KR101410440B1 - Natural ventilation and heating system using solar radiation energy for buildings - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 건물 외벽에 내부로 공기가 유동할 수 있는 공간부로 형성되고, 집열판을 구비하여 내부의 공기가 태양 복사열에 의해 가열되어 상승될 수 있게 형성되며, 하부에 외부 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되고, 상부에 외기가 유입될 수 있는 흡기구가 형성된 집열 챔버; 상기 집열 챔버와 연결되며 건물 실내로 급기를 제공하는 급기관; 상기 흡기구에 설치되며, 외기가 상기 급기관으로 직접 유입되거나 상기 집열 챔버 내부에서 가열 상승된 공기가 상기 급기관으로 유입되는 것을 선택적으로 허용하는 외기 바이패스 조절부; 건물 외벽에 높이 방향으로 하단이 개방된 형태로 설치되며 태양열을 흡수할 수 있는 소재로 형성되어 내부에 상승 기류가 형성가능하게 형성된 배기 덕트; 및 상기 배기 덕트와 연결되며 건물 실내 공기가 배출되는 통로가 되는 배기관을 포함하는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템을 제공한다. The present invention relates to an air conditioner which is formed as a space capable of flowing air into an outer wall of a building and has a heat collecting plate and is formed so that the inside air can be heated and raised by solar radiation heat, And a suction port through which the outside air can be introduced into the upper portion; A supply port connected to the heat collection chamber and providing supply air to a building interior; An outside air bypass regulator installed in the intake port and selectively allowing the air to flow into the air supply duct or the air heated and raised in the interior of the heat collection chamber into the air supply duct; An exhaust duct which is installed on the outer wall of the building in such a manner that a lower end thereof is opened in a height direction and is formed of a material capable of absorbing solar heat and is capable of forming a rising air flow therein; And an exhaust pipe connected to the exhaust duct and serving as a passage through which indoor air is discharged.
Description
본 발명은 태양 복사열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공동 주택 또는 사무용 건물 등에서 태양 복사열을 이용하여 건물 실내 공기에 대한 자연 환기 및 난방을 행할 수 있도록 하여 에너지 사용을 절감할 수 있는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a building ventilation and heating system using solar radiation, and more particularly, to a system and a method for reducing energy consumption by allowing natural ventilation and heating of indoor air using solar radiation And to a building natural ventilation and heating system using solar radiation.
에너지 사용을 절감할 수 있는 건물 환기 및 난방 시스템으로서 태양열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템이 제안되고 있다. A building ventilation and heating system using solar heat as a building ventilation and heating system capable of reducing energy use has been proposed.
도 1 은 태양 복사열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템의 개략적인 구성을 보인 개략도로서, 도 1 을 참조하면, 태양열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템은 건물 외벽(1)에 설치되는 집열 챔버(3)와, 집열 챔버(3)와 건물 실내(2)를 연결하는 급기관(8)을 포함한다. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a building ventilation and heating system using solar radiation. Referring to FIG. 1, a building ventilation and heating system using solar heat is composed of a
집열 챔버(3)는 건물 외벽(1)에 설치되는 것으로 건물 외벽(1)과의 사이에 이격된 공간을 가져 내부로 공기를 수용, 유동할 수 있게 형성된 공간부로서, 외측면에 집열판을 구비하여 태양 복사열을 이용하여 내부의 공기가 가열될 수 있게 형성된다. 집열 챔버(3)의 하부에는 외기가 유입될 수 있는 공기 유입구(4)가 형성되며, 상측으로 공기 출입을 제어할 수 있는 외기 유입 조절용 댐퍼(5)가 설치된 흡기구(6)가 형성된다. The
급기관(8)은 건물 실내(2)로 공기가 유입되는 통로가 되는 것으로 입구가 집열 챔버(3) 내로 위치하여 집열 챔버(3)와 연결되며, 내부에 팬(9)이 설치되어 공기를 강제 환기 방식으로 유입할 수 있도록 구성된다. 그리고 급기관(8) 입구는 외기 유입 조절용 댐퍼(5)와 마주보게 배치된다. The
도 2 및 도 3 은 상기한 구성의 태양 복사열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템의 겨울철 및 여름철 동작을 설명하기 위한 도면이다. FIGS. 2 and 3 are views for explaining the winter season and the summer season operation of the building ventilation and heating system using the solar radiation heat of the above-described configuration.
도 2 를 참조하면, 겨울철에는 외기 유입 조절용 댐퍼(5)를 닫아 외기가 공기 유입구(4)를 통해서만 유입되도록 조절되는 데, 집열 챔버(3)의 집열판은 건물을 향하여 조사되는 태양열을 이용하여 집열 챔버(3) 내부의 공기를 가열시킨다. 따라서 공기 유입구(4)를 통해 유입된 외기는 가열되어 부력에 의해 상승하고 겨울철 환기를 위해 실내로 유입되는 공기가 태양 복사열을 활용하여 가열된 상태로 유입되므로 겨울철에 난방에 필요한 에너지를 절감할 수 있다. Referring to FIG. 2, in the winter, the damper 5 for controlling the inflow of outside air is closed so that the outside air is introduced only through the air inlet 4. The heat collecting plate of the
도 3 을 참조하면, 냉방이 필요한 여름철에는 집열 챔버(3) 내에서 가열된 공기가 불필요하므로, 외기가 급기관(8)을 통해 실내로 직접 유입되도록 한다. 이를 위해 외기 유입 조절용 댐퍼(5)가 개방되고 급기관(8)의 팬(9) 구동시 흡입압에 의해 외기가 개방된 외기 유입 조절용 댐퍼(5)를 통해 직접 급기관(8) 내로 유입되어 환기가 수행된다. Referring to FIG. 3, since the air heated in the
이러한 구성의 태양 복사열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템에 의하면 여름철에는 겨울철과 달리 태양 복사열이 이용되지 못하므로 에너지 절감 효과가 한계가 있고, 팬(9)이 가동하여야만 환기가 이루어지는 강제 환기 방식이므로 추가적인 에너지 소모 및 팬 가동에 의한 소음 발생의 문제가 있다.According to the building ventilation and heating system using the solar radiation of this configuration, since the solar radiation heat is not used unlike the winter in summer, the energy saving effect is limited and the ventilation is performed only when the
또한, 여름철에 가열되지 않은 외기를 건물 실내로 직접 유입하기 위해 외기 유입 조절용 댐퍼(5)가 열리지만, 급기관(8)의 팬(9) 가동시 집열 챔버(3) 내부에서 가열 상승된 공기 역시 급기관(8) 내로 유입되므로 냉방이 필요한 에너지가 증가되는 문제점이 있었다.
In addition, the outside air inflow controlling damper 5 is opened in order to directly introduce the unheated outside air into the interior of the building in summer, but the air heated and raised inside the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공동 주택 또는 사무용 건물에서 겨울철 및 여름철에 태양 복사열에 의한 공기 가열을 이용하여 건물 실내 공기에 대한 자연 환기가 수행될 수 있고 겨울철에는 난방을 행할 수 있어 에너지 사용을 절감할 수 있는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide an air conditioner that can perform natural ventilation of building indoor air by using air heating by solar radiant heat in winter or summer, And to provide a building natural ventilation and heating system using solar radiation that can reduce energy use.
본 발명은 태양 복사열에 의해 가열된 공기의 흐름에 의하여 팬의 가동 없이도 자연 환기 방식으로 환기가 이루어지므로 에너지 사용을 더욱 절감할 수 있는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The object of the present invention is to provide a building natural ventilation and heating system using solar radiation which can further reduce energy consumption because the ventilation is performed in a natural ventilation mode without the operation of the fan by the flow of air heated by solar radiation heat do.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 건물 외벽에 내부로 공기가 유동할 수 있는 공간부로 형성되고, 집열판을 구비하여 내부의 공기가 태양 복사열에 의해 가열되어 상승될 수 있게 형성되며, 하부에 외부 공기가 유입되는 공기 유입구가 형성되고, 상부에 외기가 유입될 수 있는 흡기구가 형성된 집열 챔버; 상기 집열 챔버와 연결되며 건물 실내로 급기를 제공하는 급기관; 상기 흡기구에 설치되며, 외기가 상기 급기관으로 직접 유입되거나 상기 집열 챔버 내부에서 가열 상승된 공기가 상기 급기관으로 유입되는 것을 선택적으로 허용하는 외기 바이패스 조절부; 건물 외벽에 높이 방향으로 하단이 개방된 형태로 설치되며 태양열을 흡수할 수 있는 소재로 형성되어 내부에 상승 기류가 형성가능하게 형성된 배기 덕트; 및 상기 배기 덕트와 연결되며 건물 실내 공기가 배출되는 통로가 되는 배기관을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템을 제공한다. In order to achieve the above-described object, the present invention provides an air conditioner comprising: a space formed in an outer wall of a building to allow air to flow therein; A heat collecting chamber in which an air inlet for introducing air is formed and an inlet port through which outside air can be introduced is formed in an upper portion; A supply port connected to the heat collection chamber and providing supply air to a building interior; An outside air bypass regulator installed in the intake port and selectively allowing the air to flow into the air supply duct or the air heated and raised in the interior of the heat collection chamber into the air supply duct; An exhaust duct which is installed on the outer wall of the building in such a manner that a lower end thereof is opened in a height direction and is formed of a material capable of absorbing solar heat and is capable of forming a rising air flow therein; And an exhaust pipe connected to the exhaust duct and serving as a passage through which indoor air is discharged.
본 발명에 의하면, 상기 급기관 및 상기 배기관은 각각 개도에 따라 급기량 및 배기량을 제어할 수 있는 급기 댐퍼 및 배기 댐퍼를 구비한다. According to the present invention, the air supply duct and the exhaust pipe are provided with an air supply damper and an exhaust damper which can control the amount of air supply and the amount of exhaust according to opening degrees, respectively.
본 발명에 의하면 상기 급기관 및 배기관은 각각 급기팬 및 배기팬을 각각 구비하고, 건물 실내에서 배기관을 통해 외부로 배출되는 공기와 건물 외부에서 급기관을 통해 건물 실내로 유입되는 공기 사이의 열교환이 가능하도록 공기 유로가 형성된 전열 교환기를 더 포함한다. According to the present invention, the air supply and exhaust pipes are respectively provided with an air supply fan and an exhaust fan, and heat exchange between the air exhausted to the outside through the exhaust pipe in the building and the air introduced into the building through the air supply pipe And an air flow path is formed in the air flow path.
본 발명에 의하면, 외기 온도를 측정할 수 있는 제1 온도 센서, 건물 실내 온도를 측정할 수 있는 제2 온도 센서 및 상기 집열 챔버 내에서 가열 상승되어 상기 급기관으로 유입되는 공기의 온도를 측정할 수 있는 제3 온도 센서를 더 포함하여, 상기 제1 내지 제3 온도 센서의 측정값과 미리 설정된 실내 적정 온도 값을 대비하여 상기 외기 바이패스 조절부, 상기 급기 댐퍼, 상기 배기 댐퍼의 개도를 제어한다. According to the present invention, a first temperature sensor capable of measuring the outside air temperature, a second temperature sensor capable of measuring a building room temperature, and a temperature sensor for measuring the temperature of the air heated and raised in the heat collecting chamber And controlling the opening degree of the outside air bypass regulator, the air supply damper, and the exhaust damper by comparing the measured values of the first to third temperature sensors with a preset indoor optimum temperature value, do.
본 발명에 의하면, 상기 외기 바이패스 조절부는, 상기 흡기구에 회동가능하게 설치되며, 회동 위치에 따라 상기 흡기구를 막으면서 상기 집열 챔버 내부에서 상승된 공기가 상기 급기관 내부로 유입되는 경로를 개방하거나, 상기 흡기구를 개방하여 상기 급기관으로 외기가 직접 유입되는 것을 허용하면서 상기 집열 챔버 내부에서 상승된 공기가 상기 급기관 내부로 유입되는 경로를 차단하는 판 형태의 바이패스 댐퍼로 이루어진다.
According to the present invention, the outside-air bypass regulating unit is rotatably installed in the intake port, and opens a path through which the air raised inside the heat-collecting chamber flows into the inside of the air supply duct while closing the intake port in accordance with the rotation position And a plate-shaped bypass damper for opening the air inlet so as to allow outside air to flow directly into the air supply duct, while blocking a path through which the air raised inside the heat collection chamber flows into the air supply duct.
본 발명에 의하면 공동 주택 또는 사무용 건물 등과 같은 건물에서 겨울철 및 여름철에 태양 복사열에 의한 공기 가열을 이용하여 건물 실내 공기에 대한 자연 환기가 수행될 수 있고 겨울철에는 외기를 이용한 보조 난방을 행할 수 있어 에너지 사용을 절감할 수 있다.According to the present invention, it is possible to perform natural ventilation for building indoor air by using air heating by solar radiation heat in a winter or summer season in a building such as a multi-family house or an office building, and auxiliary heating using outside air can be performed in winter The use can be reduced.
본 발명은 태양 복사열에 의해 가열된 공기의 흐름에 의하여 팬의 가동 없이도 자연 환기 방식으로 환기가 이루어지는 것이 가능하므로, 에너지 사용 절감 및 팬 가동에 의한 소음 저감 효과를 달성할 수 있다. According to the present invention, it is possible to perform the ventilation in a natural ventilation mode without the operation of the fan due to the flow of the air heated by the solar radiation heat, so that it is possible to reduce the energy consumption and the noise reduction effect by the fan operation.
도 1 은 태양열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템의 개략적인 구성을 보인 개략도이다.
도 2 은 도 1 에 도시된 태양열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템의 겨울철 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 태양열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템의 겨울철 및 여름철 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템을 정면에서 바라본 형태로 도시한 개략적인 구성도이다.
도 6 은 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템에서 급기관 및 배기관의 개략적인 구성을 보인 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템에서 집열 챔버의 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템에서 배기 덕트의 동작을 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a building ventilation and heating system using solar heat.
FIG. 2 is a schematic view for explaining the winter operation of the building ventilation and heating system using the solar heat shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a view for explaining the winter season and summer season operation of the building ventilation and heating system using the solar heat shown in FIG. 1; FIG.
4 is a schematic diagram of a building natural ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view showing a building natural ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention in a front view.
FIG. 6 is a schematic view showing the structure of a steam engine and an exhaust pipe in a building ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention.
7 is a schematic view for explaining the operation of a heat collecting chamber in a building natural ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention.
8 is a schematic view for explaining the operation of an exhaust duct in a building natural ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 및 도 5 는 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 6 은 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 환기 및 난방 시스템에서 급기관 및 배기관의 개략적인 구성을 보인 도면이다. 4 and 5 are schematic diagrams of a building natural ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention, and FIG. 6 is a schematic view of a building and an exhaust pipe in a building ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention Fig.
도 4 내지 도 6 을 참조하면, 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템은, 집열 챔버(10), 급기관(20), 배기 덕트(30), 배기관(40)을 포함한다. 4 to 6, the building natural ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention includes a
집열 챔버(10)는 건물 외벽(1)에 설치되는 것으로, 건물 외벽(1)과의 사이에 이격된 공간을 가져 내부에 공기를 수용하고 유동할 수 있게 하는 공간부로 형성되며, 외측면에 집열판을 설치하여 내부의 공기가 태양 복사열에 의해 가열될 수 있게 형성된다. The
집열 챔버(10)는 건물 자연 환기 및 난방 시스템이 복수의 층을 갖는 공동 주택 및 사무용 건물에 설치되는 경우, 독립된 급기관 및 배기관을 갖는 각 세대 또는 사무실에 대응하여 별개로 형성된다. 도 4 및 도 5 를 참조하면 집열 챔버(10)는 1층 및 2층의 각 사무실에 대응하여 별개로 설치된 것을 확인할 수 있다. When the building natural ventilation and heating system is installed in a multi-storey apartment building or office building, the heat-
집열 챔버(10)의 하부에는 외부 공기가 유입될 수 있는 공기 유입구(12)가 다수개 형성된다. 집열 챔버(10) 내부의 공기가 가열되어 부력에 의해 상승하면서 양압이 형성되는 경우, 공기 유입구(12)를 통해 외기가 집열 챔버(10) 내부로 유입된다. In the lower part of the heat-
집열 챔버(10) 외측면 상부에는 외기가 유입될 수 있는 흡기구(14)가 설치된다. 그리고 흡기구(14)에는 외기가 흡기구(14)를 통해 직접 급기관(20) 내부로 유입되는 것과, 흡기구(14)를 통한 외기 유입은 차단하고 집열 챔버(10) 내부에서 가열되어 상승된 가열 공기만이 급기관(20) 내부로 유입되는 것을 선택할 수 있게 하는 외기 바이패스 조절부가 설치된다. An air inlet 14 through which outside air can flow is provided on the outer side surface of the
본 발명의 실시예에 의하면, 외기 바이패스 조절부는 흡기구(14)의 하단에 회동가능하게 설치된 판 형태의 바이패스 댐퍼(16)로 형성된다. According to the embodiment of the present invention, the outside-air bypass regulating portion is formed of a plate-
바이패스 댐퍼(16)는 선택된 위치에 따라 흡기구(14)를 막으면서 집열 챔버(10) 내부에서 상승된 공기가 급기관(20) 내부로 유입되는 경로를 개방하거나, 흡기구(14)를 개방하면서 집열 챔버(10) 내부에서 상승된 공기가 급기관(20) 내부로 유입되는 경로를 차단하게 동작한다. 도 7 을 참조하면, 바이패스 댐퍼(16)가 수직으로 세워지면 흡기구(14)는 막히면서 집열 챔버(10) 내부에서 가열 상승된 공기가 급기관(20)로 유입되는 경로는 개방되지만, 바이패스 댐퍼(16)가 수평으로 눕혀지면 집열 챔버(10) 내부에서 가열 상승된 공기가 급기관(20)로 유입되는 경로는 차단되고 흡기구(14)는 열린다. The
본 발명에 의하면, 외기 바이패스 조절부는 바이패스 댐퍼(16)로 이루어진 구성에 한정되지 않고, 급기관(20)으로 유입되는 공기를 흡기구(14)를 통하여 유입된 공기와 집열 챔버(10) 내부에서 가열 상승된 공기 중에서 선택할 수 있는 다양한 구조가 채용될 수 있다. 예컨대, 흡기구(14)를 개폐하는 제1 댐퍼와, 흡기구(14)와 급기관(20)을 연결하며 집열 챔버 내부에서 상승된 공기의 출입을 제어하는 제2 댐퍼를 구비한 관형 부재를 포함하여, 제1 댐퍼가 닫히고 제2 댐퍼가 열린 상태에서는 흡기구(14)를 통한 외기의 직접 유입은 차단하고 집열 챔버(10) 내부에서 가열 상승된 공기가 관형 부재를 경유하여 급기관(20) 내부로 유입되도록 하고, 제1 댐퍼가 열리고 제2 댐퍼가 닫힌 상태에서는 집열 챔버(10) 내부에서 가열 상승된 공기는 차단되고 흡기구(14)를 통해 유입된 외기만이 관형 부재를 경유하여 급기관(20) 내부로 유입되도록 할 수 있다. According to the present invention, the outside-air bypass regulating unit is not limited to the constitution of the
바이패스 댐퍼(16)는 간단한 구성으로 급기관(20)로 유입되는 공기를 흡기구(14)를 통하여 유입된 공기와 집열 챔버(10) 내부에서 가열 상승된 공기 중에서 선택 제어할 수 있게 한다는 점에서 장점이 있다. The
도 7 은 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템에서 집열 챔버(10)의 동작을 설명하기 위한 개략도이다. 도 7 을 참조하여 집열 챔버(10)의 동작 원리를 살펴보면, 겨울철, 간절기 등과 같이 외기를 이용한 난방이 이루어지면서 환기가 이루어지는 외기 난방에 의한 환기 모드에서는 바이패스 댐퍼(16)가 수직으로 위치하여(도 7 의 확대도 참조) 흡기구(14)를 통한 외기 유입은 차단되면서 집열 챔버(10) 내부에서 가열된 공기만이 부력에 의해 상승하여 급기관(20) 내부로 유입되는 것이 허용된다. 7 is a schematic view for explaining the operation of the
외기에 의한 난방이 필요 없는 여름철에는 바이패스 댐퍼(16)가 수평으로 위치하여 집열 챔버(10) 내부에서 가열된 공기의 급기관(20) 내로의 유입은 차단되고, 흡기구(14)를 통해 가열되지 않은 외기가 급기관(20)에 직접 노출될 수 있도록 한다. The
이와 같이 난방의 필요 여부에 따라 바이스패 댐퍼(16)를 조절하여 가열된 공기를 급기관(20)으로 유입되도록 하거나 가열되지 않은 외기를 급기관(20)으로 유입되도록 제어한다. The
다시 도 4 내지 도 6 을 참조하면, 본 발명은 건물 실내의 공기를 대기 중으로 배기하는 배기 덕트(30)를 포함한다. 배기 덕트(30)는 건물 외벽(1)에 높이 방향으로 설치되며, 각 층마다 구비된 세대별 또는 사무실별 배기관(40)이 연결된다. 즉, 집열 챔버(10)는 세대별 또는 사무실별로 설치되지만, 배기 덕트(30)는 공통으로 설치된다. Referring again to FIGS. 4 to 6, the present invention includes an
배기 덕트(30)는 공기가 유입될 수 있도록 하단이 개방된 형태로 형성되며, 태양열을 잘 흡수할 수 있는 소재로 형성되어 태양열을 받는 경우 내부 공기가 가열되어 상승 기류가 형성되어 건물 실내 공기가 굴뚝 효과를 통해 배출될 수 있도록 구성된다.The
도 8 은 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템에서 배기 덕트의 동작을 설명하기 위한 개략도로서, 도 8 을 참조하여 배기 덕트(30)에 의한 자연 배기 원리를 살펴보면, 배기 모드는 계절에 관계없이 이루어지는 데, 배기 덕트(30) 내의 상승 기류에 의하여 배기 덕트(3)와 건물 실내(2) 사이에는 차압이 발생한다. 따라서 건물 내의 각 세대 또는 각 사무실의 실내 공기가 각각의 배기관(40)을 통하여 배기 덕트(30)로 유입되어 대기 중으로 함께 배기된다. 배기 덕트(30)는 차압에 의한 자연 배기 흐름을 형성하므로 배기팬(44) 가동에 의한 전력 소모가 없거나 전력 소모를 최소화하면서 배기가 이루어지도록 할 수 있다. 8 is a schematic view for explaining the operation of the exhaust duct in the building natural ventilation and heating system using solar radiation heat according to the present invention. Referring to FIG. 8, the natural exhaust principle by the
본 발명은 집열 챔버(10)와 건물 실내(2)를 연결하는 급기관(20)과 배기 덕트(30)와 건물 실내(2)를 연결하는 배기관(40)을 포함한다. The present invention includes a
급기관(20)은 건물 실내로 외부 공기가 유입되는 통로가 되는 것으로, 집열 챔버(10)와 연결되며 바이패스 댐퍼(16)의 조절에 의해 집열 챔버(10) 내부에서 가열되어 상승된 공기가 유입되거나 흡기구(14)를 통해 가열되지 않는 외기가 직접 유입된다. The
급기관(20) 내부에는 급기관(20)을 통한 공기 흐름을 제어할 수 있는 급기 댐퍼(22)와, 강제 급기를 위한 급기팬(24)이 설치된다. An
배기관(40)은 건물 실내의 공기가 배기 덕트(30)로 배출되는 통로가 되는 것으로, 배기관(40) 내부에는 배기관(40)을 통한 공기 흐름을 제어할 수 있는 배기 댐퍼(42)와 강제 배기를 위한 배기팬(44)이 설치된다. The
본 발명에 의하면 급기 댐퍼(22)와 배기 댐퍼(42)의 조절에 의하여 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템이 급기팬(24) 및 배기팬(44)의 구동 없이 자연 환기가 이루어질 수 있다. The building natural ventilation and heating system using the solar radiation heat according to the present invention is controlled by the
외기 난방에 의한 환기 모드에서 급기 댐퍼(22)가 개방되면 급기팬(24)의 가동 없이도 집열 챔버(10)에서 가열된 공기가 급기관(20)을 통하여 실내로 유입되는 자연 급기 흐름이 형성된다. 이때 급기량의 조절은 급기 댐퍼(22)의 개도 조절을 통해 이루어진다. When the
한편, 배기 덕트(30)와 건물 실내(2) 사이의 차압이 발생하는 경우 배기 덕트(42)를 개방하면 배기팬(44)의 가동 없이도 건물 실내(2)의 공기가 외부로 배출되는 자연 배기 흐름이 형성된다. 이때 배기량의 조절은 배기 댐퍼의 개도를 통해 이루어진다. When the differential pressure between the
본 발명에 따르면 급기관(20)과 배기관(40) 사이에는 전열교환기(50)가 설치된다. 전열교환기(50)는 실내에서 외부로 배출되는 공기와 외부에서 실내로 유입되는 공기 사이의 열교환이 가능하도록 공기 유로가 형성된 공지의 장치로서, 급기관(20)을 통해 외부에서 유입된 공기와 배기관(40)을 통해 외부로 배출되는 공기 사이에 열교환을 가능하게 한다. According to the present invention, the total enthalpy heat exchanger (50) is installed between the power unit (20) and the exhaust pipe (40). The total enthalpy heat exchanger (50) is a well-known device having an air flow path to allow heat exchange between the air discharged from the room to the outside and the air flowing from the outside to the room. The air flowed from the outside through the air supply / Thereby enabling heat exchange between the air discharged to the outside through the heat exchanger (40).
도 7 을 참조하면, 본 발명에 따른 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템은 외기 온도와 건물 실내 온도, 급기관으로 유입되는 공기 온도를 측정할 수 있는 제1 내지 제3 온도 센서(61, 62, 63)와, 건물 실내의 CO2 농도를 측정할 수 있는 CO2 센서(64)를 더 포함하여 제1 내지 제3 온도 센서(61, 62, 63)에 의해 측정된 온도와 CO2 농도에 따라 환기가 이루어지도록 동작할 수 있다. Referring to FIG. 7, the building natural ventilation and heating system using the solar radiation heat according to the present invention includes first to
이하에서 본 발명에 따른 태양열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템을 환기 제어 측면에서 그 동작을 설명한다. Hereinafter, the operation of the natural ventilation and heating system using solar heat according to the present invention will be described in terms of ventilation control.
여름철과 같이 외기 온도가 실내 적정 온도 보다 높은 경우에는 외기에 의한 난방이 불필요하다. 따라서 외기 바이패스 조절부의 바이패스 댐퍼(16)는 수평 위치로 조절하고, 급기 댐퍼(22)와 배기 댐퍼(42)를 모두 닫는다. 외기 온도는 제1 온도 센서(61)에 의해 측정되는 값이며 실내 적정 온도는 설정되는 값이다. When the outdoor air temperature is higher than the indoor proper temperature as in the summer, heating by outside air is unnecessary. Therefore, the
급기 댐퍼(22)와 배기 댐퍼(42)가 모두 닫힌 상태에서 CO2 센서(64)가 설치된 경우에는 건물 실내의 CO2 농도에 따라 CO2 센서(64)가 설치되지 않은 경우에는 미리 프로그램된 스케줄에 따라 급기팬(24) 및 배기팬(44)이 구동하여 전열교환기(50)에 의한 전열 교환 방식으로 열 손실을 최소화하면서 환기가 이루어지도록 한다.
겨울철과 같이 외기 온도가 실내 적정 온도 보다 높은 경우에는 외기를 이용한 난방이 이루어지면서 환기가 이루어지는 외기 난방 모드가 수행된다. 외기 바이패스 조절부의 바이패스 댐퍼(16)는 수직 위치로 조절되어 가열되지 않은 외기는 차단하면서 집열 챔버(10) 내부에서 가열 상승된 공기가 급기관(20)으로 유입되도록 한다. When the outside air temperature is higher than the proper indoor temperature as in winter, the outdoor air heating mode is performed in which ventilation is performed while heating is performed using outside air. The
집열 챔버(10) 내부에 가열된 공기가 실내 온도 보다 높으면 급기 댐퍼(22) 와 배기 댐퍼(42)를 완전 개방하여 집열 챔버(10)에서 가열된 공기를 이용한 난방 및 자연환기가 이루어지도록 한다. 이때 외기 온도는 제1 온도 센서(61), 건물 실내 온도는 제2 온도 센서(62), 집열 챔버(10)에서 가열된 공기의 온도는 제3 온도 센서(63)에 의해 측정된다. When the air heated inside the
외기 난방 모드의 경우에도 제2 온도 센서(62)에 의해 측정된 가열 공기의 온도가 실내 온도 보다 낮은 경우 전열교환기(50)에 의한 전열 교환 방식으로 열 손실을 최소화하면서 환기가 이루어지도록 한다. 즉, 급기 댐퍼(22)와 배기 댐퍼(42)가 모두 닫힌 상태에서 CO2 센서(64)가 설치된 경우에는 건물 실내의 CO2 농도에 따라 CO2 센서(64)가 설치되지 않은 경우에는 미리 프로그램된 스케줄에 따라 급기팬(24) 및 배기팬(44)이 구동하여 전열교환기(50)에 의한 전열 교환 방식으로 환기가 이루어지도록 한다. When the temperature of the heated air measured by the
외기 온도가 실내 적정 온도가 유사할 때는 외기 바이패스 조절부의 바이패스 댐퍼(16)는 수평 위치로 조절하고, 급기 댐퍼(22)와 배기 댐퍼(42)의 개도량을 조절하면서 자연 환기가 이루어지도록 한다. The
본 발명에 의하면, 태양 복사열에 의하여 공기 가열 효과를 난방에 이용할 뿐만 아니라 부력에 의한 차압 발생을 자연 배기에도 함께 이용함으로써 에너지 효율이 향상된다. According to the present invention, not only the air heating effect by the solar radiation heat is used for the heating but also the generation of the differential pressure by the buoyancy is used together with the natural exhaust, whereby the energy efficiency is improved.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였다. 그러나 본 발명의 범위는 상술된 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적인 기술자에 의해 용이하게 이루어질 수 있는 치환, 변경 등은 본 발명의 범위에 속한다.
The embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above-described embodiments, and substitutions, changes, and the like that can be easily made by an average person in the technical field of the present invention fall within the scope of the present invention.
10: 집열 챔버 12: 공기 유입구
14; 흡기구 16: 바이패스 댐퍼
20: 급기관 22: 급기 댐퍼
24: 급기팬 30: 배기 덕트
40: 배기관 42: 배기 댐퍼
44: 배기팬 50: 전열교환기
61, 62, 63: 온도 센서 64: CO2 센서10: heat collecting chamber 12: air inlet
14; Intake port 16: Bypass damper
20: air supply source 22: supply damper
24: air supply fan 30: exhaust duct
40: Exhaust pipe 42: Exhaust damper
44: exhaust fan 50: total heat exchanger
61, 62, 63: temperature sensor 64: CO 2 sensor
Claims (5)
상기 집열 챔버와 연결되며 건물 실내로 급기를 제공하는 급기관;
상기 흡기구에 설치되며, 외기가 상기 급기관으로 직접 유입되거나 상기 집열 챔버 내부에서 가열 상승된 공기가 상기 급기관으로 유입되는 것을 선택적으로 허용하는 외기 바이패스 조절부;
건물 외벽에 높이 방향으로 하단이 개방된 형태로 설치되고 태양열을 흡수할 수 있는 소재로 형성되어 내부에 상승 기류가 형성가능하게 형성된 배기 덕트; 및
상기 배기 덕트와 연결되며 건물 실내 공기가 배출되는 통로가 되는 배기관을 포함하되,
상기 외기 바이패스 조절부는, 상기 흡기구에 회동가능하게 설치되고 회동 위치에 따라 상기 흡기구를 막으면서 상기 집열 챔버 내부에서 상승된 공기가 상기 급기관 내부로 유입되는 경로를 개방하거나, 상기 흡기구를 개방하여 상기 급기관으로 외기가 직접 유입되는 것을 허용하면서 상기 집열 챔버 내부에서 상승된 공기가 상기 급기관 내부로 유입되는 경로를 차단하는 판 형태의 바이패스 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템.The air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the indoor air is heated by the solar radiation heat to raise the indoor air, A heat collecting chamber in which an inlet port through which outside air can be introduced is formed;
A supply port connected to the heat collection chamber and providing supply air to a building interior;
An outside air bypass regulator installed in the intake port and selectively allowing the air to flow into the air supply duct or the air heated and raised in the interior of the heat collection chamber into the air supply duct;
An exhaust duct which is installed on the outer wall of the building in such a manner that a lower end thereof is opened in a height direction and is formed of a material capable of absorbing solar heat so that a rising airflow can be formed therein; And
And an exhaust pipe connected to the exhaust duct and serving as a passage through which indoor air of the building is discharged,
The outside air bypass regulating unit is provided to be rotatable on the intake port and opens a path through which the air raised inside the heat collecting chamber flows into the inside of the air supply tube while closing the intake port according to the rotation position, And a bypass damper in the form of a plate for blocking the passage of the air that has risen inside the heat collecting chamber into the inside of the air supply tube while allowing outside air to flow directly into the air supply tube. Natural ventilation and heating system.
상기 급기관 및 상기 배기관은 각각 개도에 따라 급기량 및 배기량을 제어할 수 있는 급기 댐퍼 및 배기 댐퍼를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the air supply duct and the exhaust pipe are provided with an air supply damper and an exhaust damper capable of controlling a supply amount and an exhaust amount according to opening degrees, respectively.
상기 급기관 및 배기관은 각각 급기팬 및 배기팬을 각각 구비하고, 건물 실내에서 배기관을 통해 외부로 배출되는 공기와 건물 외부에서 급기관을 통해 건물 실내로 유입되는 공기 사이의 열교환이 가능하도록 공기 유로가 형성된 전열 교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템.3. The method of claim 2,
The air supply duct and the exhaust duct are respectively provided with an air supply fan and an exhaust fan. The air supply duct and the exhaust duct are connected to each other through an air duct so that heat can be exchanged between the air discharged from the building through the exhaust pipe to the outside, And a total enthalpy heat exchanger having a solar radiation heat exchanger.
외기 온도를 측정할 수 있는 제1 온도 센서, 건물 실내 온도를 측정할 수 있는 제2 온도 센서 및 상기 집열 챔버 내에서 가열 상승되어 상기 급기관으로 유입되는 공기의 온도를 측정할 수 있는 제3 온도 센서를 더 포함하여, 상기 제1 내지 제3 온도 센서의 측정값과 미리 설정된 실내 적정 온도 값을 대비하여 상기 외기 바이패스 조절부, 상기 급기 댐퍼, 상기 배기 댐퍼의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양 복사열을 이용한 건물 자연 환기 및 난방 시스템.3. The method of claim 2,
A third temperature sensor capable of measuring a temperature of outside air, a second temperature sensor capable of measuring a temperature of a building room, and a third temperature sensor capable of measuring a temperature of air heated and raised in the heat collecting chamber, Further comprising a sensor for controlling an opening degree of the outside air bypass regulator, the air supply damper, and the exhaust damper by comparing the measured values of the first to third temperature sensors with a preset indoor optimum temperature value. Building natural ventilation and heating system using solar radiation.
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