KR101023748B1 - 차양 내장형 삼중유리 창짝구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차양 내장형 삼중유리 창짝구조에 관한 것으로서, 벽체의 개구부에 설치되는 창호프레임(100); 상기 창호프레임(100)의 전면부에 고정설치되는 외부창(200); 상기 외부창(200)과 이격되도록 상기 창호프레임(100)의 후면부에 탈착 가능하게 설치되는 페어글래스 구조의 내부창(300); 및, 상기 외부창(200)과 상기 내부창(300) 사이의 공간부(11)에 설치되어 승하강하는 블라인드(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차양 내장형 삼중유리 창짝구조{SlidinG InteGrated Triple Glass Frame Structure}

본 발명은 차양이 내장된 삼중유리 창짝구조에 관한 것으로서, 난방에너지와 냉방에너지를 효과적으로 절감하고, 블라인드의 유지보수가 용이한 새로운 개념의 창짝구조를 제시한다.

고층에서 커튼월 공법으로 시공되는 창호부는 건물자중의 감소와 공사의 용이성을 위해 필수적이나, 열적으로는 가장 취약한 부분으로서, 건물입면상 유리면적의 증가는 건물에너지소비에 더욱 큰 영향을 미친다.

건축물에너지절약 설계기준에 따르면, 창호의 열관류값(U값) 3.84W/m2K 정도로서, 이는 외벽 열관류값 0.47W/m2K에 비해 7배 이상 높고, 최근 시공되는 고층건물은 대부분 Low-e 유리 적용으로 U값 1.5~1.8/m2K 수준을 실현하나, 창호의 열관류값은 외벽면에 비해 항상 매우 높고, 이는 건물열손실에 가장 큰 원인을 제공한다.

햇빛의 투과를 결정하는 파라매트는 에너지관류율(G값)로서 이의 단위는 %이다. 통상 G값은 난방기 중 일사의 passive한 이용을 위해 높은 값, 반대로 냉방기에는 일사의 효과적 차단을 위해 낮은 값이 요구된다. 일반적으로 복층단열유리의 에너지관류율(G값)은 0.6~0.65 수준으로서, 크립톤을 충전한 3중 단열유리의 경우 열관류율(U값)은 0.7W/m2K인 반면 G값은 0.5으로 낮아지며, 제논 충전 시는 U값 0.4W/m2K 그리고 G값 0.4까지 낮아진다.

유리는 U값이 낮아지면 투과율이 떨어짐으로 G값도 낮아져서 간혹 고단열창은 난방기 일사에너지의 패시브한 활용에는 불리할 수 있다. 남측면은 열획득이 열손실보다 크므로 G값이 너무 작으면 난방기 중 일사의 활용에 불리하며, 상대적으로 일사량이 적은 난방기에 북측의 유리를 통한 일사에너지 획득은 창호부 열손실보다 적음으로 G값은 큰 의미가 없으며, 고단열 창호가 적용이 우선되어야 한다.

이런 결과는 냉방기에도 반복될 수 있어 유의하여야 한다. 빛은 유리 투과후 부분적 흡수를 통해 실내 또는 실외에 열로 방사되지만, 대부분은 유리를 투과한 후 실내의 물질과 접한 후 열에너지로 변환되어 실내로 방출된다. 만약 이 열이 효과적으로 제어되지 못하면 실내에 높은 냉방부하가 발생하게 된다. 재실자에 의한 또는 기타 실내발생열원에 의해 열부하가 높은 공간에는 중간기에서부터 높은 냉방부하로 냉방에너지소비가 발생하거나 창호부 복사에 의한 실내쾌적성이 심각한 훼손이 발생할 수 있다.

일사의 합리적 차단유무는 차폐계수(SC값)을 통해 이루어 진다. 외부차양은 0.15~ 0.20, 그리고 내부차양은 0.60~0.70로서 적용위치에 따라 값의 차이가 매우 크다. 국내는 혹한기 혹서기가 동시에 존재함으로 난방기엔 내부차양 그리고 냉방기엔 외부차양의 적용이 필요하다. 하지만 국내기후는 기상변화가 큼으로 일반적 외부차양은 파손에 의해 2차적인 안전상 피해를 유발할 수 있어 적용이 쉽지 않다. 그러므로 국내 고층건물은 대부분 내부차양이 적용되고 있으며, 높은 반사율의 차양을 적용하여도 유입된 일사는 대부분 실내에 적재되어 온실효과는 발생한다. 이런 문제점 해결을 위해 최근 현장에 적용되는 삼중유리, 적외선 차단막, 투광 조절창 등의 새로운 기술은 U값 또는 G값을 목적에 맞게 개선할 수는 있다. 하지만 국내와 같이 극단적인 혹한기와 혹서기를 가진 기후대에서는 가변형 U값/G값을 가진 창호가 필요하며, 이를 통해 냉난방기에 합리적으로 대응할 수 있다. 이런 맥락에서 본 신청기술은 창호 또는 유리에 차양을 통합하여 성능적 최적화를 달성하며, 또한 동시에 기존의 기술이 가지는 유지관리상 문제점을 개선하고자 하였다.

<기존 창호시공법 특성>

(1) 내부차양 적용시 창호

국내에서 시공되는 대부분의 건물은 내부차양이 적용된다. 이에 따라 커튼월의 내측면에 커튼박스부분이 설치되어 있고, 여기에 베네치안 블라인드 또는 커튼 등이 적용된다. 유리는 가장 보편적인 24mm 복층유리가 적용되며, 여기에 로이(Low-e) 코팅유리 또는 아르곤 충진을 통해 유리의 단열성능을 개선할 수 있다.

최근에는 유리 한 장을 더 첨부시킨 삼중유리가 적용되기도 한다. 물론 삼중유리에도 Low-e 코팅유리를 최대 2장까지 적용하거나 아르곤 충진이 가능하다. 통상 본 유리의 G값은 유리의 스펙에 따라 0.5~0.7 수준이며, 가장 보편적으로 적용되는 25mm 일반 블라인드 슬릿(slat)을 적용시 SC값은 0.5 정도에서 결정된다. 내부차양은 국내 대부분의 현장에서 적용되고 있으며, 기술적으로 뿐만 아니라 비용적으로도 가장 용이한 사양이나, 내부발열부하가 많은 공간에서는 이미 중간기부터 냉방이 가동되어야 함으로 초기투자비는 적지만 가장 높은 에너지소비가 발생하는, 특히 냉방에너지소비가 높아 유지관리비 상승을 초래하는 방식이다.

(2) 외부차양 적용시 창호

외부차양은 SC값이 0.15~0.2 수준으로 매우 낮다. 이로 인해 일반적인 유리와 함께 적용시 약 0.15 수준의 SC값을 달성할 수 있다. 외부차양은 돌출 고정형과 베네치안블라인드형식이 적용되는 가변형이 있다.

돌출형 외부차양은 고정형으로 수직 또는 수평형으로 구성되며, 태양고도에 따라 창호입면에 그늘을 제공한다. 가격은 고가이나, 창호면 전체에 그늘을 제공하기에는 부족하여 냉방기 성능이 다소 떨어지며, 오피스에 비해 실내부하가 적은 주거용 건물의 경우 난방기에는 반대로 유입일사량이 저감하여 난방에너지소비량 저감에는 불리할 수 있다. 하지만 고정형으로 인해 파손에 대한 우려가 적어 유지관리가 용이함으로 다소 적용되기도 한다.

가동형 외부차양은 창호의 전면에 부착하여 설치되며, 작동되는 slat이 상하로 움직이며 태양의 입사각에 따라 각도를 조절할 수 있음으로 일사차단효과는 가장 유리하다. 하지만 구조적 안전의 확보를 위해 와이어로 양면을 고정하여 레일을 따라 slat이 가동하며, 풍압이 크게 걸리면 파손의 우려가 높아 안전상 문제가 발생할 가능성이 높아 고층부에서는 적용된 사례가 없다.

외부차양은 외기에 직접 노출됨으로 표면의 노후화가 빨리 진행되며, 또한 먼지가 슬릿(slat)의 표면에 부착되어 유지관리에 대한 요구가 높아질 수 밖에 없다. 수평형 외부차양은 외기에 직접 노출될 경우 황사와 같은 조건에서 표면상태가 빨리 더러워지며, 돌출부에 의해 청소시 안전상의 문제가 발생할 수 있음으로 유지관리에 대한 신중한 검토가 필요하다.

(3) 기존 블라인드 창호 적용시 문제점

일반적으로 복층유리 사이에 블라인드를 설치한 블라인드 창이 있다. 블라인드는 전동 또는 수동으로 시공될 수 있다. 하지만 현재까지 시공되고 있는 모든 블라인드 창의 가장 큰 단점은 유지관리가 난이하다는 점이다. 블라인드는 기계적 메카니즘을 가지며, 최근 이에 대한 내구성이 개선되었지만, 간혹 불량 또는 오작동 등으로 교환이 필요하게 된다. 또한 유리와 블라인드가 통합되어 있음으로 인해 수리할 경우 복층유리를 다시 분해하여 블라인드 부분을 교체 또는 수리가 실시되는 복잡한 과정을 가지게 됨으로 통상 AS 의 요구가 발생하면 유리 전체를 교환하여야 함으로 이에 따른 코킹제거와 함께 유리공사 그리고 재시공 후 코킹처리 등의 비교적 많은 비용이 수반되는 단점이 있다. 또한 통상 블라인드창은 중공층 온도상승시 내측면 싱글유리의 단열성능이 떨어짐(4.0W/m2K 수준, 전체 2.1W/m2K 수준)으로 냉방기 창호부 복사열을 원천적으로 제거하는 것은 거의 불가능하다. 그 이유는 내외측면에 통상 동일한 유리가 적용되는 일반 블라인드창에서는 냉방기 중 유리 내부 온도 상승 시 외기와의 온도차에 비해 냉방이 되고 있는 실내측과의 온도차가 오히려 크게 발생하게 되어 실내측으로의 열이동이 외부로의 열이동에 비해 커지게 되기 때문이다.

상기한 문제점들을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 냉방기에는 태양의 복사에너지가 실내로 유입되는 것을 효과적으로 차단하고, 난방기에는 태양의 복사에너지를 이용하여 실내 난방에너지의 일부로 활용할 수 있는 창짝구조를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, 블라인드의 유지관리 비용을 최소화하고, 블라인드 수리가 용이한 창짝구조를 제공함을 본 발명의 다른 목적으로 한다.

셋째, 내측면으로 단열성능이 높은 유리와 창짝구조를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 구성은 다음과 같다.

본 발명은 차양 내장형 삼중유리 창짝구조에 관한 것으로서, 벽체의 개구부에 설치되는 창호프레임(100); 상기 창호프레임(100)의 전면부에 고정설치되는 외부창(200); 상기 외부창(200)과 이격되도록 상기 창호프레임(100)의 후면부에 탈착 가능하게 설치되는 페어글래스 구조의 내부창(300); 및, 상기 외부창(200)과 상기 내부창(300) 사이의 공간부(11)에 설치되어 승하강하는 블라인드(400);를 포함하여 구성된다.

본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 냉방기에는 태양의 복사에너지가 실내로 유입되는 것을 효과적으로 차단하고, 난방기에는 태양의 복사에너지를 이용하여 실내 난방에너지의 일부로 활용할 수 있다.

다시 말하면, 외부창(200)의 열관류값(U값)은 내부창(300)의 열관류값(U값)보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는데, 이와 같은 특징으로 말미암아 외부창(200)과 내부창(300) 사이의 공간부(11)에서 블라인드(400)에 의하여 발생된 열이 실내로 전달되지 않고 대부분 외부로 발산될 수 있어 냉방기(하절기) 냉방에너지를 절감할 수 있다.

즉 블라인드(400)를 내려 태양의 복사에너지를 차단하는 경우 외부창(200)을 투과한 일사의 대부분은 블라인드(400) 표면에 반사되어 다시 외부로 방출되고, 부분적으로 블라인드(400)에 흡수되는 빛이 열로 변하여 공간부(11)의 온도를 상승시킬 수 있는데, 이러한 공간부(11)의 열은 열관류값이 상대적으로 큰 외부창(200)을 통하여 외부로 발산되기 때문이다.

또한 외부창(200)과 내부창(300)에 에너지투과율이 상당히 높은 유리를 적용함으로서 난방기에는 블라인드(400)를 올려 실내로 일사가 효과적으로 유입되도록 유도하여 난방에너지를 절감할 수 있다.

둘째, 블라인드의 유지관리 비용을 최소화할 수 있고, 블라인드 수리가 용이하다.

다시 말하면, 블라인드(400)를 외부창(200)과 내부창(300) 사이의 공간부에 설치함으로써 블라인드(400)의 내구성(수명)을 연장할 수 있고, 수리나 교체가 필요한 경우에는 내부창(300)을 탈거할 수 있어 손쉽게 작업을 수행할 수 있다.

셋째, 차폐계수가 높은 창짝구조를 제공하여 외부창(200)을 투과한 일사의 대부분을 외부로 배출할 수 있어 냉방에너지를 절감할 수 있다.

다시 말하면, 블라인드(400)의 표면에 은색이나 백색 계통의 반사도가 높은 표면마감재를 적용함으로써 외부창(200)을 투과하여 유입된 일사의 대부분을 즉시 외부로 반사할 수 있다.

도1은 본 발명이 적용된 건물의 단면 구조를 도시한다.
도2는 본 발명의 구체적 실시예의 단면 구조이다.
도3은 본 발명의 구체적 실시예의 상단부 확대도이다.
도4는 본 발명의 구체적 실시예의 하단부 확대도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

창호프레임(100)은 도1 또는 도2에 도시된 바와 같이 건물 벽체의 개구부에 설치되어 외부창(200)과 내부창(300)이 설치될 공간을 제공하게 된다.

창호프레임(100)의 외형이나 단면 구조는 첨부도면에 도시된 형태로만 한정되는 것은 아니며 건물의 형태에 맞추어 다양한 설계변경이 가능하다.

외부창(200)은 창호프레임(100)의 전면부에 코킹처리되어 고정설치되는데, 고층에서의 풍압에 충분히 견딜 수 있는 강도의 강화유리나 반강화유리를 사용한다.

블라인드(400)는 외부창(200)과 내부창(300) 사이의 공간부(11)에 설치되어 승하강하며, 외부창(200)을 투과한 태양의 복사에너지가 실내로 유입되는 것을 차단하는 역할을 한다.

블라인드(400)의 규격은 본 발명의 구체적 실시예의 경우 블라인드(400)를 구성하는 슬릿(slat)이 25mm 인 베네치안 블라인드를 사용하고 있으며, 창짝의 슬림화를 위해 10 내지 15mm 베네치안 블라인드를 적용할 수도 있다.

이러한 블라인드의 구조나 작동 원리는 이미 해당 업계에 널리 알려진 기술에 해당하는 바 별도의 상세한 설명을 생략한다.

상기 블라인드(400)는 수동 또는 전동으로 승하강 및 틸딩 작동이 이루어지는데, 블라인드(400)의 표면에는 반사율이 높은 백색 또는 은색 계통의 표면마감재가 적용되어 외부창(200)을 투과한 일사의 대부분을 다시 외부로 반사할 수 있다.

또한 부분적으로 흡수되는 빛은 열로 변하게 되는데, 외부창(200)의 열관류값이 내부창(300)에 비하여 월등히 높은 관계로 이러한 열은 실내로 유입되기 보다는 대부분 외부창(200)을 통하여 외부로 발산된다. 따라서 냉방기(하절기) 냉방에너지를 절감할 수 있다.

내부창(300)은 페어글래스 구조로 구성되는데, 도1 또는 도2에 도시된 바와 같이 외부창(200)과 이격되도록 창호프레임(100)의 후면부에 탈착 가능하게 설치된다.

이와 같이 내부창(300)은 필요시 탈착 가능하게 설치되어 내부창(300)과 외부창(200) 사이의 공간부(11)에 설치된 블라인드(400)의 수리(교체) 또는 관리가 필요한 경우 내부창(300)을 분리하여 손쉽게 작업을 수행할 수 있다.

이 경우에도 외부창(200)은 항상 창호프레임에 고정설치되어 있으므로 외부 기후 조건에 상관없이 안전하게 작업을 수행할 수 있다.

이러한 내부창(300)은 도3 또는 도4에 상세히 도시된 바와 같이 캡수용홈부(110), 내부창조립캡(120) 및 가스켓(130)을 이용하여 탈착식으로 조립된다.

캡수용홈부(110)는 창호프레임(100)의 후면부 테두리를 따라 입구가 좁고 내부가 넓은 단면 형태로 형성된 홈통을 말하며, 여기에 내부창조립캡(120)의 삽입돌출부(121)가 결합된다.

내부창조립캡(120)은 캡수용홈부(110)에 삽입되는 삽입돌출부(121)가 일측면을 따라 형성되어 있는데, 삽입돌출부(121)의 단부에는 걸림돌기(122)가 형성되어 캡수용홈부(110)에 결합된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

내부창조립캡(120)의 다른 일면(내부창조립캡(120)이 창호프레임(100)의 캡수용홈부(110)에 결합된 상태에서 내부창(300)을 향하는 표면)에는 가스켓고정홈(123)이 형성되어 있는데 내부창(300)의 테두리를 압착지지하는 가스켓(130)이 가스켓고정홈(123)에 삽입되어 결합된다.

가스켓(130)은 내부창조립캡(120)의 가스켓고정홈(123)에 결합되어 내부창(300)을 안정적으로 압착지지하게 된다.

또한 블라인드(400)의 교체가 필요한 경우에는 내부창조립캡(120)을 캡수용홈부(110)에서 이탈시키면 내부창(300)을 손쉽게 탈거할 수 있으며, 창호 전체 또는 유리부분을 교체할 필요 없이 블라인드(400)만 교체한 후 유리의 재시공이 가능하여 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

이러한 내부창(300)을 구성하는 페어글래스 내부면에는 로이코팅(low-e coating) 처리되어 있는데, 도3 또는 도4에 도시된 바와 같이 페어글래스 내부면의 일측에만 코팅처리가 될 수도 있고, 별도 도면으로 도시하지 않았으나 페어글래스 내부면의 양측 모두에 코팅처리가 될 수도 있다.

외부창(200)의 열관류값(U값)은 내부창(300)의 열관류값(U값)보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는데, 이와 같은 특징으로 말미암아 외부창(200)과 내부창(300) 사이의 공간부(11)에서 블라인드(400)에 의하여 발생된 열이 실내로 전달되지 않고 대부분 외부로 발산될 수 있어 냉방기(하절기) 냉방에너지를 절감할 수 있다.

즉 블라인드(400)를 내려 태양의 복사에너지를 차단하는 경우 외부창(200)을 투과한 일사의 대부분은 블라인드(400) 표면에 반사되어 다시 외부로 방출되고, 부분적으로 블라인드(400)에 흡수되는 빛이 열로 변하여 공간부(11)의 온도를 상승시킬 수 있는데, 이러한 공간부(11)의 열은 열관류값이 상대적으로 큰 외부창(200)을 통하여 외부로 발산된다.

본 발명의 구체적 실시예에서 외부창(200)의 열관류값(U값)은 4.5 내지 5.5 W/m2K 이고 에너지투과율(G값)이 0.65 내지 0.75이며, 내부창(300)의 열관류값(U값)은 1.2 내지 2.2 W/m2K 이고 에너지투과율(G값)이 0.45 내지 0.55이다.

외부창(200)의 에너지투과율(G값)이 높은 것은 일사의 효과적 유입을 유도하여 난방기(동절기)에 난방에너지의 일부로 활용하기 위한 것이며, 단열성능이 낮은 것은 냉방기(하절기) 공간부(11)의 열을 외부로 신속하게 방출하기 위함이다.

내부창(300)의 경우에도 에너지투과율(G값)이 상당히 높은 이유는 일사의 효과적 유입을 유도하여 실내 난방에너지를 절감하기 위함이며, 단열성능이 높은 것은 냉방기에 블라인드(400)에 의하여 열로 변한 빛의 내부 전도를 최대한 차단하기 위함이다.

다시 말하면 냉방기에는 블라인드(400)를 내려서 일사의 실내 도달을 차단함과 동시에 공간부(11)에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출하여 냉방에너지를 절감하고, 난방기에는 블라인드(400)를 올림으로써 일사의 실내 유입을 유도하여 난방에너지를 절감하게 된다.

도4에 도시된 바와 같이 외부창(200)과 내부창(300) 사이의 공간부(11) 하부에는 외기와 공간부(11)를 연통하는 배출구멍(22)이 구비되는데, 배출구멍(22)은 창호프레임(100)의 하부 내부를 통과하여 외기와 연통하게 된다.

이러한 배출구멍(22)은 블라인드(400)가 설치된 공간부(11) 내부의 외부창(200) 표면에서 발생가능한 결로가 자연 증발하거나 흘러 내릴 수 있는 구조이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

100:창호프레임
110:캡수용홈부
120:내부창조립캡
121:삽입돌출부 122:걸림돌기 123:가스켓고정홈
130:가스켓
200:외부창
300:내부창
400:블라인드
11:공간부
22:배출구멍

Claims (6)

1. 차양 내장형 삼중유리 창짝구조에 관한 것으로서,
   벽체의 개구부에 설치되는 창호프레임(100);
   상기 창호프레임(100)의 전면부에 고정설치되는 외부창(200);
   상기 외부창(200)과 이격되도록 상기 창호프레임(100)의 후면부에 탈착 가능하게 설치되는 페어글래스 구조의 내부창(300); 및,
   상기 외부창(200)과 상기 내부창(300) 사이의 공간부(11)에 설치되어 승하강하는 블라인드(400);
   상기 창호프레임(100)의 후면부 테두리를 따라 입구가 좁고 내부가 넓은 단면 형태로 형성된 캡수용홈부(110);
   상기 캡수용홈부(110)에 삽입되는 삽입돌출부(121)가 일측면을 따라 형성되고, 상기 내부창(300)을 향하는 표면에는 가스켓고정홈(123)이 형성된 내부창조립캡(120);
   상기 내부창조립캡(120)의 가스켓고정홈(123)에 결합되어 상기 내부창(300)을 압착지지하는 가스켓(130); 및,
   상기 외부창(200)과 상기 내부창(300) 사이의 공간부(11)의 하부에 형성되며 상기 창호프레임(100)의 하부 내부를 통과하여 외기와 연통하는 배출구멍(22);
   을 포함하여 구성되며,
   상기 내부창(300)은 페어글래스 내부면에 로이코팅(low-e coatinG) 처리되어 있으며, 상기 외부창(200)의 열관류값(U값)이 상기 내부창(300)의 열관류값(U값)보다 상대적으로 크고,
   상기 블라인드(400)는 수동 또는 전동으로 승하강 및 틸딩 작동이 이루어지며, 상기 블라인드(400)의 표면에는 반사율이 높은 백색 또는 은색 계통의 표면마감재가 적용되는 것을 특징으로 하는 차양 내장형 삼중유리 창짝구조.
2. 제1항에서,
   상기 외부창(200)은 고층의 풍압에 견디는 강화유리 또는 반강화유리로 제작되고, 열관류값(U값)이 4.5 내지 5.5 W/m2K 이고 에너지투과율(G값)이 0.65 내지 0.75이며,
   상기 내부창(300)은 열관류값(U값)이 1.2 내지 2.2 W/m2K 이고 에너지투과율(G값)이 0.45 내지 0.55인 것을 특징으로 하는 차양 내장형 삼중유리 창짝구조.
   
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