 공기 흐름 및 상기 제 2 공기 흐름을 상기 열 교환기(20)를 통해 흐르게 하도록 제공하는, 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 열 교환기(20)로부터의 상기 배출 공기 흐름(A')은 100m3/h 내지 300m3/h, 바람직하게는 200m3/h의 유량 변수를 갖는, 방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오염 물질은 황산화물, 질소산화물, VOC, IPA, O3, CO, CO2, PM10, PM2,5를 포함하는 목록에 포함되는 것인, 방법.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오염 물질의 제거율로서 표현되는 공기 정화 효율은 20% 내지 80%, 바람직하게는 70%로 가변적인, 방법.
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