KR101078796B1 - 건물 일체형 태양광 외장재 구조 - Google Patents

건물 일체형 태양광 외장재 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 건물 일체형 태양광 외장재 구조는, 다수의 태양전지 셀이 배열되어 형성되고 측부에 접속 배선함이 마련된 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈을 지지하는 지지부재와, 이웃하는 태양전지모듈을 연결하도록 이루어진 트랜섬 및 멀리언을 구비하는 프레임; 및 상기 태양전지모듈을 고정하며 접속 배선함의 보수가 용이하도록 프레임에 탈착가능하게 설치된 비드;를 포함한다.
태양전지모듈, 프레임, 외장재, 접속 배선함

Description

건물 일체형 태양광 외장재 구조{Structure of exterior material for building integrated photovoltaic}
본 발명은 건물 일체형 태양광 외장재 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건물의 외벽을 이루는 커튼월, 창호, 판넬 등에 전기에너지를 생산하는 태양전지모듈을 일체화시키고, 태양전지모듈의 유지 보수가 편리함은 물론 직렬 및 병렬의 전기배선을 용이하게 하며 접속 배선함 및 전선이 외부로 노출되지 않도록 하며, 경사진 건물의 외벽이나 수직인 건물의 경사진 외벽에 태양전지모듈을 안정적으로 설치할 수 있는 프레임구조를 가진 건물 일체형 태양광 외장재 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광발전은 태양전지 셀을 이용하여 직접 전기를 생산하는 태양전지모듈(Photovoltaic Module)로서 다양한 응용분야가 있지만, 그 중에서 태양전지 셀을 건축물 외벽 마감재로 사용하는 건물 일체형 태양전지(BIPV : Building Integrated Photovoltaic)가 세계적으로 각광받고 있다.
상기 태양전지를 건물에 일체화하는 기술은 태양전지모듈을 건축 자재화하여 건물 외벽에 적용함으로써 경제성은 물론 각종 부가가치를 높여 보다 효율적으로 태양전지 시스템을 보급·활성화시키려는 개념이다. 즉, 건물 일체형 태양전지를 통해 태양광 에너지로 전기에너지를 생산하여 소비자에게 공급하는 것 외에도 건축물의 외장재로 사용됨에 따라 건설비용을 줄이고 건물의 미려함을 향상시키는데 사용되고 있다.
이러한 건물 일체형 태양광 발전시스템을 이용하여 건축물의 외장재로 적용하는 방법은 건축물의 외벽에 해당하는 부분에 태양전지모듈을 설치하는 커튼월 구조가 대표적으로 사용된다. 이때, 상기한 태양전지모듈을 이용한 커튼월 구조가 이루어지기 위해서는 커튼월(비내력벽)에 요구되는 몇 가지 성능을 만족시켜야만 하는데, 에너지 손실을 최소화하기 위한 우수한 단열 성능, 고 기밀 성능, 수밀 성능 및 구조 성능 등의 요구 조건을 기본적으로 갖추어야 한다. 이중 가장 중요한 요소는 단열성능이다.
또한, 태양전지의 수명이 약 20년이므로 태양전지의 교체주기 시 또는 파손에 의한 교체 시의 용이성을 위하여 태양전지모듈의 설치와 유지보수 및 접속 배선함의 배선처리의 편의성도 동시에 만족시켜야만 한다.
그러나, 기존의 커튼월의 경우 실·내외에서의 미관이 고려되어야함에도 불구하고, 태양전지모듈을 적용할 경우 각각의 모듈에 설치된 접속 배선함(Junction Box)과 전선들이 노출되어 건물의 미관이 저감되는 문제점이 있다. 이에 따라, 접속 배선함과 전선들을 커튼월 프레임 내부로 숨겨 노출되지 않게 처리하는 것이 중요시되고 있으며, 접속 배선함의 안정적인 설치와 커튼월 프레임 내부에서 배선을 용이하게 처리할 수 있는 커튼월 프레임의 설계가 이루어져야 한다. 하지만, 상기 태양전지모듈을 적용한 커튼월을 설치할 경우 단지 건물의 외벽으로만 사용되는 기존 커튼월 프레임을 사용할 수 없기 때문에 태양전지모듈을 지지할 수 있는 별도의 커튼월 프레임을 제조하여야 한다는 문제점이 있다. 즉, 태양전지모듈을 지지하기 위한 별도의 커튼월 프레임을 제조함에 따라 제조비용이 증가한다는 문제점이 있다. 또한, 기존 커튼월을 태양전지모듈이 적용된 커튼월로 교체시 커튼월 프레임을 함께 교체하여야 함으로 공기(工期)가 증가하는 문제점이 있다.
덧붙여, 기존의 커튼월 프레임은 단지 태양전지모듈을 지지하는 역할로 사용되어 열교현상에 따른 열손실이 크다는 문제점이 있다. 이러한 열교현상은 열전도값이 높은 자재들이 단열성이 더 높은 건물 외피와 맞닿는 경우에 발생한다. 예컨대, 층간 콘크리트 바닥과 벽돌로된 외벽이 맞닿는 부분, 콘크리트 발코니와 외벽이 맞닿는 부분 등 벽-벽, 바닥-벽, 지붕-벽 등의 연결부나 모서리와 같은 부분에 열교가 생긴다. 이때의 열손실로 인해 열교가 존재하는 부분의 온도는 다른 부분보다 더 낮아지기 때문에, 경우에 따라서는 결로현상이 발생하고 곰팡이가 피기도 한다. 즉, 열교는 실내의 부분별 온도격차가 커지게 함으로써 건물 실내의 열적인 쾌적성에 손상을 주고, 열교로 인한 결로와 곰팡이의 발생은 건물과 사용자의 건강을 해치는 결과를 가져온다.
따라서, 건물의 미려함 및 태양전지모듈을 건축물의 외벽 마감재로 사용함과 더울어, 별도의 커튼월 프레임을 제작하지 않더라도 복층유리 타입의 커튼월 및 태양전지모듈이 구현된 커튼월을 함께 사용할 수 있으며, 태양전지모듈 및 접속 배선함의 유지보수가 용이하고 열교현상에 따른 열손실을 방지하기 위한 관련 분야에서 연구가 꾸준하게 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출된 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전기에너지를 생산하는 태양전지모듈을 건축물의 외장재로 사용함으로써 건축물의 외벽을 통한 건물 자체 전력 및 보조전력 생산을 통해 에너지 수급 능력을 확보함은 물론 시공성 및 보수의 편의성을 갖춤과 동시에 실내로부터 시야의 장애가 되지 않도록 하며, 접속 배선함 및 전선이 어느 위치에서도 노출되지 않게 처리함으로써 외관상의 미려함과 안정성을 만족시킬 수 있는 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 건축물의 외장재로 사용되는 커튼월과 태양전지모듈이 구현된 커튼월을 함께 지지할 수 있으며, 단열 성능을 향상시켜 열교차단을 효과적으로 할 수 있는 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 건물 일체형 태양광 외장재 구조는, 다수의 태양전지 셀이 배열되어 형성되고 측부에 접속 배선함이 마련된 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈을 지지하는 지지부재와, 이웃하는 태양전지모듈을 연결하도록 이루어진 트랜섬 및 멀리언을 구비하는 프레임; 및 상기 태양전지모듈을 고정하며 접속 배선함의 보수가 용이하도록 프레임에 탈착가능하게 설치된 비드;를 포함한다.
바람직하게, 상기 지지부재는, 상기 트랜섬의 전방에 태양전지모듈의 하측을 지지하도록 이웃하는 태양전지모듈 사이에 마련되어 상기 비드와 결합되도록 비드 결합홈이 형성된 모듈지지부; 상기 모듈지지부와 결합되어 상기 모듈지지부를 기준으로 상측에 단열층이 형성되도록 상기 트랜섬의 전방 상측에 설치되는 제1 편재; 및 상기 모듈지지부의 하측 일부분을 지지하며 결합되고 상기 트랜섬의 전방에 볼트결합되는 제2 편재;를 구비하고, 상기 비드 결합홈에 비드가 설치됨에 따라 상기 모듈지지부를 기준으로 하측에 공간부가 형성된다.
바람직하게, 상기 공간부에는 접속 배선함이 위치되어 상기 공간부를 통해 전선이 배열되고, 상기 제1 편재와 모듈지지부의 결합된 부분 및 상기 제2 편재와 트램섬이 결합된 부분에는 각각 열교차단재가 형성되어 상기 단열층 및 공간부에 의해 내부와 열적으로 차단된다.
바람직하게, 상기 태양전지모듈은 경사진 건물의 외벽에 수직으로 설치되거나, 수직인 건물에 경사지게 설치된다.
바람직하게, 상기 태양전지모듈 중 일부분이 요입되도록 형성되고, 상기 접속 배선함이 요입된 부분에 삽입되어 안정적으로 설치된다.
바람직하게, 상기 비드는 상기 지지부재에 그 한쪽 끝단이 설치되고, 다른 쪽 끝단이 아래쪽 태양전지모듈에 설치된다.
바람직하게, 상기 접속 배선함으로부터 인출된 전선들은 트랜섬을 관통하여 결선되도록 이루어진다.
바람직하게, 상기 트랜섬의 일측면에 결합부재에 의해 덕트박스가 설치되며, 상기 트랜섬을 관통한 전선이 상기 덕트박스를 관통하여 덕트박스에서 결선되도록 이루어진다.
바람직하게, 상기 트랜섬의 일측면에 덕트박스가 일체로 형성되고, 상기 전선이 상기 트랜섬 및 덕트박스를 구획하는 격벽을 관통하여 덕트박스에서 결선된다.
바람직하게, 상기 덕트박스의 일면은 개방되어 있고, 상기 개방된 일면에 탈착가능하게 커버가 설치된다.
본 발명에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 태양전지모듈을 고정시키며 탈착가능하도록 설치된 비드에 의하여 접속 배선함의 유지 보수를 용이하게 실시할 수 있다.
둘째, 태양전지모듈이 연결되는 부분에 발생하는 열교현상에 의한 열손실을 최소화함은 물론, 단열층 및 공간부를 형성하여 보다 우수한 단열성능을 확보할 수 있다.
셋째, 건물의 외벽을 이루는 외장재에 전기에너지를 생산하는 태양전지모듈을 일체화시킴으로써 건축물의 외벽을 통한 건물 자체 전력 및 보조전력 생산을 통해 에너지 수급 능력을 확보할 수 있다.
넷째, 태양전지모듈의 유지 보수 및 시공성은 물론 직렬 및 병렬의 전기배선을 용이하게 하며 접속 배선함 및 전선을 노출되지 않도록 할 수 있어 건물의 미려 함이 향상된다.
다섯째, 기존의 건축물의 외장재로 사용되는 커튼월과 태양전지모듈이 구현된 커튼월을 함께 지지할 수 있도록 이루어져 각각의 커튼월들을 지지하는 프레임의 제조비용을 줄일 수 있다.
여섯째, 충격에 의하여 접속 배선함이 태양전지모듈로부터 이격되는 것을 방지하도록 이루어짐에 따라 안정성이 확보되며, 이에 따라 유지 보수의 불편함을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조가 구현된 건물의 측면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 나타내는 측단 면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ 부분 확대도이다.
도 1a 내지 도 3을 참조하면, 상기 건물 일체형 태양광 외장재 구조(이하, 'BIPV 외장재 구조'라 한다)(100)는 다수의 태양전지모듈(110), 상기 태양전지모듈들(110)을 지지하며 건물의 외벽을 형성하는 프레임(120) 및, 상기 프레임(120)에 설치되어 태양전지모듈(110)을 고정하는 비드(180)를 구비한다.
한편, 상기 '외장재'는 커튼월, 판넬, 창호 등을 포함하는 의미로 해석되어야 한다. 즉, 본 발명에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조는 커튼월, 판넬 및, 창호의 구조 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 아래에서는 건물의 외벽에 설치되는 커튼월 구조인 것으로 설명하기로 한다.
여기서, BIPV 외장재 구조(100)는 도 1a에 도시된 바와 같이 경사를 갖는 건축물(1a)에 수직방향으로 설치되거나, 도 1b에 도시된 바와 같이 수직면을 갖는 건축물(1b)에 경사지게 설치될 수 있다. 즉, 상기 BIPV 외장재 구조(100)는 건축물의 외벽 형태에 따라 태양전지모듈들(110)이 서로 동일한 경사각을 갖도록 각 건축물(1a)(1b)에 설치된다. 이하에서는, 경사진 외벽 형태를 갖는 건축물(1a)에 설치된 상태의 BIPV 외장재 구조(100)에 대하여 설명하기로 한다.
상기 BIPV 외장재 구조(100)의 태양전지모듈들(110)은 행과 열방향으로 복수개 배열되고, 프레임(120)에 의하여 연결되어 지지된다. 상기 태양전지모듈(110)은 건물의 층간 부분인 스팬드럴부(spandrel part) 및/또는 창호에 해당하는 비젼부(vision part)에 모두 적용 가능하다. 즉, BIPV 외장재 구조(100)는 건물의 층수에 따라 복수의 행과 열을 갖도록 이루어진다.
상기 태양전지모듈(110)은 중심에 공기층(113)이 형성된 복층타입의 유리부재(111a)(111b)와, 상기 유리부재(111a)(111b) 중 어느 하나의 일면에 장착되는 판유리(114) 및, 상기 판유리(114)와 상기 판유리(114)가 장착된 유리부재(111a)(111b) 사이에 배열되어 형성된 다수의 태양전지 셀(115)을 구비한다. 여기서, 복층타입의 유리부재(111a)(111b)는 그 사이에 흡습제가 포함된 스페이서(112)를 두어 단열성능을 갖는 공기층(113)을 형성한 공지의 복층타입의 유리부재(111a)(111b)이다. 여기서, 복층타입의 유리부재(111a)(111b) 중 실외를 향하는 유리부재(111a)와 실내를 향하는 유리부재(111b)로 구분하여 설명한다. 이러한 유리부재(111a)(111b)의 일면 즉, 실외를 향하는 유리부재(111a)에 판유리(114)가 장착되고, 상기 판유리(114)와 유리부재(111a) 사이에 다수의 태양전지 셀(115)이 배열되어 부착된다.
본 명세서에서는 태양전지모듈(110)이 복층타입의 유리부재(111a)(111b)를 갖는 태양전지모듈(110)인 것으로 도시하고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며, 비록 도시되지는 않았지만 두 장의 유리부재에 태양전지 셀이 각각 부착된 구조의 태양전지모듈을 적용할 수 있음은 자명하다.
상기한 태양전지모듈(110)에 구비된 태양전지 셀(115)은 단결정 및 다결정 실리콘 태양전지 또는 비정질 실리콘 태양전지 등으로 이루어질 수 있다. 본 발명은 태양전지 셀(115)의 성질에 특징이 있는 것이 아니므로 전술한 태양전지를 선택적으로 사용할 수 있다. 다만, 건물의 비젼부를 이루는 태양전지모듈은 박막 필름형 아몰포스 계열의 태양전지모듈인 것이 바람직하다.
한편, 상기 태양전지모듈(110)에는 양극(+)과 음극(-)의 전선(117)이 각각 인출되는 접속 배선함(116)이 마련된다. 상기 접속 배선함(116)은 태양전지모듈(110)의 상측에 설치된다. 이러한 접속 배선함(116)의 전선들(117)은 프레임(120)의 트랜섬(130) 및 멀리언(150)을 관통하여 배선되는 구조로 이루어진다. 즉, 상부열과 하부열로 이루어진 태양전지모듈(110)은 트랜섬(130)을 관통하여 배선된 전선(117)이 직렬연결되어 결선되거나, 상기 트랜섬(130)을 관통한 전선(117)이 멀리언(150)을 관통하여 병렬연결되어 결선되는 구조를 선택적으로 채택할 수 있다.
여기서, 각 태양전지모듈(110)에 마련된 접속 배선함(116)으로부터 인출된 양극과 음극의 전선(117)이 이웃하는 태양전지모듈(110)의 서로 반대극을 갖는 전선(117)끼리 결선되도록 전선(117)의 끝단에 커넥터(118)가 설치된다. 이때, 상기 '결선'이라 함은 서로 반대극을 갖는 전선들(117)이 커넥터(118)에 의하여 전기적, 기계적으로 연결된 상태를 의미한다. 이에 따라, 수평으로 배열된 태양전지모듈(110)로부터 인출된 전선(117)이 트랜섬(130)을 관통하여 수평방향으로 연결된다. 이때, 하나의 태양전지모듈(110)로부터 인출된 양극의 전선(117)은 이웃하는 태양전지모듈(110)의 음극의 전선(117)과 직렬연결되고, 최외측에 마련된 각 태양전지모듈(110)은 서로 반대극을 갖는 전선들(117)이 연결되도록 이루어진다. 마찬가지로, 태양전지모듈(110)로부터 인출된 전선(117)이 트랜섬(130)을 관통한 후 멀리언(150)을 통해 서로 반대극을 갖는 전선들(117)이 병렬연결되도록 이루어질 수 있다.
이와 같이, BIPV 외장재 구조(100)는 전선(117)이 선택적으로 직렬 및/또는 병렬연결되어 건물 자체적으로 전기에너지를 생산할 수 있도록 구현된다.
상기 프레임(120)은, 상기 태양전지모듈(110)의 수직방향으로 배열되는 멀리언(150)과, 상기 멀리언들(150) 사이에서 태양전지모듈(110)의 수평방향으로 배열되어 설치되는 트랜섬(130) 및, 상기 트랜섬(130)에 설치되어 태양전지모듈(110)을 지지하도록 마련된 지지부재(170)를 구비한다. 상기 프레임(120)은 알루미늄 재질로 이루어진 것이 바람직하나, 스틸, PVC 재질 등 소정 강성을 갖는 다양한 재질로 제조될 수 있다.
상기 태양전지모듈들(110)은 상기 프레임(120)에 의해 매트릭스 형태로 고정되며 건물의 외벽으로 형성된다.
상기 트랜섬(130)에는 태양전지모듈(110)에 마련된 접속 배선함(116)의 전선(117)이 통과하도록 제1 관통공(131)이 형성된다. 이때, 트랜섬(130)의 전방(실외를 향하는 방향)에는 상측에 위치하는 태양전지모듈(110)을 지지하도록 지지부재(170)가 마련된다.
상기 지지부재(170)는 이웃하는 태양전지모듈(110) 사이에 마련되어 상기 태양전지모듈(110)의 하측을 지지하는 모듈지지부(172)와, 상기 모듈지지부(172)와 볼트(B)로 결합되어 트랜섬(130)의 전방 상측에 설치되는 제1 편재(174) 및, 상기 모듈지지부(172)의 하측 일부분을 지지하며 결합되고 트랜섬(130)의 전방에 볼트(B)결합되는 제2 편재(176)를 구비한다.
상기 모듈지지부(172)의 일측부는 태양전지모듈(110)의 하측을 지지하도록 형성되고, 타측부는 제2 편재(176)와 볼트(B)결합된다. 또한, 상기 모듈지지부(172)의 일측부와 타측부 사이 즉, 중심 부근에는 후술한 비드(180)와 결합되기 위한 비드 결합홈(171)이 형성된다. 이때, 상기 모듈지지부(172)의 일측부와 태양전지모듈(110) 사이에는 실링재(22)가 마련되고, 상기 실링재(22)의 외측 즉, 실외를 향하는 부분은 실리콘 코킹(23)으로 마감되어 긴밀하게 외장재의 기밀 또는 수밀 성능을 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기 모듈지지부(172)에는 비드 결합홈(171)으로부터 상측으로 연장되어 제1 편재(174)와 볼트(B)결합되는 결합부(173)가 형성된다. 상기 결합부(173)와 제1 편재(174) 사이에는 열교차단재(179)가 마련되고, 상기 볼트(B)가 열교차단재(179)를 관통하여 제1 편재(174)와 모듈지지부(172)가 결합된다.
상기 제1 편재(174)는 그 전방에 노튼 테이프(24) 및 실리콘 코킹(23)에 의하여 실내측에 위치한 태양전지모듈(110)의 유리부재(111b)와 접합된다. 이때, 상기 제1 편재(174)의 타측은 트랜섬(130)의 전방 상측에 설치된다. 여기서, 상기 제1 편재(174)와 모듈지지부(172)의 결합에 의하여 상기 모듈지지부(172)를 기준으로 상측에 단열층(177)이 형성된다.
상기 제2 편재(176)는 모듈지지부(172)의 타측부의 하측에 볼트(B)결합되어 트랜섬(130)의 전방에 볼트(B)결합된다. 상기 제2 편재(176)는 모듈지지부(172)의 비드 결합홈(171)을 막지 않도록 설치되며, 소위 'ㄴ'자 형태를 갖도록 이루어져 모듈지지부(172)와 트랜섬(130) 사이에서 결합된다. 이때, 상기 제2 편재(176)와 트랜섬(130) 사이에는 열교차단재(179)가 마련된다.
즉, 상기와 같은 지지부재(170)는 모듈지지부(172)가 제1 편재(174) 및 제2 편재(176)에 의하여 트랜섬(130)의 전방에 긴밀히 고정됨에 따라 태양전지모듈(110)을 지지하며 열교현상을 방지하는 구조로 이루어지게 된다. 이때, 상기 열교현상을 방지하는 구조는 지지부재(170)에 비드(180)가 결합됨에 따라 완료되는 것으로서, 아래에서 설명하기로 한다.
상기 비드(180)는 그 한쪽 끝단이 모듈지지부(172)의 비드 결합홈(171)에 끼워지고, 다른쪽 끝단이 아래쪽 태양전지모듈(110)의 상측 테두리 일부을 지지하도록 설치된다. 보다 구체적으로, 비드(180)는 태양전지모듈(110)을 고정하며 접속 배선함(116)의 보수가 용이하도록 탈착가능하게 설치된다. 또한, 상기 비드(180)에 의해 고정되는 태양전지모듈(110)과 비드(180) 사이에는 실링재(22)가 설치되고, 실링재(22)에는 실리콘 코킹(23)이 마감처리되어 좀더 확실하게 외장재의 기밀 또는 수밀 성능을 확보할 수 있게 된다. 즉, 비드(180)에 의하여 태양전지모듈(110)이 고정되고, 모듈지지부(172)에 의하여 태양전지모듈(110)의 하측이 지지되어 고정됨에 따라서, 접속 배선함(116)에 문제가 발생시 비드(180)만 분리하여 문제점을 해결하도록 이루어짐으로써 접속 배선함(116)의 유지보수가 쉽게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 상기 비드(180)와 모듈지지부(172)의 결합에 의하여 상기 모듈지지부(172)를 기준으로 하측에 공간부(178)가 형성된다. 상기 공간부(178)에는 태양전지모듈(110)에 마련된 접속 배선함(116)이 위치되어 상기 공간부(178)를 통해 전선(117)이 배열된다. 즉, 공간부(178)로부터 배열된 전선(117)은 트랜섬(130)의 제 1 관통공(131)을 통해 트랜섬(130)에 위치된다.
이와 같이, 상기 비드(180)의 결합에 의해 형성된 공간부(178)와, 제1 편재(174)에 의하여 형성된 단열층(177) 및 열교차단재(179)에 의하여 보다 효과적으로 열교현상을 차단하도록 이루어진다. 즉, 열교가 발생하는 태양전지모듈(110)의 연결부위에서 모듈지지부(172), 제1 편재(174), 제2 편재(174), 트랜섬(130)의 전방부 및, 비드(180)의 결합구조에 의하여 단열층(177) 및 공간부(178)가 형성되고, 열교차단재(179)에 의해 태양전지모듈(110)의 설치방향으로 단열라인이 형성됨에 따라 내부와 열적으로 차단되어 우수한 단열 성능을 확보할 수 있게 된다.
부가적으로, 트랜섬(130)을 관통한 전선(117)의 결선 및 정리, 해체의 용이성을 위하여 트랜섬(130)의 일측면에 덕트박스(140)가 더 설치된다. 상기 덕트박스(140)는 결합부재(142)에 의하여 트랜섬(130)의 후방에 결합된다.
상기 덕트박스(140)는 트랜섬(130)을 관통한 전선(117)을 수용하며 전선(117)의 결선을 용이하도록 하기 위한 역할을 수행함과 동시에 건물의 실내에서도 전선(117)의 노출을 방지하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 덕트박스(140)는 일면이 개방되어 있고, 상기 개방된 일면을 선택적으로 개방하도록 덮개(144)가 탈착가능하게 설치된다. 또한, 덕트박스(140)에는 트랜섬(130)과 연통하는 제2 관통공(141)이 형성되어 상기 제2 관통공(141)을 통해 전선(117)이 통과하게 된다. 이에 따라, 전술된 바와 같이, 전선(117)이 덕트박스(140) 내에서 직렬연결 즉, 수평방향으로 이웃하는 서로 다른 극을 갖는 전선(117)과 커넥터(118)를 통해 결선된다.
이러한 덕트박스(140)는 태양전지모듈(110)이 구현된 외장재를 시공시 선택적으로 트랜섬(130)에 체결할 수 있다.
상기 멀리언(150)은 태양전지모듈(110)의 수직방향으로 배치된다. 바람직하게, 상기 멀리언(150)은 태양전지모듈(110)의 좌측 및 우측을 지지하도록 이루어진다.
한편, 상기 멀리언(150)에는 덕트박스(160)가 설치될 수 있다. 상기 덕트박스(160)는 모든 멀리언(150)에 설치될 수 있으나, 전선(117)을 병렬로 연결하기 위한 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 덕트박스(160)에는 트랜섬(130)의 덕트박스(140)를 통해 전선(117)이 삽입되도록 관통공(미도시)이 형성되며, 일면이 개방되도록 탈착가능한 덮개(미도시)가 설치된다.
부가적으로, 상기 멀리언(150)에 설치되는 덕트박스(160)는 멀리언(150)과 일체로 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 프레임(120)을 통하여 열손실을 최소화함은 물론, 상기 전선(117)을 선택적으로 수평 및 수직(직렬 및 병렬)으로 결선할 수 있게 된다.
한편, 본 명세서에서는 상기 덕트박스(140)가 트랜섬(130)의 후방부에 별도의 결합부재(142)인 볼트에 의해 결합되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 트랜섬(130)과 일체로 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, BIPV 외장재 구조(200)에는 덕트박스(240)가 일체로 형성된 트랜섬(230)이 도시되어 있다. 이때, 상기 트랜섬(230)과 덕트박스(240)를 구획하는 격벽(234)에는 전선(117)이 삽입되도록 제3 관통공(231)이 형성되며, 덕트박스(240)의 후방에 덮개(244)가 탈착가능하게 설치된다. 이러한 트랜섬(230)과 덕트박스(240)의 일체형 구조를 갖는 BIPV 외장재 구조(200)는 트랜섬(230)의 구조를 제외한 나머지 구성요소가 앞선 실시예의 구성요소와 동일한 구조로 이루어짐으로써 여기서는 설명을 생략하기로 한다. 즉, 도 4의 참조부호 중에서 도 2의 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.
한편, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 나타내는 측단면도이다.
상기 BIPV 외장재 구조(300)는 다수의 태양전지모듈(110) 및, 상기 태양전지모듈들(110)을 지지하며 건물의 외벽을 형성하는 프레임(320)을 구비한다. 이때, 상기 프레임(320)은 도 4에 도시된 프레임(220)의 트랜섬(230)과 덕트박스(240)의 일체형 구조가 변형된 것으로서, 트랜섬(330)의 하측에 덕트박스(340)가 일체로 형성된다. 즉, 상기 BIPV 외장재 구조(300)의 구성요소 중 트랜섬(330) 및 덕트박스(340)를 제외한 나머지 구성요소는 앞선 실시예의 구성요소와 동일한 구조를 갖는다. 즉, 도 5의 참조부호 중에서 도 4의 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.
상기 트랜섬(330)으로부터 하측으로 연장되어 형성된 격벽(334)에 의하여 상기 트랜섬(330)과 덕트박스(340)가 구획되며, 상기 격벽(334)에는 전선(117)이 삽입되도록 제4 관통공(331)이 형성된다. 또한, 덕트박스(340)의 하측에는 덮개(344)가 탈착가능하게 설치된다.
미설명된 참조부호 '345'는 제4 관통공(331)을 통하여 덕트박스(340)로 삽입된 전선(117)이 멀리언(150)으로 용이하게 삽입되어 결선되도록 형성된 홀이다.
한편, 전술된 각각의 실시예들에 설명된 각각의 관통공(131)(141)(231)(331)에는 절연부싱(21)이 설치된다.
상기 절연부싱(21)은 상기 전선(117)과 상기 전선(117)에 설치된 커넥터(118)가 통과할 수 있도록 형성된다. 이러한, 절연부싱(21)은 날카로운 관통공(131)(141)(231)(331)의 주변과 접촉에 의해 전선(117)의 피복이 벗겨지게 되는 것을 방지하기 위한 역할을 수행한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, BIPV 외장재 구조(400)는 일부분이 요입되어 요입된 부분에 접속 배선함이 삽입되어 설치된 다수의 태양전지모듈(410) 및, 상기 태양전지모듈들(410)을 지지하며 건물의 외벽을 형성하는 프레임(120)을 구비한다. 즉, 상기 BIPV 외장재 구조(400)의 구성요소 중에서 프레임(120)은 도 2에 도시된 프레임(120)과 동일하므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다. 또한, 도 6의 참조부호 중에서 도 2의 참조부호와 동일한 것은 동일한 구성요소를 나타낸다.
상기 태양전지모듈(410)은 복층타입의 유리부재(411a)(411b) 중 일부분이 요입되도록 이루어진다. 예컨대, 두 개의 유리부재(411a)(411b) 중 어느 하나의 유리부재가 짧은 길이를 갖도록 이루어진다. 이때, 상기 실외를 향하는 유리부재(411a)가 짧은 길이를 갖도록 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 짧은 길이를 갖는 유 리부재(411a)는 접속 배선함(116)이 태양전지모듈(410)의 측부로 돌출되지 않는 정도의 길이를 갖는 것을 의미한다. 즉, 실외를 향하는 유리부재(411a)에는 요입되어 형성된 단차부(419)가 형성된다. 이때, 상기 유리부재(411a)의 상측부분만 단차지게 이루어진다. 따라서, 단차부(419)에 접속 배선함(116)이 위치되어 안정적으로 설치될 수 있다. 즉, 접속 배선함(116)이 태양전지모듈(410)의 표면에 돌출되지 않도록 설치된다. 이는 외장재의 시공시 충격에 의하여 접속 배선함(116)이 태양전지모듈로부터 쉽게 떨어져 보다 안정적으로 설치하기 위함이다.
상기와 같이 접속 배선함(116)이 유리부재(411a)(411b)의 단차부(419)에 안정적으로 설치된 구조를 갖는 태양전지모듈(410)은 앞선 설명된 모든 실시예들의 BIPV 외장재 구조(100)(200)(300)에 접목될 수 있음은 자명하다.
결과적으로, 종래에는 태양전지모듈이 구현된 커튼월 구조 즉, 외장재 및 기존 복층 유리타입의 외장재를 건물의 외벽에 설치하기 위하여 각각 다른 구조를 갖는 프레임을 제조하여 사용하여야 하지만, 본 발명의 BIPV 외장재 구조(100)(200)(300)(400)는 종래와는 다르게 태양전지모듈이 구현되거나 구현되지 않는 커튼월 구조를 갖는 외장재 모두를 지지할 수 있도록 설계되어 사용될 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 비드(180)를 설치함으로써 보다 안정적이고 용이하게 태양전지모듈(110)(410)을 고정할 수 있으며, 탈착가능하게 설치됨에 따라 접속 배선함(116)의 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.
아울러, 상기 경사진 건물에 수직으로 설치되거나 수직인 건물에 경사지게 설치되는 태양전지모듈(110)(410)의 연결부분에는 열교현상을 차단하기 위한 결합구조가 마련됨에 따라 단열라인이 형성되어 내부와 열적으로 차단된다. 즉, 상기 태양전지모듈(110)(410)의 연결부분에 5개의 알루미늄이 결합되는 구조 즉, 트랜섬(130)의 전방부와, 모듈지지부(172), 제1 편재(174), 제2 편재(176) 및, 비드(180)의 결합구조로 이루어져 단열층(177) 및 공간부(178)를 형성함으로써 열손실을 최소화함은 물론, 보다 우수한 단열성능을 확보할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조가 구현된 건물의 측면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 나타내는 측단면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 나타내는 측단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 나타내는 측단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 건물 일체형 태양광 외장재 구조를 나타내는 측단면도.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 다수의 태양전지 셀이 배열되어 형성되고 측부에 접속 배선함이 마련된 태양전지모듈;
    상기 태양전지모듈을 지지하는 지지부재와, 이웃하는 태양전지모듈을 연결하도록 이루어진 트랜섬 및 멀리언을 구비하는 프레임; 및
    상기 태양전지모듈을 고정하며 접속 배선함의 보수가 용이하도록 프레임에 탈착가능하게 설치된 비드;를 포함하며,
    상기 지지부재는,
    상기 트랜섬의 전방에 태양전지모듈의 하측을 지지하도록 이웃하는 태양전지모듈 사이에 마련되어 상기 비드와 결합되도록 비드 결합홈이 형성된 모듈지지부;
    상기 모듈지지부와 결합되어 상기 모듈지지부를 기준으로 상측에 단열층이 형성되도록 상기 트랜섬의 전방 상측에 설치되는 제1 편재; 및
    상기 모듈지지부의 하측 일부분을 지지하며 결합되고 상기 트랜섬의 전방에 볼트결합되는 제2 편재;를 구비하고,
    상기 비드 결합홈에 비드가 설치됨에 따라 상기 모듈지지부를 기준으로 하측에 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공간부에는 접속 배선함이 위치되어 상기 공간부를 통해 전선이 배열되고, 상기 제1 편재와 모듈지지부의 결합된 부분 및 상기 제2 편재와 트램섬이 결합된 부분에는 각각 열교차단재가 형성되어 상기 단열층 및 공간부에 의해 내부와 열적으로 차단되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  4. 다수의 태양전지 셀이 배열되어 형성되고 측부에 접속 배선함이 마련된 태양전지모듈;
    상기 태양전지모듈을 지지하는 지지부재와, 이웃하는 태양전지모듈을 연결하도록 이루어진 트랜섬 및 멀리언을 구비하는 프레임; 및
    상기 태양전지모듈을 고정하며 접속 배선함의 보수가 용이하도록 프레임에 탈착가능하게 설치된 비드;를 포함하며,
    상기 태양전지모듈은 경사진 건물의 외벽에 수직으로 설치되거나, 수직인 건물에 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  5. 다수의 태양전지 셀이 배열되어 형성되고 측부에 접속 배선함이 마련된 태양전지모듈;
    상기 태양전지모듈을 지지하는 지지부재와, 이웃하는 태양전지모듈을 연결하도록 이루어진 트랜섬 및 멀리언을 구비하는 프레임; 및
    상기 태양전지모듈을 고정하며 접속 배선함의 보수가 용이하도록 프레임에 탈착가능하게 설치된 비드;를 포함하며,
    상기 태양전지모듈 중 일부분이 요입되도록 형성되고, 상기 접속 배선함이 요입된 부분에 삽입되어 안정적으로 설치된 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  6. 다수의 태양전지 셀이 배열되어 형성되고 측부에 접속 배선함이 마련된 태양전지모듈;
    상기 태양전지모듈을 지지하는 지지부재와, 이웃하는 태양전지모듈을 연결하도록 이루어진 트랜섬 및 멀리언을 구비하는 프레임; 및
    상기 태양전지모듈을 고정하며 접속 배선함의 보수가 용이하도록 프레임에 탈착가능하게 설치된 비드;를 포함하며,
    상기 비드는 상기 지지부재에 그 한쪽 끝단이 설치되고, 다른 쪽 끝단이 아래쪽 태양전지모듈에 설치되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  7. 다수의 태양전지 셀이 배열되어 형성되고 측부에 접속 배선함이 마련된 태양전지모듈;
    상기 태양전지모듈을 지지하는 지지부재와, 이웃하는 태양전지모듈을 연결하도록 이루어진 트랜섬 및 멀리언을 구비하는 프레임; 및
    상기 태양전지모듈을 고정하며 접속 배선함의 보수가 용이하도록 프레임에 탈착가능하게 설치된 비드;를 포함하며,
    상기 접속 배선함으로부터 인출된 전선들은 트랜섬을 관통하여 결선되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 트랜섬의 일측면에 결합부재에 의해 덕트박스가 설치되며, 상기 트랜섬을 관통한 전선이 상기 덕트박스를 관통하여 덕트박스에서 결선되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 트랜섬의 일측면에 덕트박스가 일체로 형성되고, 상기 전선이 상기 트랜섬 및 덕트박스를 구획하는 격벽을 관통하여 덕트박스에서 결선되는 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 덕트박스의 일면은 개방되어 있고, 상기 개방된 일면에 탈착가능하게 커버가 설치된 것을 특징으로 하는 건물 일체형 태양광 외장재 구조.
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