KR100473681B1 - 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열집열판을 구비한 스틸하우스에 있어서, 태양열집열판을 스틸하우스의 골조에 고정하여 지붕마감재로 사용할 수 있게 구성되며 방수성이 우수한 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 일면에는 유리판(709)이 위치하고 타면에는 바닥판(701)이 위치한 다수 개의 태양열집열판(101)들을 지붕마감재로 사용하기 위해 태양열집열판(101)을 지붕트러스(201)에 고정하는 접합구조물에 있어서, 태양열집열판(101)의 가장자리를 따라 고정되며 지붕트러스(201)에 고정되는 고정대(400)들과, 2개의 태양열집열판(101)에 근접한 고정대(400)를 덮으면서 고정대(400)를 따라 고정되는 덮개(500) 및, 덮개(500)와 고정대(400) 및 태양열집열판(101)의 사이에 형성된 틈을 밀봉하는 밀봉부재(800)를 포함하는 태양열집열판의 접합구조물이 제공된다.

Description

스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물{Jointing device of solar collector for steel house}

본 발명은 태양열집열판을 구비한 스틸하우스에 관한 것이며, 특히, 태양열집열판을 스틸하우스의 골조에 고정하여 지붕마감재로 사용하며 방수성이 우수한 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물에 관한 것이다.

태양열을 에너지원으로 이용하는 기술분야 중에서 현재 가장 널리 이용되는 분야가 주택의 난방분야 이다. 간단하게 예를 들면 대표적인 설비형 태양열 시스템은 열에너지의 흐름에 따라 크게 집열부(集熱部), 축열부(蓄熱部), 이용부(利用部)로 구분되며, 집열부는 태양열을 모으는 곳으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 건물의 지붕 등에 설치된다. 그리고, 집열부에서 집열된 태양열은 집열부의 내부를 따라 유동하는 열전달매체를 가열하여 축열부인 저탕조에 저장된 열전달매체를 가열하고, 가열된 열전달매체는 건물의 내부에 위치한 이용부에서 열을 방출하여 실내를 난방 또는 다른 에너지원으로 사용된다.

도 1에서와 같이 집열부(100)는 일정간격으로 떨어져 위치한 다수 개의 집열판(101)을 구비하며, 이런 집열판(101)들은 상호 집열기 연결관(104)에 의해 연결된다. 그리고, 이런 집열판(101)은 건물의 지붕에 비스듬한 각도로 세워져 태양에너지를 최대한 많이 받을 수 있게 설치된다.

이러한 집열부(100)는 건물의 지붕과 별도로 설치된 것으로서, 집열판(101)을 건물의 마감재로 사용할 수 없다. 왜냐하면, 이러한 집열판(101)들은 연결관(104)에 의해 연결됨으로써, 집열판(101) 사이에 틈이 형성되며 이런 틈에 의해 방수성이 떨어진다는 단점이 있기 때문이다.

한편, 스틸하우스는 경량형강인 스틸스터드(steel stud)를 상호 연결하여 골조를 형성하고, 스틸스터드들이 형성하고 있는 외벽에 마감재를 부착하여 건물의 벽을 형성한다. 이러한 시공방식은 도 2에 도시된 바와 같이, 스틸하우스의 지붕시공에서도 동일하게 적용된다. 일단 지붕트러스(201)를 설치하고 지붕마감재를 설치하여 스틸하우스의 지붕(200)을 완성한다.(도 2의 (a)는 지붕트러스의 평면도이고, 도 2의 (b)는 지붕트러스의 정면도이고, 도 2의 (c)는 지붕트러스의 측면도이다.)

최근에는 스틸스터드를 이용한 스틸하우스의 시공이 활성화되고 있으며, 태양열시스템의 설치 또한 활성화되어 스틸하우스의 시공과 동시에 태양열 시스템 설치를 요구하는 수요자가 많아지고 있다.

종래에는 스틸하우스에 태양열 시스템을 설치할 경우에 있어서, 지붕트러스에 지붕마감재를 설치하고, 설치된 지붕마감재에 태양열 시스템을 설치하였다. 따라서, 스틸하우스의 지붕과 태양열 시스템이 별도로 설치됨으로써, 그 시공기간이 길어지며, 스틸하우스와 지붕마감재의 시공비가 별개로 각각 소요되어 증가한다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 스틸하우스의 시공과 태양열 시스템을 설치함에 있어서, 태양열 시스템의 집열판을 스틸하우스의 지붕마감재로 사용하여 시공비용 절감 및 시공기간을 단축할 수 있는 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 일면에는 유리판이 위치하고 타면에는 바닥판이 위치한 다수 개의 태양열집열판들을 지붕마감재로 사용하기 위해 상기 태양열집열판을 지붕트러스에 고정하는 접합구조물에 있어서, 상기 태양열집열판의 가장자리를 따라 고정되며 상기 지붕트러스에 고정되는 고정대들과, 2개의 태양열집열판에 근접한 고정대를 덮으면서 상기 고정대를 따라 고정되는 덮개 및, 상기 덮개와 상기 고정대 및 상기 태양열집열판의 사이에 형성된 틈을 밀봉하는 밀봉부재를 포함하는 태양열집열판의 접합구조물이 제공된다.

양호하게는 상기 고정대는 상기 태양열집열판의 바닥판과 연결된 하판과, 상기 유리판의 가장자리를 따라 지지하는 상판과, 상기 상판과 하판을 연결하는 수직판을 포함하며, 상기 하판은 스크루 체결에 의해 상기 지붕트러스에 고정되고, 상기 덮개는 스크루에 의해 상기 상판에 체결되며, 상기 상판과 상기 유리판 및 상기 덮개의 사이와 상기 하면과 상기 지붕트러스의 사이에는 밀봉부재가 밀봉된다.

보다 양호하게는 상기 상판은 상기 수직판의 단부에서 일정 거리 이격되어 상기 수직판에 연결되고, 상기 덮개는 상기 수직판의 단부와 접하며, 상기 덮개와 상기 상판의 사이에는 갭이 형성된다.

양호하게는 상기 덮개의 측면에는 래치홈이 형성되며, 상기 덮개를 덮는 방수용 덮개의 내측면에는 상기 래치홈에 정합하는 래치가 형성되고, 상기 래치홈에 상기 래치가 정합하여 상기 덮개와 상기 방수용 덮개가 연결된다.

아래에서, 본 발명에 따른 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 태양열집열판의 접합구조물이 도 2에 도시된 지붕트러스 구조에 설치된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 접합구조물 중에서 고정대를 나타낸 횡단면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 접합구조물 중에서 덮개를 나타낸 횡단면도이며, 도 6은 도 3에 도시된 접합구조물 중에서 방수용 이중덮개를 나타낸 횡단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물은 집열판(700)의 측면을 따라 설치되며 지붕트러스(201)에 고정되는 고정대(400)와, 인접한 집열판(700)의 측면이 되는 두 고정대(400)를 체결하는 제1 덮개(500)와, 제1 덮개(500)를 덮어 제1 덮개(500)와 체결되는 방수용 덮개(600)를 포함하며, 제1 덮개(500)와 고정대(400)의 사이로 빗물이 침투하는 것을 방지하기 위한 실링부재(800, 802)들이 설치된다.

아래에서는 이와 같이 구성된 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물의 각 구성요소에 대해 보다 상세히 설명하겠다.

우선 도 4 내지 도 6을 참조하여 고정대(400)와 제1 덮개(500) 및 방수용 덮개(600)에 대해 상세히 설명하겠다.

도 4에 도시된 바와 같이, 고정대(400)는 수직으로 위치하는 수직판(410)과, 수직판(410)의 하단부에 수직하게 연결된 하판(420)과, 수직판(410)의 상단부에 일측면으로 연결된 상판(430)을 포함한다. 하판(420)은 그 횡단면이 편평한 상태에서 일단이 하부방향으로 절곡되고, 타단 방향에서 폭 중간부가 하부방향으로 절곡된 상태에서 다시 편평하게 수직판(410)과 직각으로 연장된 구조를 갖고 있다. 따라서, 하판(420)의 일단에 형성된 절곡부(421)와 수직판(410)의 하단 사이에는 제1 공간부(440)가 형성된다. 그리고, 상판(430)은 수직판(410)의 상단에서 1mm정도 아래쪽에 연결되는데, 상판(430)은 수직판(410)에 직각으로 연장된 상태에서 하부로 절곡되고 다시 수직판(410)의 반대쪽으로 직각으로 절곡된다.

이러한 횡단면을 갖는 고정대(400)는 그 길이 어느 부위에서도 동일한 횡단면을 갖고 있다. 여기에서, 수직판(410)의 상단에서 상판(430)이 연결된 약 1mm정도의 부분을 강화용 힌지부(411)라 하고, 이런 힌지부(411)에 대한 기능은 차후에 설명하겠다.

한편, 제1 덮개(500)는 평판으로서, 폭 양단부에는 상부방향으로 돌출된 지지편(510)이 위치하고, 이런 지지편(510)의 측면에는 래치홈(530)이 형성된다. 그리고, 평판의 하면 중간부에는 상호 대칭되는 두 지점에 체결편(520)이 형성되는데, 이런 체결편(520)에는 하부방향으로 개방된 도브테일과 같은 형태의 홈(521)이 형성된다. 이와 같은 횡단면을 갖는 제1 덮개(500)는 그 길이의 어느 부위에서도 동일한 형태의 횡단면을 갖는다.

또한, 방수용 덮개(600)는 하부로 개방된 'ㄷ'형 형강으로서, 양단부의 안쪽에는 제1 덮개(500)의 래치홈(530)에 삽입되는 래치(630)가 형성되며, 마주하는 두 면의 안쪽에는 걸림턱(610)이 형성된다. 이런 걸림턱(610)은 방수용 덮개(600)의 개방부에 제1 덮개(500)를 끼워 래치홈(530)과 래치(630)를 정합시켰을 때에 상기 제1 덮개(500)의 지지편(510)의 상단과 접하는 지점에 형성된다.

아래에서는 이와 같은 고정대(400), 제1 덮개(500), 방수용 덮개(600)의 조립관계에 대해 설명하겠다.

2개의 고정대(400)가 약 4mm정도 떨어진 상태 즉, 2개의 고정대(400)에 있어서 하판(420)의 절곡부(421)가 약 4mm정도로 떨어져 상호 대칭된 상태에서, 지붕트러스(201)에 2개의 고정대(400)를 스크루(901) 체결로 고정하고, 이런 2개의 고정대(400)의 상판(430)에 제1 덮개(500)를 안착한다. 그러면 고정대(400)의 힌지부(411)에 제1 덮개(500)가 안착된다. 한편, 제1 덮개(500)의 상면에는 눈금선(도면에 도시안됨)이 형성되는데, 이런 눈금선의 위치는 고정대(400)의 상판(430)에서 수직판(410)으로부터 연장되어 직각으로 위치한 부위에 대응하는 부위이며, 이런 눈금선을 따라 스크루(902)를 체결한다. 그러면 스크루(902)는 제1 덮개(500)와 고정대(400)를 관통하여 두 구성요소를 고정한다. 이런 상태에서 방수용 덮개(600)의 개방부가 제1 덮개(500)를 향한 상태에서 하부방향으로 가압하면 방수용 덮개(600)의 래치(630)는 제1 덮개(500)의 래치홈(530)에 정합하여 고정된다.

아래에서는 앞에서 설명한 구성요소를 이용하여 태양열집열판(700)을 고정하고 이를 지붕마감재로 이용하는 설치관계를 설명하기에 앞서, 이러한 설치관계를 보다 명확하게 설명하기 위해 일반적인 태양열집열판(700)의 구성에 대해 간략하게 설명하겠다.

태양열집열판(700)은 도 3에 도시된 바와 같이, 저면에 해당하는 집열판(700)의 바닥판(701)과, 바닥판(701)의 상면에 위치한 단열재(703)와, 단열재(703)의 상면에 설치되는 집열기(707) 및 집열기(707)에 연결된 지관(705), 그리고 집열기(707)와 지관(705)의 위에 설치되는 저철분 강화유리(709)를 포함한다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 스틸하우스의 지붕은 지붕트러스(201) 위에 구조용 합판(210)이 안착되어 고정되고, 이런 구조용 합판(210)의 상면에는 방수지(220)가 부착된다. 그리고, 상기의 태양열집열판(700)은 이런 방수지(220)의 위에 설치된다.

고정대(400)는 태양열집열판(700)의 가장자리를 따라 위치한다. 그리고 고정대(400)의 하판(420)의 타단에는 태양열집열판(700)의 바닥판(701)이 안착된 상태로 리벳 체결되어 고정대(400)와 태양열집열판(700)의 바닥판(701)을 고정한다. 이와 같은 상태에서 고정대(400)와 태양열집열판(700)을 지붕에 안착하고 고정대(400)의 하판에 형성된 제1 공간부(440)에 스크루(901)를 박아 지붕트러스(201)에 체결 고정한다. 이때, 고정대(400)의 제1 공간부(440)에는 폼패킹(801)이 위치하여 방수지(220)와 고정대(400)의 사이로 빗물이 침투하는 것을 방지한다. 이때, 지붕트러스(201)를 형성하는 한 스틸스터드에는 2개의 고정대(400)가 고정되는데, 제1 공간부(440)가 마주하는 방향으로 두 고정대(400)가 위치하여 고정되며, 2개의 고정대(400)에 각각 형성된 절곡부(421)는 약 4mm정도 떨어져 고정된다. 이와 같이 4mm정도 떨어뜨린 이유는 열팽창을 고려한 것이다. 한편, 고정대(400)에 고정된 바닥판(701)의 상면에는 단열재(703), 집열기(707) 및 지관(705)이 설치된다.

그리고, 고정대(400)의 상판(430)의 단부이면서 수직판(410)과 직각으로 위치하는 면에는 강화유리(709)가 안착되는데, 이때 경질고무류인 백업재(800)가 강화유리(709)와 상면의 단부 사이에 위치한다. 그리고, 제1 덮개(500)가 2개의 고정대(400)의 힌지부(411) 상단에 안착되는데, 제1 덮개(500)와 강화유리(709)의 사이에는 다른 백업재(800)가 위치한다. 그리고, 실링재(802)가 고정대(400)의 상판(430)에서 수직판(410)과 평행하게 절곡된 면과 강화유리(709)의 단부의 사이에 위치한다. 그리고, 제1 덮개(500)와 강화유리(709)의 사이에 백업재(800)가 안착된 상태에서 제1 덮개(500)에 새겨진 눈금선을 따라 스크루(902)를 체결하면 제1 덮개(500)와 고정대(400)는 체결 고정된다. 이러한 스크루(902)의 체결에 의해 발생한 체결력은 제1 덮개(500)에서 고정대(400) 쪽으로 작용하며, 이런 체결력에 의해 고정대(400)의 힌지부(411)를 중심으로 제1 덮개(500)의 양단이 하부방향으로 처지면서, 제1 덮개(500)의 하면에 형성된 체결편(520)이 백업재(800)에 박히면서 백업재(800)를 가압한다. 이런 가압에 의해 빗물이 제1 덮개(500)와 강화유리(709)의 사이로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 고정대(400)와 제1 덮개(500)가 스크루(902)에 의해 체결된 상태에서 방수용 덮개(600)와 제1 덮개(500)를 체결하면, 방수용 덮개(600)의 양단에 형성된 래치(630)는 제1 덮개(500)의 지지편(510)에 형성된 래치홈(530)에 삽입되어 고정된다.

한편, 도 3에 보이듯이, 제1 덮개(500)와 고정대(400)의 상판(430)의 사이에는 힌지부(411)에 의해 발생하는 갭(450)이 형성된다. 이런 갭(450)은 상판(430)을 따라 형성되는데, 상판(430)에 있어 수직판(410)으로부터 연장된 면과 수직판(410)과 평행하게 위치한 면을 따라 형성된다. 이런 갭(450)의 형성으로, 빗물이 모세관현상에 의해 백업재(800)와 강화유리(709)의 사이로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 고정대(400)는 태양열집열판(700)의 측면을 따라 고정되는데, 태양열집열판(700)들의 집열기(707)가 상호 연결되어 열전달매체를 유동할 수 있어야 한다. 따라서, 고정대(400)의 수직판(410)에는 관통공(도면에 도시안됨)이 형성되는데, 이런 관통공을 통해 집열기 연결관(104)이 위치하여 태양열집열판(700)의 집열기(707)들을 연결한다.

이와 같은 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물은 두 태양열집열판(700)을 상호 연결하면서 태양열집열판(700)이 구조용 합판(210)을 덮어 다른 지붕마감재 역할을 대신할 수 있다. 그리고, 이런 태양열집열판(700)들 사이의 공간을 제1 덮개(500)와 방수용 덮개(600)가 덮고 있으며, 집열판(700)과 접합구조의 사이로 빗물이 침투하는 것을 막기 위해 백업재(800) 및 갭(450)을 형성함으로써, 방수성도 우수하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물은 스틸하우스의 지붕마감부재로서 태양열집열판을 사용할 수 있도록 스틸하우스의 지붕트러스와 태양열집열판을 고정함으로써, 시공비용 면에서 지붕마감재의 설치에 대한 비용을 절감할 수 있으며, 또한, 종래에는 지붕을 설치하고 나중에 태양열 시스템을 설치하여 시공기간이 길어졌으나, 본 발명에서는 지붕의 시공과정 중에 태양열집열판을 설치하여 시공을 단축할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물은 고정하고 있는 태양열집열판의 사이를 덮개 및 방수부재를 이용하여 실링함으로써, 방수성이 우수하다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 스틸하우스용 태양열집열판의 접합구조물에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1은 종래 기술에 따른 태양열 시스템의 측면도이고,

도 2는 일반적인 스틸하우스의 지붕트러스 구조를 나타낸 삼면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 태양열집열판의 접합구조물이 도 2에 도시된 지붕트러스 구조에 설치된 상태를 나타낸 단면도이고,

도 4는 도 3에 도시된 접합구조물 중에서 고정대를 나타낸 횡단면도이고,

도 5는 도 3에 도시된 접합구조물 중에서 덮개를 나타낸 횡단면도이며,

도 6은 도 3에 도시된 접합구조물 중에서 방수용 이중덮개를 나타낸 횡단면도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

100 : 집열부 101, 700 : 집열판

200 : 지붕 400 : 고정대

500 : 제1 덮개 600 : 방수용 덮개

Claims (4)

1. 일면에는 유리판이 위치하고 타면에는 바닥판이 위치한 다수 개의 태양열집열판들을 지붕마감재로 사용하기 위해 상기 태양열집열판을 지붕트러스에 고정하는 접합구조물에 있어서,

   상기 태양열집열판의 가장자리를 따라 고정되며 상기 지붕트러스에 고정되는 고정대들과,

   2개의 태양열집열판에 근접한 고정대를 덮으면서 상기 고정대를 따라 고정되는 덮개 및,

   상기 덮개와 상기 고정대 및 상기 태양열집열판의 사이에 형성된 틈을 밀봉하는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열집열판의 접합구조물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정대는 상기 태양열집열판의 바닥판과 연결된 하판과, 상기 유리판의 가장자리를 따라 지지하는 상판과, 상기 상판과 하판을 연결하는 수직판을 포함하며,

   상기 하판은 스크루 체결에 의해 상기 지붕트러스에 고정되고, 상기 덮개는 스크루에 의해 상기 상판에 체결되며,

   상기 상판과 상기 유리판 및 상기 덮개의 사이와 상기 하면과 상기 지붕트러스의 사이에는 상기 밀봉부재가 밀봉되는 것을 특징으로 하는 태양열집열판의 접합구조물.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상판은 상기 수직판의 단부에서 일정 거리 이격되어 상기 수직판의 측면에 연결되고, 상기 덮개는 상기 수직판의 단부와 접하며, 상기 덮개와 상기 상판의 사이에는 갭이 형성된 것을 특징으로 하는 태양열집열판의 접합구조물.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 덮개의 측면에는 래치홈이 형성되며, 상기 덮개를 덮는 방수용 덮개의 내측면에는 상기 래치홈에 정합하는 래치가 형성되고, 상기 래치홈에 상기 래치가 정합하여 상기 덮개와 상기 방수용 덮개가 연결되는 것을 특징으로 하는 태양열집열판의 접합구조물.