KR20180118834A - 통풍경로를 제어하는 환기시스템 및 환기방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 실내 공기와 접촉하면서 실내 공기의 특성을 센싱하는 적어도 하나 이상의 센서; 실외 공기를 유입시키거나 실내 공기를 유출시키거나 실내 공기에 유동을 형성하는 복수의 팬; 및 상기 적어도 하나 이상의 센서의 측정값에 따라 확인되는 실내 공기 상태값이 기준값 이상이거나 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 복수의 팬 중 적어도 둘 이상의 팬을 가동시키되, 실외 공기의 흐름을 파악하고 실외 공기의 흐름에 따라 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬 및 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬을 가동시키는 제어장치를 포함하는 환기시스템을 제공한다.

Description

통풍경로를 제어하는 환기시스템 및 환기방법{VENTILATION SYSTEM AND VENTILATION METHOD FOR CONTROLLING VENTILATION PATH}
본 발명은 실내환경을 제어하는 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 실내 공기에 대한 환기를 제어하는 기술에 관한 것이다.
실내환경은 두 가지 관점에서 제어될 수 있다. 하나는 에너지소비를 최소화시키는 관점이고 다른 하나는 거주자의 편의성을 극대화시키는 관점이다. 종래에는 이 중 어느 하나의 관점에만 치중하여 실내환경을 제어함으로써 다른 관점에서의 손실을 초래하는 경우가 있었다.
예를 들어, EMS(Energy Management System)기술 중 상당 기술은 에너지소비를 최소화시키는 관점에서 실내환경을 제어하였다. 이러한 제어관점은 화석연료의 고갈과 환경오염을 줄이는데 일정 정도 기여하였으나 거주자의 호응도가 낮아 대중적으로 보편화되지 못하는 문제가 있었다. 다른 측면에서 보면, 종래의 EMS 기술은 에너지소비를 최소화시키는 것에 치중한 나머지 거주자의 편의성에 손실을 초래하는 문제가 있었다.
최근 에너지소비의 최소화와 거주자의 편의성을 합리적으로 조절하는 기술들이 개발되고 있으나, 대부분 실내의 냉난방제어와 관련된 기술이고, 적정 실내습도 유지, 표면결로 방지, 미세먼지에 대한 공기질개선 등 실내 공기질의 최적화와 관련된 기술은 제시되고 있지 않고 있다.
한편, 적정 실내습도 유지, 표면결로 방지, 미세먼지에 대한 공기질개선 등의 실내 공기질 개선 작업은 특정 장치-예를 들어, 가습기/제습기, 냉난방기, 공기청정기 등-에 의해 수행될 수 있으나 다른 한편으로 자연환기방법으로 수행될 수도 있다.
자연환기방법이란 실내 공기와 실외 공기를 교환함으로써 실내 공기질을 개선하는 방법으로 건물에 설치된 창문 혹은 문을 개방하거나 환풍팬을 가동시켜 수행될 수 있다.
그런데, 종래의 자연환기방법은 환기량이 많지 않고 필요한 위치의 공기를 환기시키지 못하는 문제가 있어서 실내 공기질 개선 방법으로 적극적으로 활용되지 않았다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 통풍경로에 대한 제어를 통해 환기량을 증가시키고 필요한 위치의 공기를 환기시키는 환기 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 실내 공기와 접촉하면서 실내 공기의 특성을 센싱하는 적어도 하나 이상의 센서; 실외 공기를 유입시키거나 실내 공기를 유출시키거나 실내 공기에 유동을 형성하는 복수의 팬; 및 상기 적어도 하나 이상의 센서의 측정값에 따라 확인되는 실내 공기 상태값이 기준값 이상이거나 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 복수의 팬 중 적어도 둘 이상의 팬을 가동시키되, 실외 공기의 흐름을 파악하고 실외 공기의 흐름에 따라 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬 및 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬을 가동시키는 제어장치를 포함하는 환기시스템을 제공한다.
이러한 환기시스템에서, 제어장치는, 무동력상태에 있는 상기 복수의 팬의 회전수에 따라 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다. 혹은, 제어장치는 무동력상태에 있는 상기 복수의 팬의 회전방향에 따라 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다. 혹은, 제어장치는 기상서버로부터 실외 공기의 풍향정보를 획득하고 상기 풍향정보로부터 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다.
이러한 환기시스템에서, 제어장치는 상기 적어도 하나 이상의 센서로부터 실내온도 및 실내습도에 대한 측정값을 획득하고, 상기 실내온도 및 상기 실내습도에 따라 확인되는 노점온도가 실내측 벽면의 표면온도보다 낮은 경우, 상기 적어도 둘 이상의 팬을 가동시킬 수 있다. 그리고, 제어장치는 실외온도센서 혹은 기상서버로부터 실외온도를 획득하고, 미리 저장된 열관류율에 상기 실외온도 및 상기 실내온도의 차이를 곱한 값을 내측벽면열전달률로 나눈 후 상기 실내온도를 더해서 상기 표면온도를 계산할 수 있다.
이러한 환기시스템에서, 제어장치는 미세먼지센서의 측정값에 따라 확인되는 실내 미세먼지농도가 기상서버로부터 획득되는 실외 미세먼지농도 이상이거나 상기 실외 미세먼지농도를 초과하는 경우, 상기 적어도 둘 이상의 팬을 가동시킬 수 있다.
상기 복수의 팬 중 하나의 팬은 주방 후드에 설치되는 주방후드팬이고, 상기 주방후드팬은 실내 공기를 유출시키도록 가동될 수 있다. 그리고, 상기 제1팬은 공기를 양방향으로 유동시킬 수 있는 양방향 팬일 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 적어도 하나 이상의 센서로부터 실내 공기의 특성에 대한 측정값을 획득하는 단계; 상기 측정값에 따라 실내 공기 상태값을 확인하고 상기 상태값을 기준값과 비교하는 단계; 실외 공기의 흐름을 파악하고 실외 공기의 흐름에 따라 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬 및 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬을 결정하는 단계; 및 상기 상태값이 상기 기준값 이상이거나 상기 기준값을 초과하는 경우 상기 제1팬 및 상기 제2팬을 가동시키는 단계를 포함하는 환기방법을 제공한다.
이러한 환기방법에서, 제어장치는 상기 제1팬 혹은 상기 제2팬을 주기적으로 혹은 비주기적으로 온오프(ON/OFF)시켜 실내 공기의 흐름을 변화시킬 수 있다.
그리고, 제1팬과 제2팬은 서로 다른 벽면에 위치할 수 있는데, 이때, 제어장치는 상기 제1팬과 같은 벽면에 위치하는 제3팬을 실외 공기의 유입을 위하여 더 가동시키거나 상기 제2팬과 같은 벽면에 위치하는 제4팬을 실내 공기의 유출을 위하여 더 가동시킬 수 있다. 그리고, 제어장치는 상기 제1팬과 같은 벽면에 위치하는 제3팬을 실내 공기의 유출을 위하여 더 가동시키거나 상기 제2팬과 같은 벽면에 위치하는 제4팬을 실외 공기의 유입을 위하여 더 가동시킬 수도 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 실외 공기를 유입시키거나 실내 공기를 유출시키거나 실내 공기에 유동을 형성하고, 서로 다른 위치에 배치되는 적어도 셋 이상의 팬; 및 실외 공기의 유입 방향 및 실내 공기의 유출 방향에 대하여, 상기 적어도 셋 이상의 팬 중 적어도 둘 이상의 팬은 서로 다른 방향으로 공기를 유동시키도록 제어하되, 일 시구간에서 상기 적어도 둘 이상의 팬은 동시에 가동되도록 제어하고, 실외 공기의 흐름에 따라 상기 적어도 둘 이상의 팬 중 실외 공기의 유입 방향에 위치하는 제1팬은 실외 공기의 유입 방향으로 가동시키고 상기 제1팬과 서로 다른 벽면에 위치하는 제2팬은 실내 공기의 유출 방향으로 가동시키는 제어장치를 포함하는 환기시스템을 제공한다.
이러한 환기시스템에서, 제어장치는 실외 공기의 유입 방향에 위치하는 제3팬과 상기 제1팬을 교번하면서 가동시킬 수 있다. 그리고, 제어장치는 상기 제2팬과 같은 벽면에 위치하는 제4팬과 상기 제2팬을 교번하면서 가동시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 통풍경로에 대한 제어를 통해 환기량을 증가시키고 필요한 위치의 공기를 환기시킬 수 있게 된다. 또한, 이를 통해, 적정 실내습도 유지, 표면결로 방지, 미세먼지에 대한 공기질개선 등의 실내 공기질 개선 작업을 수행할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 건물 및 환기시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어장치의 환기방법에 대한 제1예시 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 통풍경로의 제1예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 통풍경로의 제2예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 환기방법에 대한 제2예시 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 환기방법에 대한 제3예시 흐름도이다.
도 7은 습공기선도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 환기방법에 대한 제4예시 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 건물 및 환기시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 환기시스템은 팬(110), 제어장치(120) 및 센서(130) 등을 포함할 수 있다.
환기시스템에는 센서(130)로서, 온도센서, 습도센서, 미세먼지센서, CO2센서, 풍향센서 등이 포함될 수 있다. 센서(130)는 실내 공기와 접촉하면서 실내 공기의 특성-예를 들어, 온도, 습도, CO2농도, 유동방향(풍향) 등-을 센싱할 수 있다. 혹은 센서(130)는 실외에 설치되면서 실외 공기와 접촉하고 실외 공기의 특성을 센싱할 수 있다.
온도센서는 벽체(102)의 내측벽면과 일정 거리만큼 떨어져서 실내 공기의 온도를 측정하는 실내온도센서, 벽체(102)의 외측벽면과 일정 거리만큼 떨어져서 실외 공기의 온도를 측정하는 실외온도센서, 벽체(102)의 내측벽면에 설치되면서 내측벽면의 표면온도를 측정하는 실내표면온도센서, 벽체(102)의 외측벽면에 설치되면서 외측벽면의 표면온도를 측정하는 실외표면온도센서 등일 수 있다.
온도센서는 통신장치를 이용하여 측정된 온도를 제어장치(120)로 전송할 수 있다. 온도센서는 RFID(Radio Frequency IDentification)장치를 통신장치로서 포함할 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니며 무선통신 혹은 유선통신의 제반장치를 통신장치로서 포함할 수 있다.
습도센서는 실내에 설치되는 실내습도센서, 실외에 설치되는 실외습도센서 등일 수 있다. 실시예에 따라서는 온도센서가 습도센서와 일체형의 센서모듈을 형성하면서 같은 지점에 설치될 수 있다. 습도센서는 통신장치를 이용하여 측정된 습도를 제어장치(120)로 전송할 수 있다.
센서(130)는 제어장치(120)에 내장될 수 있다. 이러한 실시예에서, 일 예로서, 센서(130)는 신호라인을 통해 제어장치(120)로 측정값을 전송할 수 있고, 다른 예로서, 센서(130)는 메모리를 통해 측정값을 제어장치(120)와 공유할 수 있다.
한편, 건물(100)에는 기밀의 정도에 따라 자연스러운 공기누설(Air leakage)이 발생할 수 있다. 그리고, 이러한 공기누설에 따라 건물(100)의 실내공기와 실외공기가 교환될 수 있다. 한편, 공기누설은 내측벽면의 표면온도를 낮추어서 표면결로를 초래하는 원인이 될 수도 있다. 공기누설은 벽체(102)의 단열 성능이 낮아질 수록 그 양이 더 증가할 수 있는데, 단열 성능이 일정 정도 이하로 낮아지면 실내에서 제습제어를 수행하여도 결로를 막지 못할 수도 있다. 제어장치(120)는 이러한 단열 성능의 저하를 추적하여 거주자에게 알람을 제공할 수 있다.
한편, 건물(100)에는 실내 공기질을 변경하기 위한 장치들이 설치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 건물(100)에는 냉난방장치가 포함될 수 있다. 그리고, 건물(100)에는 실외 공기와 실내 공기를 교환할 수 있는 팬(110)이 설치될 수 있다. 그리고, 건물(100)에는 전자동으로 개폐되는 셔터 혹은 창문이 설치될 수 있다. 그리고, 건물(100)에는 실내미세먼지농도를 개선할 수 있는 공기청정기가 설치될 수 있고, 실내습도를 조절할 수 있는 제습기 및/또는 가습기가 설치될 수 있다. 이러한 장치들-냉난방장치, 팬, 셔터, 창문, 공기청정기, 제습기, 가습기 등-은 ICT(Information and Communication Technologies)에 기반한 제어장치(120)에 의해 제어될 수 있다.
제어장치(120)는 무선통신을 통해 각각의 장치들을 제어할 수 있으나 실시예에 따라서는 유선통신-예를 들어, 전력선통신-을 통해 각각의 장치들을 제어할 수 있다.
한편, 제어장치(120)는 팬(110)을 제어하여 실내 공기를 자연환기시키고 이를 통해 실내 공기질을 개선할 수 있다.
건물(100) 내에는 복수의 팬(110)이 설치될 수 있는데, 팬(110)은 실외 공기를 실내로 유입시키거나 실내 공기를 실외로 유출시키거나 실내 공기에 유동을 형성할 수 있다.
복수의 팬(110) 중에는 단방향으로 공기를 유동시킬 수 있는 단방향팬이 포함될 수 있고, 양방향으로 공기를 유동시킬 수 있는 양방향팬이 포함될 수 있다. 단방향팬은 일 예로서, 벽체(102)의 개구부에 설치되면서 실내 공기가 실외로 유출되는 방향으로 공기를 유동시키거나, 실외 공기가 실내로 유입되는 방향으로 공기를 유동시킬 수 있다. 양방향팬은 날개의 회전방향에 따라 공기를 일방향으로 유동시키거나 다른 일방향으로 유동시킬 수 있다.
복수의 팬(110) 중에는 주방 후드에 설치되는 주방후드팬이 포함될 수 있는데, 주방후드팬은 실내 공기를 실외로 유출시키는 단방향팬일 수 있다.
한편, 제어장치(120)는 복수의 팬(110)을 통해 통풍경로를 제어하면서 실내 공기를 환기시킬 수 있다. 종래, 통풍경로에 대한 제어가 없는 환기시스템에서는 단순한 팬의 가동에 따라 팬 주변의 실내 공기만 환기되거나 실내 공기의 흐름이 원활하지 않아 환기량이 많지 않은 문제가 있었다. 이에 반해, 일 실시예에 따른 환기시스템은 복수의 팬(110)을 통해 통풍경로를 제어함으로써 실내 공기 전체를 환기시킬 수 있고 환기량 또한 증가시킬 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 제어장치의 환기방법에 대한 제1예시 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 제어장치는 적어도 하나 이상의 센서로부터 실내 공기의 특성에 대한 측정값을 획득할 수 있다(S200).
그리고, 제어장치는 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다(S202).
실외 공기의 흐름은 풍향, 풍속 등의 지표로 파악될 수 있다. 예를 들어, 제어장치는 실외 공기의 흐름으로써 풍향이 어떤 방향인지 풍속이 얼마인지를 파악할 수 있다.
특히, 제어장치는 팬 주변의 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다. 예를 들어, 제어장치는 팬 주변의 실외 공기가 팬의 방향으로 불어오는지 불어나가는지를 파악할 수 있다. 그리고, 제어장치는 팬 주변의 실외 공기가 얼마의 풍속으로 불어오는지 불어나가는지를 파악할 수 있다.
제어장치는 실외 공기의 흐름에 따라 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬 및 실외 공기의 유출이 용이한 제2팬을 결정할 수 있다(S204).
제어장치는 실외 공기의 풍향 및 각 팬의 위치를 매칭시켜 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬 및 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬을 결정할 수 있다. 예를 들어, 건물 밖에서 동풍이 불고 있고, 제1팬이 건물의 동편 벽체에 설치되어 있고, 제2팬이 건물의 서편 벽체에 설치되어 있는 경우, 제어장치는 제1팬을 실외 공기의 유입이 용이한 팬으로 결정할 수 있고, 제2팬을 실내 공기의 유출이 용이한 팬으로 결정할 수 있다.
제어장치는 기상서버와 같은 실외 공기의 풍향 및 풍속을 제공해 줄 수 있는 정보장치로부터 기상정보-예를 들어, 풍향정보-를 획득하고, 이러한 기상정보를 통해 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다. 제어장치는 팬의 위치정보를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제어장치는 기상정보와 팬의 위치정보를 매칭시켜 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬과 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬을 결정할 수 있다.
실외 공기의 흐름은 팬을 통해 확인될 수도 있다. 예를 들어, 제어장치는 무동력상태에 있는 팬의 회전수에 따라 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다. 일반적으로 무동력상태에 있는 팬의 회전수가 높을 수록 실외에서 실내로 유입되는 공기의 양이 많다. 그리고, 무동력상태에 있는 팬이 회전하지 않고 있는 경우 실외에서 실내로 유입되는 공기가 없어서 실내 공기가 실외로 유출되기 용이한 상태일 수 있다. 물론 이러한 실시예에서 팬은 날개의 회전수나 회전방향을 감지하고 감지된 정보를 제어장치로 전송할 수 있다.
다른 예로서, 제어장치는 무동력상태에 있는 팬의 회전방향에 따라 실외 공기의 흐름을 파악할 수 있다. 팬에 동력을 제공하면 팬은 일정한 방향으로 공기를 유동시킬 수 있는데, 역으로 무동력상태에 있는 팬 주변의 공기가 유동하면 공기의 유동 방향에 따라 팬의 회전방향이 변경될 수 있다.
한편, 제어장치는 센서의 측정값에 따라 확인되는 실내 공기 상태값과 기준값을 비교할 수 있다(S206).
그리고, 실내 공기 상태값이 기준값 이상이거나 기준값을 초과하는 경우(S206에서 YES), 전술한 제1팬 및 제2팬을 포함하여 적어도 둘 이상의 팬을 가동시켜 실내 공기를 환기시킬 수 있다(S208).
이때, 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬과 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬이 동시에 가동되어 환기량이 증가하고 제1팬으로부터 제2팬까지 실내 공간에 통풍경로가 형성될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 통풍경로의 제1예시를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 건물(100)에는 적어도 셋 이상의 팬(110a, 110b, 110c)이 배치될 수 있다.
실외 공기의 유입이 용이한 제1팬(110a)과 다른 벽면에 제2팬(110b)이 위치하고, 제1팬(110a)과 같은 벽면에 제3팬(110c)이 위치할 수 있다. 이러한 배치에서, 제1팬(110a)과 제3팬(110c)은 둘 다 실외 공기의 유입이 용이한 위치에 있을 수 있다.
제어장치는 제1팬(110a)을 실외 공기가 유입되는 방향으로 가동시키고, 제2팬(110b)을 실내 공기가 유출되는 방향으로 동시에 가동시킬 수 있다. 이러한 제1팬(110a)과 제2팬(110b)의 가동에 따라 제1경로(P1)에 해당되는 공기의 유동이 형성될 수 있다.
제어장치는 제3팬(110c)을 실외 공기가 유입되는 방향으로 가동시키고, 제2팬(110b)을 실내 공기가 유출되는 방향으로 동시에 가동시킬 수 있다. 이러한 제3팬(110c)과 제2팬(110b)의 가동에 따라 제2경로(P2)에 해당되는 공기의 유동이 형성될 수 있다.
제어장치는 제1팬(110a)과 제2팬(110b)의 가동을 중지시킨 상태에서 제3팬(110c)만 가동시켜 실내 공간에 제3경로(P3)에 해당되는 공기의 유동을 형성할 수 있다. 그리고, 제어장치는 제3경로(P3)의 공기 유동이 형성된 후에, 제2팬(110b)을 가동시켜 제3경로(P3)를 따라 이동한 실내 공기를 실외로 유출시킬 수 있다.
다른 예로서, 제어장치는 제2팬(110b)을 주기적으로 혹은 비주기적으로 온오프(ON/OFF)시켜 실내 공기의 흐름을 변화시킬 수 있다. 제3팬(110c)이 가동되고 있는 상태에서 제2팬(110b)이 가동되는 경우, 실내 공기의 흐름은 제2경로(P2)와 같이 형성될 수 있다. 그리고, 제3팬(110c)이 가동되고 있는 상태에서 제2팬(110b)이 가동을 멈추면, 실내 공기의 흐름은 제3경로(P3)와 같이 형성될 수 있다. 이와 같이 제어장치는 제2팬(110b)을 주기적으로 혹은 비주기적으로 온오프시켜 실내 공기의 흐름을 제2경로(P2)와 제3경로(P3)로 변화시키면서 실내 공기를 환기시킬 수 있다. 이렇게 하면, 보다 넓은 범위의 실내 공기를 환기시킬 수 있게 된다.
또 다른 예로서, 제어장치는 제1팬(110a)을 주기적으로 혹은 비주기적으로 온오프(ON/OFF)시켜 실내 공기의 흐름을 변화시킬 수 있다. 이러한 예시에서, 제1팬(110a)이 온(ON)되어 있는 경우, 제2팬(110b)은 제1경로(P1)를 통해 흐르는 공기를 실외로 유출시킬 수 있고, 제1팬(110a)이 오프(OFF)되어 있는 경우, 제2팬(110b)은 제2경로(P2) 혹은 제3경로(P3)를 통해 흐르는 공기를 실외로 유출시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 통풍경로의 제2예시를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 건물(100)에는 적어도 셋 이상의 팬(110a, 110b, 110c, 110d)이 배치될 수 있다. 그리고, 제1팬(110a)은 실외 공기의 유입이 용이한 방향에 위치할 수 있고, 제2팬(110b)은 실내 공기의 유출이 용이한 방향에 위치할 수 있다. 제1팬(110a)과 같은 벽면에는 제3팬(110c)이 위치할 수 있고, 제2팬(110b)과 같은 벽면에는 제4팬(110d)이 위치할 수 있다.
제어장치는 실외 공기의 유입 방향 및 실내 공기의 유출 방향에 대하여, 적어도 셋 이상의 팬(110a, 110b, 110c, 110d) 중 적어도 둘 이상의 팬-예를 들어, 제1팬(110a) 및 제2팬(110b)-은 서로 다른 방향으로 공기를 유동시키도록 제어할 수 있다. 그리고, 제어장치는 일 시구간에서 이러한 적어도 둘 이상의 팬을 동시에 가동시켜 실외 공기의 유입과 실내 공기의 유출이 동시에 일어나도록 할 수 있다. 그리고, 제어장치는 실외 공기의 흐름에 따라 이러한 적어도 둘 이상의 팬 중 실외 공기의 유입 방향에 위치하는 제1팬(110a)은 실외 공기의 유입 방향으로 가동시키고, 제1팬(110a)과 서로 다른 벽면에 위치하는 제2팬(110b)은 실내 공기의 유출 방향으로 가동시킬 수 있다.
제어장치는 실외 공기의 유입 방향에 위치하는 제1팬(110a)과 제3팬(110c)을 교번하면서 가동시킬 수 있다. 이때, 제2팬(110b)에 대하여, 제1경로(P1) 및 제2경로(P2)의 실내 공기 흐름이 형성될 수 있다. 더불어 교번에 따라, 제1팬(110a)과 제3팬(110c)은 온오프를 반복하게 되는데, 이러한 온오프에 따라 실내 공기의 흐름이 변화하게 되고 보다 넓은 영역의 실내 공기에 환기가 이루어지게 된다.
제어장치는 제2팬(110b)과 같은 벽면에 위치하는 제4팬(110d)과 제2팬(110b)을 교번하면서 가동시킬 수 있다. 이때, 제1팬(110a) 및 제3팬(110c)에 대하여, 제1경로(P1), 제2경로(P2), 제4경로(P4) 및 제5경로(P5)의 실내 공기 흐름이 형성될 수 있다. 더불어, 교번에 따라, 제2팬(110b)과 제4팬(110d)은 온오프를 반복하게 되는데, 이러한 온오프에 따라 실내 공기의 흐름이 변화하게 되고 보다 넓은 영역의 실내 공기에 환기가 이루어지게 된다.
한편, 제어장치는 제1팬(110a)과 같은 벽면에 위치하는 제3팬(110c)을 실내 공기의 유출을 위하여 더 가동시키거나 제2팬(110b)과 같은 벽면에 위치하는 제4팬(110d)을 실내 공기의 유출을 위하여 더 가동시킬 수 있다. 이 경우, 제6경로(P6) 및 제7경로(P7)와 같은 공기의 흐름이 형성될 수 있다. 이때, 제어장치는 제3팬(110c)의 실외 공기의 풍속이 낮거나 제4팬(110d)의 실외 공기의 풍속이 낮을 때, 이와 같이 제어하는 것이 바람직하다.
도 5는 일 실시예에 따른 환기방법에 대한 제2예시 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제어장치는 실외 공기 상태값을 획득할 수 있다(S500). 예를 들어, 제어장치는 실외 공기 상태값으로 실외습도, 실외온도, 실외 미세먼지농도 등을 획득할 수 있다.
제어장치는 실내 공기 상태값을 획득할 수 있다(S502). 예를 들어, 제어장치는 실내 공기 상태값으로 실내습도, 실내온도, 실외 미세먼지농도 등을 획득할 수 있다.
제어장치는 실내 공기 상태값과 실외 공기 상태값을 비교할 수 있다(S502).
그리고, 실내 공기를 실외 공기로 환기시키는 것이 필요한 경우(C504에서 C1), 복수의 팬들에 대한 제어를 통해 자연환기를 수행할 수 있다(S506). 예를 들어, 제어장치는 미세먼지센서의 측정값에 따라 확인되는 실내 미세먼지농도가 기상서버로부터 획득되는 실외 미세먼지농도 이상이거나 실외 미세먼지노동를 초과하는 경우, 복수의 팬을 가동시켜 실내 공기를 실외 공기로 환기시킬 수 있다.
제어장치는 필요에 따라 자연환기를 보완하도록 실내 장치-예를 들어, 공기청정기 등-를 더 가동시킬 수 있다(S508).
도 6은 일 실시예에 따른 환기방법에 대한 제3예시 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 제어장치는 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)를 획득할 수 있다(S600). 제어장치는 실내온습도센서를 통해 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)를 획득할 수 있다.
제어장치는 실외온도센서로부터 실외온도(To)를 획득할 수 있다(S602).
제어장치는 미리 저장된 열관류율(Uv)에 실외온도(To) 및 실내온도(Ti)의 차이를 곱한 값을 내측벽면열전달률(K)로 나눈 후 실내온도(Ti)를 더해서 내측벽면의 표면온도(Ts)를 계산할 수 있다(S604).
[수학식 1]
열관류율(Uv)=(실내온도(Ti) - 표면온도(Ts)) / (실내온도(Ti) - 실외온도(To)) * 내측벽면열전달률(K)
[수학식 2]
표면온도(Ts) = 열관류율(Uv) * (실외온도(To) - 실내온도(Ti)) / 내측벽면열전달률(K) + 실내온도(Ti)
열관류율(Uv)에 관한 수학식1을 표면온도(Ts)에 관해 정리하면 수학식2와 같이 된다.
제어장치는 수학식2에 따라 표면온도(Ts)를 계산할 수 있다.
제어장치는 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)를 도 7에 도시된 것과 같은 습공기선도에 대입시켜 노점온도(Tc)를 계산할 수 있다(S606).
그리고, 제어장치는 표면온도(Ts)와 노점온도(Tc)를 비교하고(S608), 표면온도(Ts)가 노점온도(Tc)보다 낮은 경우(S608에서 YES), 복수의 팬을 가동시켜 자연환기를 실시할 수 있다(S610).
도 8은 일 실시예에 따른 환기방법에 대한 제4예시 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 제어장치는 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)를 획득할 수 있다(S800).
제어장치는 기상정보서버로부터 실외온도(To)에 대한 예보데이터를 획득할 수 있다(S802). 제어장치는 기상정보서버로부터 N시간 후의 예보데이터를 수신하여 실외온도(To)를 획득할 수 있다.
제어장치는 미리 저장된 열관류율(Uv)에 N시간 후의 실외온도(To) 및 실내온도(Ti)의 차이를 곱한 값을 내측벽면열전달률(K)로 나눈 후 실내온도(Ti)를 더해서 내측벽면의 N시간 후의 표면온도(Ts)를 계산할 수 있다(S804).
여기서, 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)는 N시간 동안 유지된다고 가정될 수 있다. 혹은 제어장치는 학습을 통해 N시간 후의 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)의 변화를 예측하고, N시간 후의 표면온도(Ts)를 계산할 때, 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)의 N시간 후의 예측값을 사용할 수 있다.
제어장치는 실내온도(Ti) 및 실내습도(Hi)를 도 7에 도시된 것과 같은 습공기선도에 대입시켜 노점온도(Tc)를 계산할 수 있다(S806).
그리고, 제어장치는 N시간 후의 표면온도(Ts)와 노점온도(Tc)를 비교하고(S808), 표면온도(Ts)가 노점온도(Tc)보다 낮은 경우(S808에서 YES), 결로 알람을 표시하거나 결로 알람 신호를 사용자단말로 전송할 수 있다(S810). 이때, 제어장치는 결로가 예상되는 시간 정보와 함께 결로 알람을 표시하거나 결로 알람 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 제어장치는 향후 N시간 동안의 실외온도(To)에 대하여 향후 N시간 동안의 표면온도(Ts)를 추정하고, 노점온도(Tc)보다 표면온도(Ts)가 낮아지는 시간을 계산하여 해당 시간에 대응되는 결로 예상 시간 정보와 함께 결로 알람을 표시하거나 결로 알람 신호를 전송할 수 있다.
제어장치는 추정되는 표면온도(Ts)와 노점온도(Tc)의 비교에 따라 결로가 예상되는 경우, 결로 예방 조치를 수행할 수 있다(S812). 결로 예방 조치로서, 예를 들어, 제어장치는 제습기를 가동시킬 수 있고, 실외공기와 실내공기를 교환하는 자연환기를 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 몇가지 실시예에 대해 설명하였는데, 이러한 실시예에 의하면, 통풍경로에 대한 제어를 통해 환기량을 증가시키고 필요한 위치의 공기를 환기시킬 수 있게 된다. 또한, 이를 통해, 적정 실내습도 유지, 표면결로 방지, 미세먼지에 대한 공기질개선 등의 실내 공기질 개선 작업을 수행할 수 있게 된다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 실내 공기와 접촉하면서 실내 공기의 특성을 센싱하는 적어도 하나 이상의 센서;
    실외 공기를 유입시키거나 실내 공기를 유출시키거나 실내 공기에 유동을 형성하는 복수의 팬; 및
    상기 적어도 하나 이상의 센서의 측정값에 따라 확인되는 실내 공기 상태값이 기준값 이상이거나 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 복수의 팬 중 적어도 둘 이상의 팬을 가동시키되, 실외 공기의 흐름을 파악하고 실외 공기의 흐름에 따라 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬 및 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬을 가동시키는 제어장치
    를 포함하는 환기시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    무동력상태에 있는 상기 복수의 팬의 회전수에 따라 실외 공기의 흐름을 파악하는 환기시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    무동력상태에 있는 상기 복수의 팬의 회전방향에 따라 실외 공기의 흐름을 파악하는 환기시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    기상서버로부터 실외 공기의 풍향정보를 획득하고 상기 풍향정보로부터 실외 공기의 흐름을 파악하는 환기시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 적어도 하나 이상의 센서로부터 실내온도 및 실내습도에 대한 측정값을 획득하고, 상기 실내온도 및 상기 실내습도에 따라 확인되는 노점온도가 실내측 벽면의 표면온도보다 낮은 경우, 상기 적어도 둘 이상의 팬을 가동시키는 환기시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    실외온도센서 혹은 기상서버로부터 실외온도를 획득하고, 미리 저장된 열관류율에 상기 실외온도 및 상기 실내온도의 차이를 곱한 값을 내측벽면열전달률로 나눈 후 상기 실내온도를 더해서 상기 표면온도를 계산하는 환기시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 센서에는 미세먼지센서가 포함되고,
    상기 제어장치는,
    상기 미세먼지센서의 측정값에 따라 확인되는 실내 미세먼지농도가 기상서버로부터 획득되는 실외 미세먼지농도 이상이거나 상기 실외 미세먼지농도를 초과하는 경우, 상기 적어도 둘 이상의 팬을 가동시키는 환기시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 팬 중 하나의 팬은 주방 후드에 설치되는 주방후드팬이고, 상기 주방후드팬은 실내 공기를 유출시키도록 가동되는 환기시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1팬은 공기를 양방향으로 유동시킬 수 있는 양방향 팬인 환기시스템.
  10. 적어도 하나 이상의 센서로부터 실내 공기의 특성에 대한 측정값을 획득하는 단계;
    상기 측정값에 따라 실내 공기 상태값을 확인하고 상기 상태값을 기준값과 비교하는 단계;
    실외 공기의 흐름을 파악하고 실외 공기의 흐름에 따라 실외 공기의 유입이 용이한 제1팬 및 실내 공기의 유출이 용이한 제2팬을 결정하는 단계; 및
    상기 상태값이 상기 기준값 이상이거나 상기 기준값을 초과하는 경우 상기 제1팬 및 상기 제2팬을 가동시키는 단계
    를 포함하는 환기방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1팬 및 상기 제2팬을 가동시키는 단계에서,
    상기 제1팬 혹은 상기 제2팬을 주기적으로 혹은 비주기적으로 온오프(ON/OFF)시켜 실내 공기의 흐름을 변화시키는 환기방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1팬 및 상기 제2팬은 서로 다른 벽면에 위치하고,
    상기 제1팬 및 상기 제2팬을 가동시키는 단계에서,
    상기 제1팬과 같은 벽면에 위치하는 제3팬을 실외 공기의 유입을 위하여 더 가동시키거나 상기 제2팬과 같은 벽면에 위치하는 제4팬을 실내 공기의 유출을 위하여 더 가동시키는 환기방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1팬 및 상기 제2팬은 서로 다른 벽면에 위치하고,
    상기 제1팬 및 상기 제2팬을 가동시키는 단계에서,
    상기 제1팬과 같은 벽면에 위치하는 제3팬을 실내 공기의 유출을 위하여 더 가동시키거나 상기 제2팬과 같은 벽면에 위치하는 제4팬을 실외 공기의 유입을 위하여 더 가동시키는 환기방법.
  14. 실외 공기를 유입시키거나 실내 공기를 유출시키거나 실내 공기에 유동을 형성하고, 서로 다른 위치에 배치되는 적어도 셋 이상의 팬; 및
    실외 공기의 유입 방향 및 실내 공기의 유출 방향에 대하여, 상기 적어도 셋 이상의 팬 중 적어도 둘 이상의 팬은 서로 다른 방향으로 공기를 유동시키도록 제어하되, 일 시구간에서 상기 적어도 둘 이상의 팬은 동시에 가동되도록 제어하고, 실외 공기의 흐름에 따라 상기 적어도 둘 이상의 팬 중 실외 공기의 유입 방향에 위치하는 제1팬은 실외 공기의 유입 방향으로 가동시키고 상기 제1팬과 서로 다른 벽면에 위치하는 제2팬은 실내 공기의 유출 방향으로 가동시키는 제어장치
    를 포함하는 환기시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    실외 공기의 유입 방향에 위치하는 제3팬과 상기 제1팬을 교번하면서 가동시키는 환기시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 제2팬과 같은 벽면에 위치하는 제4팬과 상기 제2팬을 교번하면서 가동시키는 환기시스템.
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