KR100713696B1 - 솔라 루프 시스템 - Google Patents

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KR100713696B1
KR100713696B1 KR1020050101735A KR20050101735A KR100713696B1 KR 100713696 B1 KR100713696 B1 KR 100713696B1 KR 1020050101735 A KR1020050101735 A KR 1020050101735A KR 20050101735 A KR20050101735 A KR 20050101735A KR 100713696 B1 KR100713696 B1 KR 100713696B1
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solar
building
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유영동
김갑득
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본 발명은 건물의 지붕 형상에 관계없이 태양광을 통해 필요한 에너지를 축열하며, 건물의 지붕과 축열부의 사이에 적절한 공기 흐름 공간을 형성하여 지붕과 축열부의 과열을 방지할 수 있는 솔라 루프 시스템에 관한 것으로, 복수개의 조합으로 건물의 지붕에 장착되어 솔라셀의 장착상태를 지지하며, 건물의 지붕에 장착된 상태에서 건물의 지붕과의 사이에서 적어도 일부분에 공기 통로를 형성하는 솔라셀 지지패널들, 솔라셀 지지패널들의 상측에 결합되며, 솔라셀 지지패널들과 솔라셀 사이에서 공기 통로를 형성하도록 솔라셀의 일측 양면을 고정하는 솔라셀 고정부재를 포함하며, 솔라셀 지지패널들과 솔라셀 고정부재들 사이에 장착되며, 솔라셀 고정부재로 전달된 열이 솔라셀 지지패널로 전달되는 것을 차단시키는 열교차단재를 포함한다.
건물, 지붕, 솔라셀

Description

솔라 루프 시스템{SOLAR ROOF SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 루프 시스템의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 루프 시스템의 결합관계를 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도이다.
본 발명은 건물의 외벽 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물의 지붕을 통해 자연적으로 태양열을 회수하여 태양열을 이용할 수 있는 솔라 루프에 관한 것이다.
통상적으로, 태양열을 에너지원으로 이용하는 기술분야 가운데 건물의 난방분야가 있다. 태양열은 건물의 지붕과 같이 태양에 노출된 부분에 장착되는 축열부(또는 집열부)로 축열(또는 집열)되어 건물 내부에 위치한 이용부에서 축열된 열이 방출되어 실내를 난방시키거나 또는 다른 에너지원으로 사용된다.
상기한 바와 같이 태양열을 축열하기 위한 축열부(솔라셀, 태양 전지)는 일 반적으로, 건물의 지붕에 장착되는데, 태양열에 노출되는 건물의 지붕 또는 축열부에 상당한 열이 발생한다. 뿐만 아니라, 건물의 지붕과 축열부 사이에도 상당한 열이 발생되는 문제점이 있다.
이러한 현상은 특히, 건물이 평지붕인 경우 더 심각한 문제점으로 지적되는데, 건물의 지붕이 평지붕 형태인 경우 건물의 지붕과 축열부 사이로 공기의 흐름이 원활하게 이루어지지 않기 때문이다.
본 발명의 목적은 건물의 지붕 형상에 관계없이 태양광을 통해 필요한 에너지를 축열하며, 건물의 지붕과 축열부의 사이에 적절한 공기 흐름 공간을 형성하여 지붕과 축열부의 과열을 방지할 수 있는 솔라 루프 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수개의 조합으로 건물의 지붕에 장착되어 솔라셀의 장착상태를 지지하며, 건물의 지붕에 장착된 상태에서 건물의 지붕과의 사이에서 적어도 일부분에 공기 통로를 형성하는 솔라셀 지지패널들, 솔라셀 지지패널들의 상측에 결합되며, 솔라셀 지지패널들과 솔라셀 사이에서 공기 통로를 형성하도록 솔라셀의 일측 양면을 고정하는 솔라셀 고정부재를 포함하며, 솔라셀 지지패널들과 솔라셀 고정부재들 사이에 장착되며, 솔라셀 고정부재로 전달된 열이 솔라셀 지지패널로 전달되는 것을 차단시키는 열교차단재를 포함한다.
상기한 구성에서 솔라셀 지지패널들은 각각의 양단부가 절곡된 형상을 가지며, 각각의 절곡된 형상이 상호 오버랩되어 연결되며, 솔라셀 지지패널들의 절곡된 높이는 솔라셀 두께의 높이보다 더 높게 형성될 수 있다.
그리고 솔라셀 고정부재는 솔라셀 지지패널들의 오버랩 부분에 각각 제1 패널과 제2 패널의 결합으로 형성되며, 제1 패널과 제2 패널은 각각 길이방향으로 신장되는 박판의 양측이 서로 대향되는 방향으로 굴곡되어 솔라셀의 일측 양면을 고정할 수 있다.
제1 패널은 솔라셀 지지패널들의 오버랩 부분에 접하는 제1 면, 제1 면으로부터 양단이 하향 절곡되는 제2 면들, 제2 면들로부터 제1 면에 수평한 방향으로 각각 신장되는 제3 면들을 포함할 수 있다.
제1 면은 볼트가 관통되는 구멍을 갖고, 열교차단재는 제1 면과 솔라셀 지지패널들의 오버랩 부분 사이에 장착될 수 있다.
제2 면들의 절곡된 높이는 솔라셀 두께 높이의 1/2로 형성할 수 있으며, 제2 패널은 제1 패널과 동일 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 건물의 지붕과 솔라셀 지지패널 사이에 장착되는 지지부재를 더 포함할 수 있으며, 지지부재를 통해 건물의 지붕과 솔라셀 지지패널 사이에서 형성되는 공기 통로가 더 확장될 수 있다.
지지부재는 서로 평행한 양측면의 단부를 연결하여 일방향으로 개방된 구조로 형성되는 스틸 스터드의 조합으로 구성할 수 있으며, 지지부재는 간격을 갖고 각각 배치되는 제1 지지부재와 제2 지지부재를 포함할 수 있다.
제1 지지부재는 건물의 지붕 바닥면에서 개구된 면이 상측을 향하도록 장착되는 제1 수평부재, 제1 수평부재의 일단부에서 개구된 면이 제1 수평부재의 타단부를 향하도록 수직하게 장착되는 제1 수직부재, 제1 수평부재의 타단부와 제1 수직부재의 상단부를 연결하며, 개구된 면이 제1 수평부재의 개구된 면을 향하도록 장착되는 제1 경사부재를 포함할 수 있다.
제1 경사부재는 솔라셀 지지패널과 결합되며, 제1 경사부재와 솔라셀 지지패널 사이에는 보강재가 장착될 수 있다.
보강재는 b채널(Hat Channel)로 구성할 수 있다.
제2 지지부재는 제1 지지부재와 동일 형상으로 형성될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔라 루프 시스템의 구성을 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔라 루프 시스템의 결합관계를 도시한 결합 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 솔라 루프 시스템의 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 솔라셀 지지패널(110, 112)들과 솔라셀 고정부재(120)를 포함한다.
먼저, 솔라셀 지지패널(110, 112)들은 복수개의 조합으로 건물(200)의 지붕(202)에 장착되어 솔라셀(100, 102)(Solar Cell, 태양전지)의 장착상태를 지지한다. 그리고 솔라셀 지지패널(110, 112)들은 건물(200)의 지붕(202)에 장착된 상태에서 건물(200)의 지붕(202)과의 사이에서 적어도 일부분에 공기 통로를 형성한다.
솔라셀 지지패널(110, 112)들은 각각의 양단부가 도 1에 도시된 바와 같이 절곡된 형상을 가지며, 각각의 절곡된 형상이 오버랩 부분을 형성하여 상호 연결된다. 여기서, 솔라셀 지지패널(110, 112)들의 양단에 형성되는 절곡 형상의 크기는 각각의 솔라셀 지지패널(110, 112)에서 일단에 형성되는 절곡 형상의 크기가 타단에 형성되는 절곡 형상의 크기보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 솔라셀 지지패널(110, 112)의 상호 연결을 용이하게 하기 위해서 양단에 형성되는 절곡 형상의 크기가 서로 다르게 형성되는 것이 바람직하다. 솔라셀 지지패널(110, 112)들의 절곡 형상은 롤포밍기를 이용한 롤포밍 생산으로 형성될 수 있다.
한편, 솔라셀 지지패널(110, 112)들의 절곡된 높이(t2)는 솔라셀(100, 102) 두께의 높이(t1)보다 더 높게 형성된다. 이러한 구성으로, 솔라셀 지지패널(110, 112)은 솔라셀(100, 102)을 지지하는 기능에 더하여 솔라셀(100, 102)의 방열기능까지 할 수 있다. 즉, 솔라셀(100, 102)이 솔라셀 지지패널(110, 112)에 장착된 상태에서 솔라셀(100, 102)의 하면과 솔라셀 지지패널(110, 112)의 상면 사이의 공간으로 자연적인 공기의 흐름 경로가 형성되어 솔라셀(100, 102)을 방열시킬 수 있다. 또한, 솔라셀 지지패널(110, 112)은 패널의 재질이 선택적으로 구성됨에 따라 복사열에 대한 반사율을 증대시킬 수 있다.
솔라셀 고정부재(120)는 솔라셀 지지패널(110, 112)들의 오버랩 부분에 결합되어 솔라셀(100, 102)의 일면을 고정하는 기능을 한다. 여기서, 솔라셀 고정부재(120)를 통해 솔라셀(100, 102)의 일면이 고정된다는 것은 솔라셀 지지패널(110, 112)들과 솔라셀(100, 102) 사이에서 공기 통로를 형성하도록 솔라셀(100, 102)의 일측 양면을 고정한다는 것을 말한다.
솔라셀 고정부재(120)는 제1 패널과 제2 패널의 결합으로 형성되며, 제1 패널과 제2 패널은 동일 형상으로 형성된다. 제1 패널과 제2 패널은 각각 길이방향으로 신장되는 박판의 양측이 서로 대향되는 방향으로 굴곡되는 형상을 갖고 형성되어 솔라셀의 일측 양면을 고정한다. 단, 제1 패널과 제2 패널의 결합은 각각의 제1 면(122)이 서로 접한 상태에서 각각의 제3 면(126)들이 서로 반대방향으로 향하도록 결합된다.
제1 패널은 솔라셀 지지패널(110, 112)들의 오버랩 부분에 접하는 제1 면(122), 제1 면(122)으로부터 양단이 하향 절곡되는 제2 면(124)들, 제2 면(124)들로부터 제1 면(122)에 수평한 방향으로 각각 신장되는 제3 면(126)들이 포함된다. 제1 패널은 하나의 패널로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 제1 면(122)은 볼트(129)가 관통되는 구멍(128)을 갖고 솔라셀 지지패널(110, 112)들의 오버랩 부분에 볼트(129) 체결된다. 제1 면(122)과 솔라셀 지지패널(110, 112)들의 오버랩 부분 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이 열교차단재(150)가 구성될 수 있다. 열교차단재(150)는 솔라셀 고정부재(120)로 전달된 열이 솔라셀 지지패널(110, 112)로 전달되 는 것을 감소시키는 기능을 한다. 즉, 열교차단재(150)가 구성됨으로써 열교차단재(150)를 중심으로 결합되는 두 구성 요소간의 열전도는 감소될 수 있다. 제2 면(124)들의 절곡 높이는 솔라셀(100, 102) 두께 높이(t1)의 1/2로 형성될 수 있다. 제1 패널과 제2 패널을 형성하는 각각의 제2 면(124)들의 절곡 높이 합(t3)은 솔라셀(100, 102) 두께 높이(t1)와 적어도 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 솔라 루프 시스템은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 건물(200)의 지붕(202)과 솔라셀 지지패널(110, 112) 사이에 장착되는 지지부재(130)가 더 포함된다. 지지부재(130)를 통해 건물(200)의 지붕(202)과 솔라셀 지지패널(110, 112) 사이에서 형성되는 공기 통로가 더 확장될 수 있다.
지지부재(130)는 서로 평행한 양측면의 단부를 연결하여 일방향으로 개방된 구조로 형성되는 스틸 스터드의 조합으로 구성될 수 있으며, 간격을 갖고 각각 배치되는 제1 지지부재와 제2 지지부재가 포함된다.
제1 지지부재는 제1 수평부재(132), 제1 수직부재(134), 제1 경사부재(136)의 조합으로 구성된다. 제1 수평부재(132)는 건물(200)의 지붕(202) 바닥면에서 개구된 면이 상측을 향하도록 장착된다. 제1 수직부재(134)는 제1 수평부재(132)의 일단부에서 개구된 면이 제1 수평부재(132)의 타단부를 향하도록 수직하게 장착된다. 제1 경사부재(136)를 통해 제1 수평부재(132)의 타단부와 제1 수직부재(134)의 상단부는 연결되며, 제1 경사부재(136)의 개구된 면이 제1 수평부재(132)의 개구된 면을 향하도록 장착된다. 제1 경사부재(136)는 솔라셀 지지패널(110, 112)과 결합되며, 제1 경사부재(136)와 솔라셀 지지패널(110, 112) 사이에는 보강재(140)가 장착된다. 보강재(140)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 b채널(Hat Channel)로 구성될 수 있다. b채널은 냉연용융 아연강판을 모자형태로 성형한 제품으로 본 발명의 실시예에서는 제1 경사부재(136)에 나사못으로 장착된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 솔라 루프 시스템은 솔라셀(100, 102)의 장착에 따른 장점에 더하여 건물(200)의 지붕(202)과 솔라셀 지지패널(110, 112) 사이 및 솔라셀 지지패널(110, 112)과 솔라셀(100, 102) 사이에서 자연적인 공기 흐름을 유도하여 솔라셀(100, 102)의 방열과 공기층 형성에 따른 단열효과를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 솔라셀 지지패널(110, 112), 솔라셀 고정부재(120) 및 지지부재(130)의 형상 및 수량은 다양한 설계변경에 따라 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 건물(200)의 지붕(202) 바닥면이 편평한 경우 상기한 지지부재(130)가 먼저 설치되고, 그 위에 솔라셀 지지패널(110, 112)이 결합된 후 솔라셀 고정부재(120)를 통해 각각의 솔라셀(100, 102)들이 고정된다. 이와는 달리, 건물의 지붕 바닥면이 경사진 경우 상기한 지지부재(130)가 설치되지 않고, 솔라셀 지지패널(110, 112)이 경사진 지붕에 장착된 후, 그 위에 솔라셀 지지패널(110, 112)이 결합되고 솔라셀 고정부재(120)를 통해 각각의 솔라셀(100, 102)들이 고정된다. 상기한 솔라셀 지지패널(110, 112), 솔라셀 고정부재(120) 및 지지부재(130)는 태양으로부터 보다 많은 태양광을 받기 위해 건물의 지붕에 장착되는 것이 바람직하지만, 건물의 지붕 구조에 따라 설치 구성을 달리할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 솔라 루프 시스템은 신축 또는 리모델링 건물의 편평한 지붕 또는 경사진 지붕에도 모두 사용이 가능하다.
또한, 건물의 지붕과 솔라셀 지지패널 사이 및 솔라셀 지지패널과 솔라셀 사이에서 자연적인 공기 흐름을 유도하여 솔라셀의 방열과 공기층 형성에 따른 단열효과가 있다.
특히, 경량형강 트러스와 건식 보드로 구성된 지붕 시스템의 경우 현장에서 이동한 후 즉시 설치가 가능하여 현장 설치에 따른 시공 효율을 높일 수 있고, 시공 기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 복수개의 조합으로 건물의 지붕에 장착되어 솔라셀의 장착상태를 지지하며, 상기 건물의 지붕에 장착된 상태에서 상기 건물의 지붕과의 사이에서 적어도 일부분에 공기 통로를 형성하는 솔라셀 지지패널들;
    상기 솔라셀 지지패널들의 상측에 결합되며, 상기 솔라셀 지지패널들과 상기 솔라셀 사이에서 공기 통로를 형성하도록 상기 솔라셀의 일측 양면을 고정하는 솔라셀 고정부재;
    상기 솔라셀 지지패널들과 상기 솔라셀 고정부재들 사이에 장착되며, 상기 솔라셀 고정부재로 전달된 열이 상기 솔라셀 지지패널로 전달되는 것을 차단시키는 열교차단재를 포함하는 솔라 루프 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 솔라셀 지지패널들은 각각의 양단부가 절곡된 형상을 가지며, 각각의 절곡된 형상이 상호 오버랩되어 연결되는 솔라 루프 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 솔라셀 지지패널들의 절곡된 높이는 상기 솔라셀 두께의 높이보다 더 높게 형성되는 솔라 루프 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 솔라셀 고정부재는 상기 솔라셀 지지패널들의 오버랩 부분에 각각 제1 패널과 제2 패널의 결합으로 형성되며, 상기 제1 패널과 제2 패널은 각각 길이방향으로 신장되는 박판의 양측이 서로 대향되는 방향으로 굴곡되어 상기 솔라셀의 일측 양면을 고정하는 솔라 루프 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 패널은
    상기 솔라셀 지지패널들의 오버랩 부분에 접하는 제1 면;
    상기 제1 면으로부터 양단이 하향 절곡되는 제2 면들;
    상기 제2 면들로부터 상기 제1 면에 수평한 방향으로 각각 신장되는 제3 면들을 포함하는 솔라 루프 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 면은 볼트가 관통되는 구멍을 갖는 솔라 루프 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열교차단재는 상기 제1 면과 상기 솔라셀 지지패널들의 오버랩 부분 사이에 장착되는 솔라 루프 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 면들의 절곡된 높이는 상기 솔라셀 두께 높이의 1/2로 형성하는 솔라 루프 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2 패널은 상기 제1 패널과 동일 형상으로 형성되는 솔라 루프 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 건물의 지붕과 상기 솔라셀 지지패널 사이에 장착되는 지지부재를 더 포함하며, 상기 지지부재를 통해 상기 건물의 지붕과 상기 솔라셀 지지패널 사이에서 형성되는 공기 통로가 더 확장되는 솔라 루프 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지부재는 서로 평행한 양측면의 단부를 연결하여 일방향으로 개방된 구조로 형성되는 스틸 스터드의 조합으로 구성하는 솔라 루프 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지부재는 간격을 갖고 각각 배치되는 제1 지지부재와 제2 지지부재를 포함하는 솔라 루프 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 지지부재는
    상기 건물의 지붕 바닥면에서 개구된 면이 상측을 향하도록 장착되는 제1 수평부재;
    상기 제1 수평부재의 일단부에서 개구된 면이 상기 제1 수평부재의 타단부를 향하도록 수직하게 장착되는 제1 수직부재;
    상기 제1 수평부재의 타단부와 상기 제1 수직부재의 상단부를 연결하며, 개 구된 면이 상기 제1 수평부재의 개구된 면을 향하도록 장착되는 제1 경사부재를 포함하는 솔라 루프 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 경사부재는 상기 솔라셀 지지패널과 결합되는 솔라 루프 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 경사부재와 상기 솔라셀 지지패널 사이에는 보강재가 장착되는 솔라 루프 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보강재는 b채널(Hat Channel)로 구성하는 솔라 루프 시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2 지지부재는 상기 제1 지지부재와 동일 형상으로 형성되는 솔라 루프 시스템.
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