KR100941729B1 - 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트시스템 및그의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축물의 지하공간 등에 설치된 공조설비의 광 덕트를 이용하여 평상시에는 환기 및 자연채광을 유입하여 인공조명에 의한 전력소비를 절감하고, 화재발생시에는 배연모드로 전환하여 배연덕트의 기능을 수행함으로써 연기를 신속하고 효율적으로 배기시켜 연기에 의한 인명피해를 방지할 수 있는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은, 온습도 및 공기질 감지센서를 통해 지하공간의 온습도 및 공기질을 감지하는 제1 단계; 온습도 및 공기질 감지신호를 인가받아 환기가 필요한지를 판단하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 실내공기질이 양호하여 환기가 필요 없다고 판단된 경우, 채광모드로 변환하고, 광 덕트의 인입 및 배출포트을 차단하여 외부로부터의 채광하여 조도를 확보하는 제3 단계; 상기 제2 단계에서 환기가 필요하다고 판단될 경우, 급기모드로 변환되며, 포트 덮개판을 신장시켜 광 덕트의 인입 및 배출포트를 개방하고, 팬모터를 회전구동시켜 신선외기를 도입하는 제4 단계; 화재가 발생하였을 때 화재감지기로부터 감지신호를 인가받아 화재발생여부를 진단하여 제연이 필요한지를 판단하는 제5 단계; 상기 제5 단계에서 제연이 필요하지 않은 경우, 정상모드에서 제2 단계를 수행하고, 제연이 필요한 경우 배연모드로 변환하여 공조 제어기에 화재발생신호를 송출하여 상용전원을 차단하고, 비상전원시스템 계통으로 변환하여 화재에 관련된 설비에 비상전원을 공급하는 제6 단계; 및 배연모드에서 포트 덮개판을 구동시켜 광 덕트의 인입 및 배출포트를 개방하고, 상기 팬모터를 급기모드 회전의 반대로 구동시켜 화재발생공간에서 발생된 공기의 배출을 실시하는 제7 단계를 포함하는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트시스템 및 그의 제어방법을 제공한다.
환기, 자연채광, 배연, 하이브리드 광덕트
Description
본 발명은 건축물 지하공간에 설치된 덕트 및 공조시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축물 지하의 공조설비에서 평상시에 환기덕트 및 자연채광기능을 실행하여 신선한 외기를 도입함과 동시에 화재시에는 정상모드의 시스템을 차단하고 배연모드로 전환하여 화재가 발생한 대상공간내의 연기를 신속히 외부로 배출하므로써 연기에 의한 인명피해를 억제할 수 있는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 지하공간은 환기 및 빛 환경 측면에서 볼 때, 인간의 거주환경으로는 적합하지 않은 장소라 할 수 있으며, 과학기술의 발달에 따라 조명과 공조설비 등을 이용하여 인공적으로 생활가능한 환경을 유지할 수 있게 되었다. 그러나, 주간에도 인공조명 사용으로 인한 에너지 소비가 불가피한 사항이며, 화재 등의 재해발생시 인공환경은 매우 짧은 시간에 파괴될 수 있는 등 지하공간의 근원적인 특성이 상존하고 있다.
피난 및 소방활동의 문제점으로 볼 때에도 화재에 따른 정전시 창의 부재로 인한 암흑현상으로 피난자는 패닉에 빠질 수 있다. 또한, 화재발생 정보의 지연과 화재정세 파악의 어려움으로 구조 또는 적절한 소화대책 수립이 곤란하며, 축적된 농연과 열기의 배출이 어렵기 때문에 진입한 소방대원의 활동이 위축되고 체력소모도 크다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 건축물의 지하공간 등에 설치된 공조설비의 광 덕트를 이용하여 평상시에는 환기 및 자연채광을 유입하여 인공조명에 의한 전력소비를 절감하고, 화재발생시에는 배연모드로 전환하여 배연덕트의 기능을 수행함으로써 연기를 신속하고 효율적으로 배기시켜 연기에 의한 인명피해를 방지할 수 있는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트 시스템 및 그의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 건물 외부로부터 지하공간으로 배치되되, 양 말단부에 환기, 자연채광 및 배연을 수행하기 위한 인입 및 배출 포트 가 형성되어 있는 광 덕트; 상기 광 덕트의 양 포트에 설치되며, 외부로부터 제어신호를 인가받아 양 포트를 개폐하기 위한 포트개폐수단; 상기 광 덕트의 양측 말단부 포트 내부에 설치되며, 정상모드시 외기를 도입하고 배연모드시 연기를 배기시키기 위해 정, 역회전 동작하는 정,역회전 구동수단; 상기 지하공간에 설치되어 지하공간의 온습도 및 공기질을 감지하는 온습도 및 공기질 감지수단; 상기 지하공간에 설치되어 화재를 감지하는 화재감지수단; 상기 온습도 및 공기질 감지수단으로부터 감지신호를 인가받아 정상모드에서 광 덕트의 포트개폐수단을 개폐구동시켜 외부의 자연채광을 도입하고, 환기시키기 위한 공조제어수단; 및 상기 화재감지수단으로부터 감지된 화재신호를 인가받아 상용전원을 차단하도록 공조제어수단에 화재신호를 송출하고, 비상전원시스템 계통으로 변환하여 화재에 관련된 화재표시등, 경보설비, 소방설비, 및 제연설비 등이 작동하도록 제어신호를 인가하는 화재탐지 및 제어수단을 포함하는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 온습도 및 공기질 감지센서를 통해 지하공간의 온습도 및 공기질을 감지하는 제1 단계; 온습도 및 공기질 감지신호를 인가받아 환기가 필요한지를 판단하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 실내공기질이 양호하여 환기가 필요 없다고 판단된 경우, 채광모드로 변환하고, 광 덕트의 인입 및 배출포트을 차단하여 외부로부터의 채광하여 조도를 확보하는 제3 단계; 상기 제2 단계에서 환기가 필요하다고 판단될 경우, 급기모드로 변환되며, 포트 덮개판을 신장시켜 광 덕트의 인입 및 배출포트를 개방하고, 팬모터를 회전구동시켜 신선외기를 도입하는 제4 단계; 화재가 발생하였을 때 화재감지기로부터 감지신호를 인가받아 화재발생여부를 진단하여 제연이 필요한지를 판단하는 제5 단계; 상기 제5 단계에서 제연이 필요하지 않은 경우, 정상모드에서 제2 단계를 수행하고, 제연이 필요한 경우 배연모드로 변환하여 공조 제어기에 화재발생신호를 송출하여 상용전원을 차단하고, 비상전원시스템 계통으로 변환하여 화재에 관련된 설비에 비상전원을 공급하는 제6 단계; 및 배연모드에서 포트 덮개판을 구동시켜 광 덕트의 인입 및 배출포트를 개방하고, 상기 팬모터를 급기모드 회전의 반대로 구동시켜 화재발생공간에서 발생된 공기의 배출을 실시하는 제7 단계를 포함하는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트시스템의 제어방법을 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 특징에 따르면, 건축물 지하공간에 덕트설비에 배연시스템을 설치하되 공조시스템과 연계함으로써, 평상시에는 채광 및 신선외기를 도입하여 지하공간의 공기질을 향상시키고, 자연채광효과로 인한 조도를 확보하여 인공조명에 의한 전력소비를 절감하며, 화재발생시에는 배연모드로 전환되어 실내 연기를 신속하게 배출함으로써 연기에 의한 인명피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도1 내지 도8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 공조 및 배연 기능을 겸비한 광덕트 시스템 및 그의 제어방법은 지하공간의 환경에서 평상시에는 환기 및 채광을 도입하고, 화재발생시에는 배연모드로 변환하여 연기를 신속히 외부로 배출할 수 있도록 구현한 것이다.
도1은 본 발명에 의한 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트 시스템의 일실시예 구성을 나타낸 개략도이고, 도2는 본 발명의 요부인 광덕트의 구성을 나타낸 사시도이고, 도3은 광덕트의 포트가 열려져 있는 상태를 나타낸 투영사시도이고, 도4는 도3의 포트 내부의 구성을 나타낸 저면사시도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명은 건물 외부로부터 지하공간으로 배치되되, 양 말단부에 환기, 자연채광 및 배연을 수행할 수 있는 인입 및 배출 포트(2a, 2b)가 형성되어 있는 광 덕트(2)와; 상기 광 덕트(2)의 양 포트(2a, 2b)에 설치되며, 외부로부터 제어신호를 인가받아 양 포트(2a, 2b)를 개폐하기 위한 포트개폐판(4)과; 상기 광 덕트(2)의 양측 말단부 포트(2a, 2b) 내부에 설치되며, 정상모드시 외기를 도입하고 배연모드시 연기를 배기시키기 위해 정, 역회전 동작하는 팬모터(6)와; 상기 지하공간에 설치되어 지하공간의 온습도 및 공기질을 감지하는 온습도 및 공기질 감지센서(8)와; 상기 지하공간에 설치되어 화재를 감지하는 화재감지센서(10)와; 상기 화재감지센서(10)의 감지신호에 의해 작동하는 화재경보 발신기(12)와; 상기 온습도 및 공기질 감지센서(8)로부터 감지신호를 인가받아 정상모드에서 광 덕트(2)의 포트개폐판(4)을 개폐구동시켜 외부의 자연채광을 도입하고, 환기시키기 위한 공조제어기(14); 및 화재발생시, 상기 공조제어기(14)가 상용전원을 차단하도록 상기 화재감지센서(10)로부터 감지된 화재신호를 공조제어기(14)에 인가함과 동시에 비상전원시스템 계통으로 변환하여 화재에 관련된 화재표시등, 경보설비, 소방설비, 및 제연설비 등에 각각 제어신호를 인가하는 화재탐지 및 제어기(16)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 도2 내지 도4에 도시한 바와 같이 상기 포트개폐판(4)은 인입 및 배출포트(2a, 2b)를 차단하는 차단덮개(22)와; 상기 일단은 X자형태로 형성되며, 양단이 인입 및 배출포트(2a, 2b)의 주연부와 차단덮개(22)에 양단이 고정되어 외부 구동신호에 의해 신축적으로 구동하여 차단덮개를 승강구동시키는 트위저(24); 및 상기 트위저를 작동시키기 위한 구동부재(도시하지 않음)를 포함한다.
여기서, 상기 구동부재는 예를들어 화재탐지 및 제어기(16)의 제어신호에 의해 구동하는 정역회전 모터와 상기 모터에 장착되며, 단부가 트위저(24)에 연결되어 신축구동시키기 위한 기어열 또는 체인기어등으로 구성될 수 있다. 본 발명은 이에 국한하는 것은 아니고, 상기 트위저를 신축구동시킬 수 있는 구조는 모두 가능함은 주지의 사실이다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 평상시의 정상모드인 경우에 상기 광덕트(2)의 포트덮개판(4)이 인입 및 배출포트(2a, 2b)를 개방한 상태로 되어 있으며, 이에 따라 채광이 가능하게 되어 지하공간의 조도를 밝게 한다. 또한, 온습도 및 공기질 센서(8)의 감지신호에 의해 실내공기의 환기가 필요한 경우 팬모터(6)를 정회전 가동시켜 신선외기를 도입하게 된다.
화재발생시에는 정상모드에서 제연모드로 전환된다. 즉, 공조설비의 전원을 차단함과 동시에 비상전원 시스템 계통으로 변환하여 팬모터(6)를 역회전 가동시켜 화재발생공간에서 발생된 연기를 외부로 배출하게 된다.
다음, 도5를 참조하여 본 발명의 공조 및 배연 시스템의 제어과정을 상세히 설명한다.
도면에 도시한 바와 같이, 초기화 상태에서 온습도 및 공기질 감지센서(8)를 통해 지하공간의 온습도 및 공기질을 감지한다(S12). 그리고, 온습도 및 공기질 감지센서(8)로부터의 감지신호를 공조제어기(14)에서 인가받아 실내공기질을 진단하고, 환기가 필요한지의 여부를 판단하게 된다(S14).
상기 S14 단계에서 온습도 및 공기질 감지센서(8)에 의한 감지결과 실내공기질이 양호한 경우 환기가 필요 없으며, 이 경우 채광모드로 변환하게 되고, 광 덕트(2)의 인입 및 배출포트(2a, 2b)을 차단하여 외부로부터의 빛을 모으게 된다. 이렇게 모인 자연채광효과로 주간의 조도를 확보하여, 인공조명에 의한 전력소비를 절감하게 된다(S16).
상기 S14 단계에서 환기가 필요하다고 판단될 경우, 급기모드로 가동되어 덕트의 개폐모터를 가동시켜 포트 개폐판(4)을 신장시켜 광 덕트(2)의 인입 및 배출포트(2a, 2b)를 개방한다(S18). 그리고, 상기 광 덕트(2)의 인입 및 배출포트(2a, 2b)내에 설치된 팬모터(6)를 정회전 구동시켜 인입포트(2a)를 통해 신선외기를 도입함과 동시에 배출포트(2b)를 통해 악성 공기를 배출하게 된다(S20).
다음, 화재가 발생하였을 때 화재감지기(10)로부터 감지신호를 인가받아 화 재발생여부를 진단하여 제연이 필요한지를 판단하게 된다(S22, S24).
상기 S24 단계에서 제연이 필요하지 않은 경우, 정상모드에서 S14 단계를 수행한다.
상기 S24 단계에서 화재가 발생하여 제연이 필요한 경우, 배연모드로 변환되어 화재경보 발신기(12)가 작동하고, 공조 제어기(14)에 화재발생신호를 송출하여 상용전원을 차단하고, 비상전원시스템 계통으로 변환하여 화재에 관련된 설비 즉 화재표시등, 경보설비, 소방설비 및 제연설비 등에 비상전원을 공급하게 된다(S26).
배연모드로 변환되면, 상기 덕트 개폐용 모터(도시하지 않음)가 작동하여 포트 개폐판(4)을 구동시킴으로써 광 덕트(2)의 인입 및 배출포트(2a, 2b)를 개방하고, 상기 광 덕트(2)의 인입 및 배출포트(2a, 2b)내에 설치된 팬모터(6)를 역회전(환기모드의 회전의 반대)로 구동시켜 화재발생공간에서 발생된 공기의 배출을 실시한다(S28, S30).
상기와 같이 구성되어 제어작동하는 본 발명의 작용전후의 제연성능 개선효과에 대한 시물레이션을 도6 및 도7에 도시하였다.
도6은 본 발명의 하이브리드 덕트시스템을 적용하였을 때의 화재발생전에서부터 소정 시간이 경과될 때 가지의 상태를 보여준 그림이고, 도7은 기존의 덕트시스템에 적용하였을 때의 화재발생전에서부터 소정 시간이 경과될 때 가지의 상태를 보여준 그림이다.
본 도면은 상기한 본 발명의 하이브리드 덕트시스템과 기존 덕트시스템의 시 뮬레이션은 화재, 연기확산 시뮬레이션 프로그램인 FDS(Fire Dynamic Simulator)를통해 확인하였으며, 단위공간(5m x 5m x 3.2m)에 대해 화재발생시 5m/s의 풍속으로 제연팬을 작동하는 경우 본 발명의 덕트시스템은 화재발생 5분이 경과한 시간에도 연기농도는 피난기준을 초과하지 않은 것으로 나타났으며, 기존 덕트시스템의 경우에는 화재발생 3분의 경과시점에 피난기준을 초과하는 것으로 나타났다.
또한, 본 발명에 의한 지하공간의 자연채광효과 파악을 위한 실측결과는 도8에 도시한 바와 같이, 주간에는 초대 1,200룩스의 조도가 확보되는 것으로 나타났으며, 이에 따라 지하공간 화재발생시 조도확보가 곤란하여 피난에 어려움을 겪을 수 있음을 고려할 때 피난성능 향상에 크게 기여할 것으로 분석되었다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도1은 본 발명에 의한 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트 시스템의 일실시예 구성을 나타낸 개략도.
도2는 본 발명의 요부인 광덕트의 구성을 나타낸 사시도.
도3은 광덕트의 포트가 열려져 있는 상태를 나타낸 투영사시도.
도4는 도3의 포트 내부의 구성을 나타낸 저면사시도.
도5는 본 발명에 의한 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트 시스템의 제어과정을 나타낸 흐름도.
도6은 본 발명의 하이브리드 덕트시스템을 적용하였을 때의 화재발생전에서부터 소정 시간이 경과될 때 가지의 상태를 보여준 그림.
도7은 기존의 덕트시스템에 적용하였을 때의 화재발생전에서부터 소정 시간이 경과될 때 가지의 상태를 보여준 그림.
도8은 본 발명의 하이브리드 덕트시스템에 의한 지하공간의 자연채광효과 파악을 위한 실측결과를 나타낸 그래프도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2: 광 덕트 4: 포트개폐판
6: 팬모터 8: 온습도 및 공기질 감지센서
10: 화재감지센서 12: 화재경보 발신기
14: 공조제어기 16: 화재탐지 및 제어기
Claims (3)
- 건물 외부로부터 지하공간으로 배치되되, 양 말단부에 환기, 자연채광 및 배연을 수행하기 위한 인입 및 배출 포트가 형성되어 있는 광 덕트;상기 광 덕트의 양 포트에 설치되며, 외부로부터 제어신호를 인가받아 양 포트를 개폐하기 위한 포트개폐수단;상기 광 덕트의 양측 말단부 포트 내부에 설치되며, 정상모드시 외기를 도입하고 배연모드시 연기를 배기시키기 위해 정, 역회전 동작하는 정,역회전 구동수단;상기 지하공간에 설치되어 지하공간의 온습도 및 공기질을 감지하는 온습도 및 공기질 감지수단;상기 지하공간에 설치되어 화재를 감지하는 화재감지수단;상기 온습도 및 공기질 감지수단으로부터 감지신호를 인가받아 정상모드에서 광 덕트의 포트개폐수단을 개폐구동시켜 외부의 자연채광을 도입하고, 환기시키기 위한 공조제어수단; 및상기 화재감지수단으로부터 감지된 화재신호를 인가받아 상용전원을 차단하도록 공조제어수단에 화재신호를 송출하고, 비상전원시스템 계통으로 변환하여 화재에 관련된 화재표시등, 경보설비, 소방설비, 및 제연설비 등이 작동하도록 제어신호를 인가하는 화재탐지 및 제어수단을 포함하는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 포트개폐수단은광 덕트의 인입 및 배출포트를 차단하는 차단덮개;일단은 인입 및 배출포트의 주연부에 고정되고 타단은 차단덮개에 고정되어 외부 구동신호에 의해 신축적으로 구동하여 차단덮개가 인입 및 배출포트를 개폐하도록 승강구동시키는 트위저; 및상기 트위저를 작동시키기 위한 구동부재를 포함하는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트시스템.
- 온습도 및 공기질 감지센서를 통해 지하공간의 온습도 및 공기질을 감지하는 제1 단계;온습도 및 공기질 감지신호를 인가받아 환기가 필요한지를 판단하는 제2 단계;상기 제2 단계에서 실내공기질이 양호하여 환기가 필요 없다고 판단된 경우, 채광모드로 변환하고, 광 덕트의 인입 및 배출포트을 차단하여 외부로부터의 채광하여 조도를 확보하는 제3 단계;상기 제2 단계에서 환기가 필요하다고 판단될 경우, 급기모드로 변환되며, 포트 개폐판을 신장시켜 광 덕트의 인입 및 배출포트를 개방하고, 팬모터를 회전구동시켜 신선외기를 도입하는 제4 단계;화재가 발생하였을 때 화재감지기로부터 감지신호를 인가받아 화재발생여부를 진단하여 제연이 필요한지를 판단하는 제5 단계;상기 제5 단계에서 제연이 필요하지 않은 경우, 정상모드에서 제2 단계를 수행하고, 제연이 필요한 경우 배연모드로 변환하여 공조 제어기에 화재발생신호를 송출하여 상용전원을 차단하고, 비상전원시스템 계통으로 변환하여 화재에 관련된 설비에 비상전원을 공급하는 제6 단계; 및배연모드에서 포트 개폐판을 구동시켜 광 덕트의 인입 및 배출포트를 개방하고, 상기 팬모터를 급기모드 회전의 반대로 구동시켜 화재발생공간에서 발생된 공기의 배출을 실시하는 제7 단계를 포함하는 공조 및 배연기능을 겸비한 하이브리드 광덕트시스템의 제어방법.
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