KR100632186B1 - 건축물용 자연환기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쾌적한 실내 공기환경을 조성하는 환기장치에 관한 것으로서, 특히 내측차폐판 및 외측차폐판과, 상기 내측차폐판 및 외측차폐판 둘레를 따라 설치되어 상기 내측차폐판과 외측차폐판 사이에 열교환실을 형성하고 건축물의 벽에 관통된 형태로 설치되며 하측에 실외공기를 상기 열교환실로 유입시키는 급기입구 및 상기 열교환실 내 실외공기를 실내로 유출시키는 급기출구가 각각 형성되고 상측에 실내공기를 상기 열교환실로 유입시키는 배기입구 및 상기 열교환실 내 실내공기를 실외로 유출시키는 배기출구가 각각 형성된 프레임과, 상기 열교환실을 상기 급기입구와 급기출구를 연결하는 급기실 및 상기 배기입구와 배기출구를 연결하는 배기실로 구획하는 전열벽과, 상기 급기입구 및 배기출구에 각각 설치된 에어필터와, 상기 급기출구 및 배기입구를 각각 개폐함으로써 유량을 조절하는 조절댐퍼로 구성되어 열손실을 최소화하면서 환기를 시킬 수 있으며, 중력에 의한 자연환기방식이므로 소음 발생 및 에너지 소비가 전혀 없는 등의 이점이 있는 친환경 건축물용 자연환기장치에 관한 것이다.

건축물, 공기환경, 급기, 덕트, 배기, 열교환실, 자연환기, 채광

Description

건축물용 자연환기장치{Natural ventilating device for building}

도 1은 일반적인 기계식 환기장치를 측면에서 본 나타내는 측단면도,

도 2는 도 1의 기계식 환기장치가 다층건물(아파트)에 설치된 상태를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 자연환기장치가 건축물에 설치된 상태를 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치를 나타내는 측단면도,

도 5는 도 4에 도시된 전열벽을 나타내는 사시도,

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 작동상태를 나타내는 측단면도,

도 8은 도 4에 도시된 전열벽의 다른 실시예를 나타내는 정단면도,

도 9는 도 8의 G-G선 및 H-H선 단면도,

도 10은 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 다른 실시예를 나타내는 구성도,

도 11은 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 또 다른 실시예를 나타내는 구성도,

도 12는 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치가 다층건물에 설치된 상태를 나타내는 구성도,

도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 응용예를 나타내는 정면도 및 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2 : 벽 4 : 실내의 바닥

6 : 천장 8 : 슬래브

10 : 열교환실 12 : 급기실

12a : 급기유입실 12b : 급기유출실

14 : 배기실 14a : 배기유입실

14b : 배기유출실 22 : 내측차폐판

24 : 외측차폐판 30 : 프레임

32a : 급기입구 32b : 급기출구

32c : 급기연결로 34a : 배기입구

34b : 배기출구 34c : 배기연결로

40 : 전열벽 42a, 42b, 42c : 제1 내지 제3전열판

44 : 급기연결관 46 : 배기연결관

48 : 전열관 52, 54 : 에어필터

62, 64 : 조절댐퍼 72, 74 : 단속댐퍼

82 : 분급덕트 84 : 회수덕트

86 : 급기덕트 88 : 배기덕트

92 : 중간덕트 94 : 내화굴뚝

150 : 수직배기덕트

본 발명은 건축물 내 공기환경을 쾌적하도록 조성하는 환기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자연환기방식에 의하여 열손실을 최소화하면서 환기를 시킬 수 있도록 한 건축물용 자연환기장치에 관한 것이다.

근래 들어 건축물 부문 에너지절약 기준이 강화됨에 따라 건축물의 밀폐성능은 나날이 향상되고 있는 반면에 이 높은 밀폐성능으로 건축물 내 공기의 오염도는 악화되어 가고 있는 바, 수시로 환기를 시킴으로써 실내공기를 실외공기와 교환하여야 쾌적한 공기환경을 조성할 수 있다.

실내 공기환경을 인간의 보건위생에 적합하도록 개선하기 위하여 사용되었던 종래의 대표적인 환기방법으로는 창문을 열어 건축물의 바람이 불어오는 쪽 창문으로부터 실외공기를 유입시키고 반대쪽 창문으로 실내의 오염된 공기를 유출시켜 교 환시키는 풍력환기가 있다.

하지만 이러한 풍력환기는 실내공기와 실외공기가 포함되어 있는 열에너지와 함께 그대로 유출되고 유입되므로 환기 후 실내온도가 급변하게 되는 문제점이 있었다. 즉 온도차와 환기량(실외공기 유입량)에 따른 열손실이 발생되어 동절기 난방 시에는 실내온도가 급격히 하강하고 하절기 냉방 시에는 실내온도가 급격히 상승하게 되는 문제점이 있었던 것이다.

게다가 이 문제는 최근 이슈화된 건축자재의 벤젠, 포름알데히드 등과 같은 발암물질로 인한 새집증후군(빌딩증후군)의 경우 무엇보다 환기를 자주 시키는 것이 좋은 해결책이지만, 거주자로 하여금 환기 자체를 기피하게 만들어 거주자 건강상의 위해로 이어지는 문제점이 있었다.

한편 방범 측면에서 보았을 때, 창문을 통한 외부인 침입이 우려되는 문제점도 있었다.

상기와 같은 풍력환기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이 실내로 유입되고 실외로 유출되는 공기의 열을 교환하면서 환기를 시키도록 구성된 기계식 환기장치이다.

일반적인 기계식 환기장치의 구성이 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 기계식 환기장치는 급기입구(111), 급기출구(112), 배기입구(113) 및 배기출구(114)가 각각 형성된 하우징(110)과, 실외공기와 실내공 기를 각각 급기입구(111)와 배기입구(113)를 통하여 하우징(110) 내로 흡입시킨 후 급기출구(112)와 배기출구(114)로 각각 토출시키는 급기팬(121) 및 배기팬(122)과, 하우징(110) 내로 흡입된 실외공기와 실내공기의 열을 교환시키는 열교환기(130)로 구성된다.

여기에서 하우징(110)은 건축물의 벽에 설치되고, 열교환기(130)는 내부로 흡입된 실외공기와 실내공기가 서로 혼합됨이 없이 열을 교환한 뒤 각각 급기출구(112)와 배기출구(114)로 토출되도록 구성된다.

이러한 구성의 기계식 환기장치는 급기팬(121)과 배기팬(122)을 작동시키면, 이 급기팬(121)과 배기팬(122)의 작용으로 실외공기와 실내공기가 급기입구(111)와 배기입구(113)를 통하여 하우징(110)으로 각각 흡입되는 바, 이 흡입된 실외공기와 실내공기는 열교환기(130)를 통과하면서 열을 교환한 뒤 급기출구(112)와 배기출구(114)를 통하여 각각 실내와 실외로 토출된다.

따라서 동절기 난방 시에는 실내공기로부터 열을 받아 온도가 상승된 실외공기가 실내로 유입되고, 하절기 냉방 시에는 실내공기에게 열을 빼앗겨 온도가 하강된 실외공기가 실내로 유입된다.

그러나 상기와 같은 구성의 환기장치는 급기팬(121)과 배기팬(122)으로 실외공기와 실내공기를 강제 유동시켜 환기를 시키므로 풍력이나 중력을 이용한 자연환기에 비하여 실내압력과 환기량을 일정하게 유지할 수 있기는 하지만, 소음 발생과 에너지 소비가 수반되는 등의 커다란 문제점이 있을 뿐만 아니라 이 문제점으로 팬에 의한 기계환기(강제환기)보다 친환경적인 자연환기를 더 선호하는 현 시대적 흐름에 반하는 문제점이 있다.

또한 실내공기 및 실외공기가 실외로 배기되고 실내로 공급될 때 반드시 열교환기(130)를 통과하도록 구성되기 때문에 열교환을 요하지 않는 경우, 즉 실내와 실외의 온도차가 작은 때도 열교환기(130)를 거치므로 환기를 시키는 데 불필요한 시간이 소비되는 등 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또 벽에 설치함에 있어 하우징(110)의 두께에 상당하는 벽의 두께가 확보되어야만 설치가 가능한 한편 이 설치개소의 벽에는 창문을 낼 수 없어 채광량이 현저히 감소되는 등의 문제점이 있다.

한편 상기한 환기장치는 토출되는 실외공기를 실내의 각 방으로 분급함과 아울러 각 방의 실내공기를 일괄 흡입하기 위하여 급기출구(112) 및 배기입구(113)에 덕트가 연결될 수도 있는데, 이때 덕트가 은폐되도록 설치하는 경우 별도의 설치공간과 비용, 시간 등이 요구되었고, 이에 노출되도록 설치하는 경우 미관이 저해되는 문제점이 있었다.

또 한편 상기한 환기장치는 아파트, 빌라 등 다층건물에 설치된 때에는 도 2에 도시된 바와 같이 배기출구(114)로부터 토출된 실내공기가 공용의 수직배기덕트(150)로 안내되어 일괄 배기되도록 수직배기덕트(150)와 배기출구(114)를 연결하는 중간덕트(140)를 더 포함하여 구성되는 바, 이 경우는 아래층에서 중간덕트(140)를 통하여 토출된 실내공기가 수직배기덕트(150)를 따라 상승하는 중 위층의 중간덕트(140)를 통하여 실내로 역류되는 문제점이 있다.

물론 이 문제점은 오염공기(토출된 실내공기)만이 아닌 소음의 경우도 해당되는 문제이며, 화재가 발생된 때에는 유독가스가 역류되므로 화재피해가 확산되는 원인이기도 하다.

본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 중력을 이용한 자연환기방식으로 환기가 이루어지도록 구성함과 아울러 내부에 실내공기와 실외공기가 혼합됨이 없이 열을 교환하도록 된 열교환실을 형성함으로써 소음 발생과 에너지 소비가 전혀 없음은 물론 열손실에 의하여 실내온도가 급변하는 것을 방지할 수 있는 건축물용 자연환기장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 실내공기와 실외공기의 열교환을 요하지 않은 때에는 실내공기와 실외공기가 열교환실을 통과함이 없이 실외로 배기되고 실내로 공급되도록 구성함으로써 실내와 실외의 온도차에 따라 효율적인 환기를 이룰 수 있는 건축물용 자연환기장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 실외공기를 실내의 각 방으로 일괄 공급하고 각 방의 실내공기를 일괄 회수하는 덕트에 있어 건축물의 휴면공간을 덕트로 이용하거나 덕트를 휴면공간에 은폐되도록 설치함으로써 공간을 효율적으로 활용할 수 있고 미관 저해를 방지할 수 있는 건축물용 자연환기장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다층건물에 있어 수직배기덕트로 실내공기를 안내하여 일괄 배기시키는 중간덕트에 이 중간덕트보다 출구가 높게 위치된 굴뚝을 연결함으로써 오염공기, 소음 등이 중간덕트로 역류되는 것을 방지할 수 있는 건축물용 자연환기장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 빛이 투과되는 재질로 구성함으로써 그 자체를 채광창으로 활용할 수 있는 건축물용 자연환기장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 태양열이 열교환실에 수집되도록 열흡수성이 높은 재질로 구성함으로써 동절기 환기 시 실내로 공급되는 실외공기의 평균온도를 보다 상승시킬 수 있는 건축물용 자연환기장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 내측차폐판 및 외측차폐판과, 상기 내측차폐판 및 외측차폐판 둘레를 따라 설치되어 상기 내측차폐판과 외측차폐판 사이에 열교환실을 형성하고 건축물의 벽에 관통된 형태로 설치되며 하 측에 실외공기를 상기 열교환실로 유입시키는 급기입구 및 상기 열교환실 내 실외공기를 실내로 유출시키는 급기출구가 각각 형성되고 상측에 실내공기를 상기 열교환실로 유입시키는 배기입구 및 상기 열교환실 내 실내공기를 실외로 유출시키는 배기출구가 각각 형성된 프레임과, 상기 열교환실을 상기 급기입구와 급기출구를 연결하는 급기실 및 상기 배기입구와 배기출구를 연결하는 배기실로 구획하는 전열벽과, 상기 급기입구 및 배기출구에 각각 설치된 에어필터와, 상기 급기출구 및 배기입구를 각각 개폐함으로써 유량을 조절하는 조절댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 급기출구에는 실외공기가 실내 각 방으로 분급되도록 상기 급기출구로부터 유출되는 실외공기의 유동을 안내하는 분급덕트가 연결되고, 상기 분급덕트는 실내의 바닥에 매몰되도록 설치되어 상기 급기출구와 각 방을 연결하며, 상기 배기입구에는 각 방의 실내공기가 실외로 배기되도록 상기 배기입구로 실내공기의 유동을 안내하는 회수덕트가 연결되고, 상기 회수덕트는 건축물의 천장과 슬래브 사이의 공간으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 배기출구에는 상기 건축물용 자연환기장치가 다층건물에 설치된 때 상기 배기출구로부터 유출되는 실내공기의 유동을 다층건물의 수직배기덕트로 안내하는 중간덕트가 연결되고, 상기 중간덕트의 끝에는 상기 중간덕트에 비하여 출구의 높이가 높게 되도록 선단이 상기 수직배기덕트의 출구를 향하도록 굽은 내화굴뚝이 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 건축물용 자연환기장치는 일광이 실내로 투과되도록 상기 내측차폐판, 외측차폐판 및 전열벽이 투명체로 구성된 것을 특징으로 한다.

또는 상기 건축물용 자연환기장치는 태양열이 상기 열교환실에 수집되도록 상기 외측차폐판이 투명체로 구성되고 상기 전열벽이 흡열체로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 프레임은 내부에 상기 급기입구와 급기출구를 연결하는 급기연결로 및 상기 배기입구와 배기출구를 연결하는 배기연결로가 각각 형성되고, 상기 급기연결로 및 배기연결로에는 상기 급기연결로 및 배기연결로를 개폐하는 단속댐퍼가 각각 설치된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 자연환기장치를 건축물에 설치한 상태가 도시된 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치가 도시된 측단면도이다.

도 3, 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치는 일정 간격을 두고 마주하도록 배치된 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(24)과, 이 내측차폐 판(22) 및 외측차폐판(24) 둘레를 따라 설치되어 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24)이 어그러짐을 방지하는 테두리 역할을 하고 건축물의 벽(2)에 관통된 형태로 설치되어 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(24)과 함께 벽을 구성하는 프레임(30)을 포함한다.

여기에서 프레임(30)은 위틀(30a) 및 아래틀(30b)과, 이 위틀(30a) 및 아래틀(30b)의 양쪽 끝에 각각 연결된 1쌍의 세움틀(30c)로 구성되어 중앙부가 개구된 사각틀 형상으로 형성된다.(도 8, 13 참조)

물론 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(24)은 이 프레임(30)의 개구를 차폐할 수 있도록 개구에 대응하는 형상으로 형성된다.

상기 프레임(30)에 있어서, 아래틀(30b)은 실외공기를 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이의 공간으로 유입시키는 급기입구(32a) 및 이 급기입구(32a)로 유입된 실외공기를 실내로 유출시키는 급기출구(32b)가 각각 형성되고, 위틀(30a)은 실내공기를 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이의 공간으로 유입시키는 배기입구(34a) 및 이 배기입구(34a)로 유입된 실내공기를 실외로 유출시키는 배기출구(34b)가 각각 형성된다.

또한 아래틀(30b)은 내부에 급기입구(32a)로 유입된 실외공기가 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이의 공간을 지나치지 않고도 급기출구(32b)를 실내로 유출되도록 급기입구(32a)와 급기출구(32b)를 연결시키는 급기연결로(32c)가 형성되고, 마찬가지로 위틀(30a)도 배기입구(34a)로 유입된 실내공기가 실외로 곧장 유출 되도록 배기입구(34a)와 급기출구(34b)를 연결시키는 배기연결로(34c)가 내부에 형성된다.

한편 급기입구(32a) 및 배기출구(34b)에는 실외공기에 포함된 먼지 등 이물이 유입되는 것을 방지함과 아울러 파리나 모기나 나방 따위의 벌레들이 날아 들어오지 못하도록 하기 위하여 에어필터(50)가 각각 설치된다.

그리고 급기출구(32b) 및 배기입구(34a)에는 이 급기출구(32b) 및 배기입구(34a)를 개폐함으로써 실외공기가 실내로 유입되고 실내공기가 실외로 유출되는 공기량, 즉 환기량을 조절할 수 있도록 구성된 조절댐퍼(62)(64)가 각각 설치된다.

또한 급기연결로(32c) 및 배기연결로(32c)에는 이 급기연결로(32c) 및 배기연결로(32c)를 개폐함으로써 급기입구(32a)와 급기출구(32b) 및 배기입구(34a)와 배기출구(34b)가 서로 통하도록 연결시키거나 반대로 차단하는 단속댐퍼(72)(74)가 각각 설치된다.

상기 조절댐퍼(62)(64) 및 단속댐퍼(72)(74)는 각각 급기출구(32b) 및 배기입구(34a)와 급기연결로(32c) 및 배기연결로(32c)를 개폐할 수 있는 것이라면 어떤 것이라도 적용될 수 있다.

물론 수동으로 작동되도록 구성할 수도 있고, 모터 등을 이용하여 자동으로 작동되도록 구성할 수도 있으며, 나아가서는 온도센서를 갖추어 설정온도에 따라 전자동으로 조작되도록 구성할 수도 있다.

상기와 같은 구성에 의하여 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이의 공간에 유입된 실내공기와 실외공기는 자연히 서로 열을 교환한 후 실외와 실내로 유출되는 바, 이에 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이의 공간은 열교환실(10)이다.

상기 열교환실(10)은 유입된 실내공기와 실외공기가 혼합됨이 없이 서로 열을 교환하도록 이 열교환실(10)을 급기입구(32a)와 급기출구(32b)를 연결하는 급기실(12) 및 배기입구(34a)와 배기출구(34b)를 연결하는 배기실(14)로 구획하는 전열벽(40)이 설치된다.

상기 급기실(12) 및 배기실(14)은 전열벽(40)에 의하여 각각 2개의 공간으로 구획되는 바, 먼저 급기실(12)은 급기입구(32a)를 통하여 실외공기가 유입되는 공간인 급기유입실(12a)과, 이 급기유입실(12a)로 유입된 실외공기가 급기출구(32b)를 통하여 실내로 유출되는 공간인 급기유출실(12b)로 구성된다.

다음 배기실(14)은 배기입구(34a)를 통하여 실내공기가 유입되는 공간인 배기유입실(14a)과, 이 배기유입실(14a)로 유입된 실내공기가 배기출구(34b)를 통하여 실외로 유출되는 공간인 배기유출실(14b)로 구성된다.

도 5는 전열벽의 구성을 구체적으로 나타내는 사시도이다.

상기 전열벽(40)은 도 5에 도시된 바와 같이 급기유입실(12a)이 외측차폐판 (24)과의 사이에 형성되도록 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이에 설치된 제1전열판(42a)과, 배기유입실(14a)이 내측차폐판(22)과의 사이에 형성되도록 내측차폐판(22)과 제1전열판(42a) 사이에 설치된 제2전열판(42b)과, 급기유출실(12b)이 제2전열판(42b)과의 사이에 형성됨과 아울러 배기유출실(14b)이 제1전열판(42a)과의 사이에 각각 형성되도록 제1전열판(42a)과 제2전열판(42b) 사이에 설치된 제3전열판(42c)과, 급기유입실(12a)과 급기유출실(12b)의 상단이 연결되도록 제1전열판(42a)과 제3전열판(42c)에 관통된 하나 이상의 급기연결관(44)과, 배기유입실(14a)과 배기유출실(14b)의 하단이 연결되도록 제2전열판(42b)과 제3전열판(42c)에 관통된 하나 이상의 배기연결관(46)으로 구성된다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 작동상태가 도시된 측단면도로서, 도 6, 7을 참조하여 도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

조절댐퍼(62)(64) 및 단속댐퍼(72)(74)를 각각 조작, 도 4에 도시된 바와 같이 급기출구(32b) 및 배기입구(34a)는 개방되고, 급기연결로(32c) 및 배기연결로(34c)는 폐쇄되도록 한다.

그러면 동절기 난방 시에는 실내온도가 실외온도에 비하여 높기 때문에 실외공기보다 실내공기가 가벼우므로 실내공기는 위틀(30a)에 위치된 배기입구(34a)를 통하여 배기유입실(14a)로 유입되고, 실외공기는 아래틀(30b)에 위치된 급기입구(32a)를 통하여 급기유입실(12a)로 유입된다.

급기유입실(12a)로 유입된 실외공기는 급기연결관(44)을 통하여 급기유출실(12b)로 유입된 뒤 급기출구(32b)를 통하여 실내로 유출되고, 배기유입실(14a)로 유입된 실내공기는 배기연결관(46)을 통하여 배기유출실(14b)로 유입된 다음 배기출구(34b)를 통하여 실외로 유출된다.

이처럼 급기실(12)과 배기실(14)을 통과하는 과정에서 실외공기와 실내공기는 자연히 제1 내지 제3전열판(42a)(42b)(42c)을 매개로 하여 서로 열을 교환하게 된다.

따라서 실내에는 열을 교환하여 온도가 상승된 실외공기가 유입되는 바, 이로써 환기는 급격한 온도의 변화 없이 진행된다.

만약 하절기 냉방 시에는 실내온도가 실외온도에 비하여 낮기 때문에 실외공기보다 실내공기가 무거우므로 동절기 때와는 반대로 배기출구(34b)를 통하여 실외공기가 유입되고 급기입구(32a)를 통하여 실내공기가 유입되어 환기가 이루어진다.

물론 실내로는 실내공기와의 열교환으로 온도가 하강된 실외공기가 유입된다.

한편 환기를 시키기 원하지 않는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 조절댐퍼(62)(64)를 조작하여 급기출구(32b)와 배기입구(34a)를 폐쇄시킴으로써 급기출구(32b)로부터 실외공기가 실내로 유출되지 않고 실내공기가 배기입구(34a)로 유입되 지 않게 하면 된다.

또는 환기량을 증가 또는 감소시키고자 하는 경우에는 조절댐퍼(62)(64)를 조작함으로써 급기출구(32b)와 배기입구(34a)가 개방된 정도를 조절하면 된다.

또 한편 실외와 실내의 온도차가 작아 실외공기와 실내공기의 열을 교환함이 없이 환기를 시켜도 무방한 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 조절댐퍼(62)(64) 및 단속댐퍼(72)(74)를 조작하여 급기출구(32b), 배기입구(34a), 급기연결로(32c) 및 배기연결로(34c)를 모두 개방시킨다.

그러면 실외공기는 일부가 급기입구(32a), 급기연결로(32c), 급기출구(32b)를 순차적으로 지나 실내로 유입되고, 실내공기는 일부가 배기입구(34a), 배기연결로(34c), 배기출구(34b)를 순차적으로 지나 실외로 유출되는 바, 이로써 환기는 신속히 진행된다.

도 8 및 도 9는 전열벽의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 8은 다른 실시예에 따른 전열벽이 설치된 건축물용 자연환기장치가 도시된 정단면도이고, 도 9는 도 8의 G-G선 및 H-H선 단면도이다.

도 8, 9에 따르면 다른 실시예에 따른 전열벽(40)은 열교환실(10)에 지그재그 모양의 패턴으로 배관되고 양쪽 끝이 배기입구(34a) 및 배기출구(34b)에 각각 연결된 일정 직경의 전열관(48)으로 구성된다.

이때 전열관(48)의 내부는 배기실(14)이 되고, 전열관(48)의 외부는 급기실 (12)이 된다.

이처럼 전열관(48)을 전열벽(40)으로 하는 경우에는 도 4, 5와 같이 전열벽(40)을 전열판으로 구성한 경우와 달리 급기실(12) 및 배기실(14)이 급기유입실(12a)과 급기유출실(12b) 및 배기유입실(14a)과 배기유출실(14b)로 구획되지 않는다.

한편 도 8, 9에 도시된 바와는 다르게 전열관(48)의 내부에 배기실(14)이 아닌 급기실(12)이 형성되도록 그 양쪽 끝이 급기입구(32a) 및 급기출구(32b)에 각각 연결되도록 구성할 수도 있다.

도 10은 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 다른 실시예가 도시된 구성도로서, 덕트를 이용하여 여러 방의 환기를 일괄적으로 시킬 수 있음을 나타낸다.

도 10에 도시된 바와 같이 여러 방의 환기를 일괄적으로 시키고자 하는 경우에는 급기출구(32b)에 이 급기출구(32b)와 각 방을 연결시킴으로써 급기출구(32b)로부터 유출된 실외공기가 각 방으로 분급되도록 하는 분급덕트(82)가 설치되고, 배기입구(34a)에 이 배기입구(34a)와 각 방을 연결시킴으로써 각 방의 실내공기가 열교환실(10)로 일괄 유입되도록 하는 회수덕트(84)가 설치된다.

여기에서 분급덕트(82)는 실내에 노출되면 실내미관을 저해할 뿐 아니라 공간을 점유하므로 실내의 바닥(4)에 매몰되도록 설치되어 급기출구(32b)와 각 방을 연결하고, 회수덕트(84)는 천장(6)과 슬래브(8) 사이의 공간으로 구성함으로써 휴면공간을 유용하게 활용하였다.

도 11은 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 또 다른 실시예가 도시된 구성도로서, 본 발명을 벽(2)에 관통된 형태가 아닌 내벽(2)에 부착된 형태나 세워진 형태로도 설치할 수 있음을 나타내는 것이다.

따라서 본 발명이 실내에 위치되기 때문에 도 11에 도시된 바와 같이 급기입구(32a)에는 이 급기입구(32a)로 실외공기가 유입되도록 끝이 실외에 노출된 상태로 설치된 급기덕트(86)가 연결되고, 배기출구(34b)에는 이 배기출구(34b)로부터 유출된 실내공기가 실외로 배기시키기 위한 배기덕트(88)가 연결된다.

도 12는 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치가 아파트나 빌라 등 다층건물에 설치된 상태를 나타낸다.

이처럼 다층건물에 설치되는 경우에는 도 12에 도시된 바와 같이 다층건물에 구비되어 있기 마련인 수직배기덕트(150)와 배기출구(44b)를 연결시킴으로써 배기출구(34b)로부터 유출되는 실내공기의 유동을 수직배기덕트(150)로 안내하는 중간덕트(92)가 배기출구(44b)에 연결되고, 이 중간덕트(92)의 끝에는 아래층의 중간덕트(92)로부터 유출된 오염공기 등이 수직배기덕트(150)를 따라 실외로 유출되는 과정에서 위층의 중간덕트(92)로 역류되는 것을 방지하기 위하여 선단이 수직배기덕트(150)의 출구(상측)를 향하여 굽은 내화굴뚝(94)이 연결된다.

즉 실내공기를 수직배기덕트(150)로 유출시키기 위한 최종 출구를 내화굴뚝(94)의 선단으로 함으로써 중간덕트(92)의 끝을 최종 출구로 했을 때에 비하여 그 높이가 높도록 한 구성인 것이다.

또한 종래의 수직배기덕트(150)는 하단이 막혀 있는데, 반드시 개방하여 실외공기가 유입되도록 개구를 형성하여야 수직배기덕트(150) 내 상부와 하부의 압력이 균일하게 됨으로써 각 층의 환기량이 균일하게 된다.

도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 건축물용 자연환기장치의 응용예가 도시된 정면도 및 측단면도이다.

도 13은 본 발명이 벽(2)에 관통된 형태로 설치되었을 때, 본 발명을 채광창으로 활용할 수 있도록 구성한 것을 나타내는 것으로서, 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(23) 그리고 전열벽(40)은 실내로 일광이 투과 가능하도록 투명체로 구성된다.

이때 투명체로는 유리, 아크릴수지 등이 사용 가능한데, 실내의 열이 외부로 전달되는 것이 차단되고 강도가 증대되도록 표면에 단열필름이 부착된 것이면 더욱 좋다.

도 14 역시 본 발명이 벽(2)에 관통된 형태로 설치되었을 때 응용이 가능한 예로서, 태양열이 열교환실(10)로 수집되도록 함으로써 열교환실(10)에 집열기능을 부가한 것을 나타낸다.

이를 위하여 외측차폐판(24)은 열교환실(10)로 일광이 투과되도록 투명체로 구성되고, 전열벽(40)은 열을 흡수할 수 있도록 흡열체로 구성되는 바, 실외공기는 열교환실(10)을 통과하는 과정에서 실외로 배기되는 실내공기의 열과 열교환실(10)에 수집된 열을 함께 받게 되므로 보다 온도가 상승된 상태로 실내에 공급된다.

이때 투명체는 마찬가지로 유리, 아크릴수지 등이 사용 가능하고, 흡열체로는 공지의 흡열유리 등이 사용 가능하다.

상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명은 내측차폐판과 외측차폐판 사이에 열교환실이 형성되고, 내측차폐판 및 외측차폐판과 함께 건축물의 벽체에 설치되는 프레임의 상ㆍ하측에 각각 실내공기 및 실외공기를 열교환실로 유입시킨 후 실외 및 실내로 유출시키는 출입구가 형성되며, 이 열교환실로 유입된 실내공기 및 실외공기가 혼합됨이 없이 열을 교환하도록 공간을 구획하는 전열벽이 구비되어 열손실을 최소화하면서 환기를 시킬 수 있으며, 중력에 의한 자연환기방식이므로 소음 발생 및 에너지 소비가 전혀 없는 등 친환경적인 이점이 있다.

열교환실로 유입된 실내로 유출되는 실외공기가 실내의 각 방에 공급되도록 연결하는 분급덕트 및 각 방의 실내공기가 열교환실로 유입되도록 연결하는 회수덕트를 포함하는 바, 분급덕트는 실내의 바닥에 매설되고, 회수덕트는 천장과 슬래브 사이의 공간으로 구성되어 공간을 용이하게 활용할 수 있고, 미관이 저해되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

다층건물의 수직배기덕트와 연결되는 중간덕트가 설치되고, 이 중간덕트의 끝에 중간덕트에 비하여 출구의 높이가 높게 되도록 선단이 수직배기덕트의 출구를 향하도록 굽은 내화굴뚝이 연결되어 아래층에서 배출된 오염공기나 소음 등이 위층의 중간덕트로 역류되어 실내로 유입되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

내측차폐판, 외측차폐판 및 전열벽이 투명체로 구성되어 일광이 실내로 투과되므로 채광창으로 활용 가능한 이점이 있다.

또는 외측차폐판이 투명체로 구성되고 전열벽이 흡열체로 구성되어 열교환실에 태양열이 수집되기 때문에 이 수집된 열에 의하여 실내로 공급되는 실외공기의 평균온도를 보다 상승시킬 수 있고, 이로써 동절기 난방 시 열손실이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

실내공기 출입용 출입구 사이 및 실외공기 출입용 출입구 사이에 각각 출입구의 출구와 입구를 연결하는 연결로가 형성되고, 이 연결로를 개폐하는 댐퍼가 설치되기 때문에 댐퍼를 열림 작동시키면 실내공기와 실외공기가 열교환실을 통과함이 없이 곧장 출입하게 되므로 실내와 실외의 온도차에 따라 적절히 대응하면서 환기를 이룰 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

1. 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(24)과,

   상기 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(24) 둘레를 따라 설치되어 상기 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이에 열교환실(10)을 형성하고 건축물의 벽(2)에 관통된 형태로 설치되며 하측에 실외공기를 상기 열교환실(10)로 유입시키는 급기입구(32a) 및 상기 열교환실(10) 내 실외공기를 실내로 유출시키는 급기출구(32b)가 각각 형성되고 상측에 실내공기를 상기 열교환실(10)로 유입시키는 배기입구(34a) 및 상기 열교환실(10) 내 실내공기를 실외로 유출시키는 배기출구(34b)가 각각 형성된 프레임(30)과,

   상기 열교환실(10)을 상기 급기입구(32a)와 급기출구(32b)를 연결하는 급기실(12) 및 상기 배기입구(34a)와 배기출구(34b)를 연결하는 배기실(14)로 구획하는 전열벽(40)과,

   상기 급기입구(32a) 및 배기출구(32b)에 각각 설치된 에어필터(52)(54)와,

   상기 급기출구(32b) 및 배기입구(34a)를 각각 개폐함으로써 유량을 조절하는 조절댐퍼(62)(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 건축물용 자연환기장치는 일광이 실내로 투과되도록 상기 내측차폐판 (22), 외측차폐판(24) 및 전열벽(40)이 투명체로 구성된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 건축물용 자연환기장치는 태양열이 상기 열교환실(10)에 수집되도록 상기 외측차폐판(24)이 투명체로 구성되고 상기 전열벽(40)이 흡열체로 구성된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 급기실(12)은 상기 급기입구(32a)로부터 실외공기가 유입되는 급기유입실(12a) 및 상기 급기유입실(12a) 내 실외공기가 상기 급기출구(32b)로 유출되는 급기유출실(12b)로 구성되고,

   상기 배기실(14)은 상기 배기입구(34a)로부터 실내공기가 유입되는 배기유입실(14a) 및 상기 배기유입실(14a) 내 실내공기가 상기 배기출구(34b)로 유출되는 배기유출실(14b)로 구성되며,

   상기 전열벽(40)은 상기 외측차폐판(24)과의 사이에 상기 급기유입실(12a)이 형성되도록 상기 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이에 설치된 제1전열판(42a), 상기 내측차폐판(22)과의 사이에 상기 배기유입실(14a)이 형성되도록 상기 내측차 폐판(22)과 제1전열판(42a) 사이에 설치된 제2전열판(42b), 상기 제2전열판(42b)과의 사이에 상기 급기유출실(12b)이 형성되고 상기 제1전열판(42a)과의 사이에 상기 배기유출실(14b)이 형성되도록 상기 제1전열판(42a)과 제2전열판(42b) 사이에 설치된 제3전열판(42c), 상기 급기유입실(12a)과 급기유출실(12b)의 상단이 연결되도록 상기 제1전열판(42a)과 제3전열판(42c)에 관통된 형태로 설치된 하나 이상의 급기연결관(44) 및 상기 배기유입실(14a)과 배기유출실(14b)의 하단이 연결되도록 상기 제2전열판(42b)과 제3전열판(42c)에 관통된 형태로 설치된 하나 이상의 배기연결관(46)으로 구성된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 프레임(30)은 내부에 상기 급기입구(32a)와 급기출구(32b)를 연결하는 급기연결로(32c) 및 상기 배기입구(34a)와 배기출구(34b)를 연결하는 배기연결로(34c)가 각각 형성되고,

   상기 급기연결로(32c) 및 배기연결로(34c)에는 상기 급기연결로(32c) 및 배기연결로(34c)를 개폐하는 단속댐퍼(72)(74)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 급기출구(32b)에는 실외공기가 실내 각 방으로 분급되도록 상기 급기출구(32b)로부터 유출되는 실외공기의 유동을 안내하는 분급덕트(82)가 연결되고,

   상기 분급덕트(82)는 실내의 바닥(4)에 매몰되도록 설치되어 상기 급기출구(32b)와 각 방을 연결하며,

   상기 배기입구(34a)에는 각 방의 실내공기가 실외로 배기되도록 상기 배기입구(34a)로 실내공기의 유동을 안내하는 회수덕트(84)가 연결되고,

   상기 회수덕트(84)는 건축물의 천장(6)과 슬래브(8) 사이의 공간으로 구성된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 배기출구(34b)에는 상기 건축물용 자연환기장치가 다층건물에 설치된 때 상기 배기출구(34b)로부터 유출되는 실내공기의 유동을 다층건물의 수직배기덕트(150)로 안내하는 중간덕트(92)가 연결되고,

   상기 중간덕트(92)의 끝에는 상기 중간덕트(92)에 비하여 출구의 높이가 높게 되도록 선단이 상기 수직배기덕트(150)의 출구를 향하도록 굽은 내화굴뚝(94)이 연결된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전열벽(40)은 상기 열교환실(10)에 일정한 패턴으로 배관되고 양쪽 끝이 상기 급기입구(32a)와 급기출구(32b) 또는 배기입구(34a)와 배기출구(34b)에 각각 연결되어 내부를 상기 급기실(12) 또는 배기실(14)로 하는 전열관(48)으로 구성된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 프레임(30)은 내부에 상기 급기입구(32a)와 급기출구(32b)를 연결하는 급기연결로(32c) 및 상기 배기입구(34a)와 배기출구(34b)를 연결하는 배기연결로(34c)가 각각 형성되고,

   상기 급기연결로(32c) 및 배기연결로(34c)에는 상기 급기연결로(32c) 및 배기연결로(34c)를 개폐하는 단속댐퍼(72)(74)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 급기출구(32b)에는 실외공기가 실내 각 방으로 분급되도록 상기 급기출구(32b)로부터 유출되는 실외공기의 유동을 안내하는 분급덕트(82)가 연결되고,

    상기 분급덕트(82)는 실내의 바닥(4)에 매몰되도록 설치되어 상기 급기출구(32b)와 각 방을 연결하며,

    상기 배기입구(34a)에는 각 방의 실내공기가 실외로 배기되도록 상기 배기입구(34a)로 실내공기의 유동을 안내하는 회수덕트(84)가 연결되고,

    상기 회수덕트(84)는 건축물의 천장(6)과 슬래브(8) 사이의 공간으로 구성된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 배기출구(34b)에는 상기 배기출구(34b)로부터 유출되는 실내공기의 유동을 다층건물의 수직배기덕트(150)로 안내하는 중간덕트(92)가 연결되고,

    상기 중간덕트(92)의 끝에는 출구의 높이가 상기 중간덕트(92)에 비하여 높게 되도록 선단이 상기 수직배기덕트(150)의 출구를 향하여 굽은 내화굴뚝(94)이 연결된 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.
12. 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(24)과,

    상기 내측차폐판(22) 및 외측차폐판(24) 둘레를 따라 설치되어 상기 내측차폐판(22)과 외측차폐판(24) 사이에 열교환실(10)을 형성하고 실내의 바닥(4)에 세워진 형태나 건축물의 내벽(2)에 부착된 형태로 설치되며 하측에 실외공기를 상기 열교환실(10)로 유입시키는 급기입구(32a) 및 상기 열교환실(10) 내 실외공기를 실내로 유출시키는 급기출구(32b)가 각각 형성되고 상측에 실내공기를 상기 열교환실(10)로 유입시키는 배기입구(34a) 및 상기 열교환실(10) 내 실내공기를 실외로 유출시키는 배기출구(34b)가 각각 형성된 프레임(30)과,

    상기 급기입구(32a)로 실외공기가 유입되도록 끝이 실외에 노출된 상태로 상기 급기입구(32a)에 연결된 급기덕트(86) 및 상기 배기출구(34b)로부터 유출된 실내공기가 실외로 배기되도록 상기 배기출구(34b)에 연결된 배기덕트(88)와,

    상기 열교환실(10)을 상기 급기입구(32a)와 급기출구(32b)를 연결하는 급기실(12) 및 상기 배기입구(34a)와 배기출구(34b)를 연결하는 배기실(14)로 구획하는 전열벽(40)과,

    상기 급기입구(32a) 및 배기출구(34b)에 각각 설치된 에어필터(52)(54)와,

    상기 급기출구(32b) 및 배기입구(34a)를 각각 개폐함으로써 유량을 조절하는 조절댐퍼(62)(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물용 자연환기장치.

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