KR101687700B1 - 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템 - Google Patents

모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 및 태양열 집열 기능을 갖는 구조적 모듈을 건물의 지붕이나 외벽에 일체적으로 통합하여 건축의 마감에 따른 미적 및 기능적인 조화를 적용하고 주거생활에 필요한 에너지원인 열원과 전기를 동시에 효율적으로 생산함을 제공하도록, 건물의 외벽면에 매립하여 일체로 장착가능하게 구비되고 내부에 유체가 이동가능한 에어갭공간을 형성하는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키면서 상기 에어갭공간에 열을 전달하여 집열시키는 태양광모듈과; 상기 외곽프레임의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈로부터 간격을 두고 위치하고, 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되어 유체와 접촉하되 유체의 굴곡진 이동경로를 안내가능한 복수 개의 베플부재를 구비하는 하부베플시트;를 포함하고, 상기 베플부재는 유체의 이동방향에 대응하여 접촉가능하게 상기 에어갭공간을 향해 상향 굴곡지며 상기 하부베플시트로부터 예각으로 경사진 경사유도면을 형성하는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템을 제공한다.

Description

모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템 {Air Type Building Integrated Photohvoltaic-thermal System of Modular Method}
본 발명은 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 발전 및 태양열 집열 기능을 갖는 구조적 모듈을 건물의 지붕이나 외벽에 일체적으로 통합하여 건축의 마감에 따른 미적 및 기능적인 조화를 적용하고 주거생활에 필요한 에너지원인 열원과 전기를 동시에 효율적으로 생산하는 것이 가능한 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광발전(photovoltaic) 시스템은 환경오염 없이 태양광이 가지고 있는 광에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환한 후 생산하는 장치이다. 나아가 최근에는 전기 생산뿐만 아니라 건축물의 외벽에 설치하여 건물의 마감재로 활용함에 따라 건축비를 절감하는 동시에 미적인 요소로 적용가능한 구조의 건물일체형 태양광발전 시스템(BIPV : building integrated photovoltaic system)을 설치하여 사용하고 있다.
이러한 태양광발전 시스템의 효율에 있어서 가장 큰 문제는 태양광발전 모듈의 온도상승에 있다. 즉 태양광발전 모듈은 결정질계의 경우 태양으로부터 입사되는 에너지 중 대략 12~16%만이 발전에 이용되고 있어 태양광에너지 이용효율이 상당히 낮은 편이며, 나머지 에너지는 모두 열로 소모됨에 따라 태양광 발전용 셀의 온도를 상승시켜 영향을 미치게 되고, 셀 특성상 온도상승에 의해 전기 에너지 전환시 전기 변환효율이 감소하게 된다는 문제가 있다.
따라서 태양광발전 시스템의 경우 후면에 열을 통풍시키기 위한 구성을 설비한 후 폐열을 배출하고 있으며, 태양광발전 모듈의 온도를 낮춤에 따라 시스템의 전기 성능을 향상시키도록 구성하였다.
그러나 태양광발전 모듈이 열 배출 어려움을 해결하기 위해 단순히 통풍방식을 적용하는 경우 열 배출에 한계가 있으며, 태양광에너지에 대한 대부분의 에너지를 단순히 폐열로 처리하게 된다는 기술적 한계가 있었다.
상기와 같은 기술적 한계에 따른 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록특허공보 제1430864호(2014.08.08.)에는 지지대와, 상기 지지대의 상단에 전후좌우 방향으로 회동가능하게 설치되는 메인프레임과, 상기 메인프레임의 내부 하측에 설치되는 보조프레임과, 상기 메인프레임의 상면에 설치되는 프레넬렌즈와, 상기 보조프레임의 상면에 설치되고 축열조에 연결되어 축열조로부터 제공된 열 매체가 내부를 유동하는 열흡수관과, 상기 열흡수관의 상면에 설치되는 리시버와, 상기 리시버의 상면에 설치되어 프레넬렌즈를 투과한 태양광이 집광되는 영역에 설치되는 태양전지를 포함하여 구성되되, 상기 메인프레임의 하부 내측면에는 다수의 돌출편이 구비되고, 상기 보조프레임은 높이결정볼트에 의하여 상기 돌출편에 체결됨과 아울러 돌출편으로부터 상측으로 이격되는 높이가 결정되며, 상기 열흡수관의 상면과 양측면을 일정거리 이격된 상태로 둘러싸는 고정브라켓이 상기 보조프레임의 상면에 배치되고, 상기 보조프레임은 상기 열흡수관을 중심으로 상면 양쪽에 일정거리 이격되게 한 쌍의 이탈방지편이 돌출 형성되며, 상기 고정브라켓의 끝단과 상기 이탈방지편이 고정볼트에 의하여 체결됨과 아울러 상기 고정브라켓의 양측면을 관통한 위치결정볼트에 의하여 상기 열흡수관이 고정브라켓 내부에서 그 설치위치가 고정됨에 따라 전기에너지와 함께 열을 축열하여 태양에너지의 이용효율을 향상시킬 수 있는 태양광 발전 및 태양열 축열 복합시스템이 공지되어 있다.
또한 등록특허공보 제1079642호(2011.10.28.)에는 바깥쪽에는 투광창이 형성되고 안쪽에는 실내와 공기순환되는 흡열판이 형성된 함체 형상의 단위유닛을 건축물의 외벽에 적어도 하나 이상으로 설치하여서 된 난방시스템에 있어서, 상기 흡열판에는 아래쪽과 위쪽에 대각선 방향으로 형성된 유입공과 유출공이 형성되고, 상기 흡열판에는 삿갓 형상을 갖는 다수의 확장판이 설치되고, 상기 투광창에는 햇빛을 모으는 다수의 집광렌즈가 형성되며, 상기 흡열판 및 확장판은 검은색으로 도색되거나 검은색 재질(PVA)로 제작됨에 따라 태양열을 보다 많이 흡수할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있는 태양열과 태양광 발전을 이용한 난방시스템이 공지되어 있다.
그러나 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제1430864호의 경우에는 태양열을 축열시키기 위한 기술적인 구성들의 구조가 복잡하기 때문에 설비비용이 많이 소요되며, 설비의 크기가 대형화로 일반적인 건축물에 설비하기 어려워 건물일체형 태양광발전 시스템으로서 적용할 수 없다는 문제가 있었다.
또한 상기한 종래 등록특허공보 제1079642호의 경우 건축물 등의 외벽에 접하여 설치가능한 구조이나 건축물의 외벽에 돌출되어 미관상 건물과의 조화가 떨어지며, 건축물을 모두 완공한 이후 별도의 브라켓 등의 고정수단을 이용하여 장착하기 때문에 시공성이 떨어지고 비용이 증가하여 가격경쟁률이 떨어진다는 문제점이 있었다.
그리고 상기한 등록특허공보 제1430864호는 열을 흡수하기 위한 관형의 이동경로를 따라 열매체가 이동하기 때문에 태양열을 집열하기 위한 접촉면적이 매우 적어 열전달효율이 현저히 떨어지고, 등록특허공보 제1079642호의 경우에도 공기의 이동경로 상에 확장판을 배치하여 공기의 흐름에 소정의 저항을 부여할 수 있지만 유동성을 갖는 공기가 직선이동하며 내부온도의 분포차이가 크기 때문에 열전달효율이 낮아 집열성능이 미흡하다는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1430864호(2014.08.08.) 등록특허공보 제10-1079642호(2011.10.28.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양광 발전과정에서 태양광모듈에 가해지는 열을 즉시 전도시키면서 유체에 굴곡진 이동경로를 접촉 안내할 수 있게 구성하므로 필요한 전기량을 생산함과 동시에 우수한 열전달효율에 따른 열원의 생산성을 높일 수 있는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
뿐만 아니라 본 발명은 건물 외벽의 일원으로 매립하여 일체로 장착가능한 모듈러 방식의 결합구조로 구성하므로 미관상 건축물과의 자연스러운 조화로 인해 외관상 미려함을 도모하고 제품의 시공성을 높일 수 있는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템은 건물의 외벽면에 매립하여 일체로 장착가능하게 구비되고 내부에 유체가 이동가능한 에어갭공간을 형성하는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키면서 상기 에어갭공간에 열을 전달하여 집열시키는 태양광모듈과; 상기 외곽프레임의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈로부터 간격을 두고 위치하고, 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되어 유체와 접촉하되 유체의 굴곡진 이동경로를 안내가능한 복수 개의 베플부재를 구비하는 하부베플시트;를 포함하고, 상기 베플부재는 유체의 이동방향에 대응하여 접촉가능하게 상기 에어갭공간을 향해 상향 굴곡지며 상기 하부베플시트로부터 예각으로 경사진 경사유도면을 형성하여 이루어진다.
상기 외곽프레임 또는 상기 하부베플시트 상에 형성되되 상기 에어갭공간을 향해 유체가 유입 및 배출가능하게 형성되는 유입구 및 배출구를 구성하고, 상기 유입구 및 배출구 중 적어도 어느 하나에는 공기가 통과할 수 있게 복수 개의 관통홀이 형성된 다공판이 설치된다.
상기 베플부재는 상기 에어갭공간 내 유입된 유체가 파형의 이동경로를 따라 유동될 수 있게 유체의 유동방향으로 서로 간격을 두고 배열배치된다.
상기 베플부재의 경사유도면은, 유체의 유입방향에 대응되게 형성되고 상기 하부베플시트를 기준으로 30~40°의 경사각을 이루는 제1경사면과, 상기 제1경사면의 반대편에 형성되되 상기 하부베플시트를 기준으로 55~65°의 경사각을 이루는 제2경사면과, 상기 제1경사면과 상기 제2경사면의 사이에 완만한 곡면을 형성하여 유체를 유도하는 만곡면을 형성한다.
상기 하부베플시트에는 내면에 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되되 상기 에어갭공간 내 유체의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부를 구성한다.
본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템에 의하면 태양광모듈로부터 열원을 전도하여 유체의 흐름에 접촉하되 유체를 굴곡진 이동경로로 안내할 수 있게 유도하므로, 태양광모듈의 기능성을 유지하여 전기생산성을 향상시키고, 유체의 이동거리 및 유속이 증가하여 집열성능을 증진시킴은 물론 열원생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템은 건축물의 마감에 외벽의 일부로 매립적용되는 모듈러 방식으로 구성하므로, 건축물과의 외관상 미려함을 도모하면서 제로에너지 건축기술에 활용하여 제품을 실용화하고, 우수한 시공효율을 도모하면서 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템은 시트 상에 베플부재를 일체로 성형하여 구성하므로, 간단한 구조로 제작이 용이하고 우수한 내구성을 도모하여 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템은 유체가 유동할 에어갭공간 내에 유체의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부를 구성하므로, 에어갭공간을 단계적으로 구획하여 집열성능을 보다 증진시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 단면도.
도 3의 (a),(b)는 각각 본 발명에 따른 일실시예의 적용례를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 하부베플시트를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에서 베플부재를 나타내는 부분단면도.
본 발명은 건물의 외벽면에 매립하여 일체로 장착가능하게 구비되고 내부에 유체가 이동가능한 에어갭공간을 형성하는 외곽프레임과; 상기 외곽프레임의 상부에 설치되고 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키면서 상기 에어갭공간에 열을 전달하여 집열시키는 태양광모듈과; 상기 외곽프레임의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈로부터 간격을 두고 위치하고, 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되어 유체와 접촉하되 유체의 굴곡진 이동경로를 안내가능한 복수 개의 베플부재를 구비하는 하부베플시트;를 포함하고, 상기 베플부재는 유체의 이동방향에 대응하여 접촉가능하게 상기 에어갭공간을 향해 상향 굴곡지며 상기 하부베플시트로부터 예각으로 경사진 경사유도면을 형성하는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 외곽프레임(10)과, 태양광모듈(20)과, 하부베플시트(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 외곽프레임(10)은 본 발명의 외측 둘레를 따라 측벽을 이루도록 구비되고, 상기 태양광모듈(20) 및 상기 하부베플시트(30)를 일체로 고정지지하되 상기 태양광모듈(20) 및 상기 하부베플시트(30)가 서로 간격을 두고 위치할 수 있게 지지한다.
상기 외곽프레임(10)은 건물의 외벽면에 일체로 장착가능하게 구비된다. 즉 건축물의 외벽과 동일한 벽면을 이룰 수 있게 건물의 외벽에 매립적용되어 일체를 이룬다.
도면에 나타내지는 않았지만 상기 외곽프레임(10)의 외부에는 외측으로 돌출형성된 결합단부나 내측으로 오목한 결합홈을 구비토록 구성하므로, 모듈러 방식에 따른 건축물과의 원활한 결합을 도모토록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 외곽프레임(10)에는 상/하단에 각각 내측으로 연장형성되어 상기 태양광모듈(20) 및 상기 하부베플시트(30)를 지지가능한 지지단부(13)를 형성한다.
상기 외곽프레임(10)에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 태양광모듈(20) 및 상기 하부베플시트(30)를 서로 간격을 두고 지지함에 따라 내부에 유체가 수용되어 이동가능한 영역인 에어갭공간(11)을 형성한다. 즉 상기 에어갭공간(11)은 상기 외곽프레임(10)의 상하면을 상기 태양광모듈(20) 및 상기 하부베플시트(30)에 의해 폐쇄하여 외부로부터 유체(공기)가 유입된 후 다시 배출될 수 있는 유체의 이동경로를 이룬다.
상기 에어갭공간(11)은 외부에서 유입된 유체에 열이 가해질 수 있는 공간을 이루되, 상기 태양광모듈(20)에서 태양광을 발전시키는 과정에서 생성된 열이 유체에 전달되므로 유체를 가열하여 열원을 생성시킬 수 있게 형성한다.
상기 에어갭공간(11)은 외부로부터 유체가 유입될 수 있는 유입구(15)에 연통하도록 형성되고, 건축물 내부공간을 향해 가열된 열원의 유체가 배출될 수 있는 배출구(16)에 연통하도록 형성된다.
도면(도 2 및 도 4)에서는 상기 유입구(15) 및 배출구(16)를 상기 하부베플시트(30) 상에 형성하였으나, 상기 유입구(15) 및 배출구(16)는 상기 외곽프레임(10) 또는 상기 하부베플시트(30) 상에 선택적용하여 구성하는 것이 가능하다. 즉 상기 외곽프레임(10) 상에 상기 유입구(15)를 형성하여 건물 외부의 유체를 유입가능하게 구성하거나 상기 하부베플시트(30) 상에 상기 유입구(15)를 형성하여 건물 내부의 유체를 유입할 수 있는 구조로 구성하는 것이 가능하고, 상기 외곽프레임(10) 상에 상기 배출구(16)를 형성하여 상기 에어갭공간(11)을 거친 유체가 건물 외부를 향해 배출될 수 있게 구성하거나 상기 하부베플시트(30) 상에 상기 배출구(16)를 형성하여 상기 에어갭공간(11)을 거친 열원의 유체가 건물 내부를 향해 배출될 수 있게 구성하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 3의 (a)에서처럼 상기 유입구(15) 및 상기 배출구(16)를 모두 상기 하부베플시트(30) 상에 형성토록 구성하므로 건물 내 실내공간의 공기를 내부순환하기 위한 구조로 구성하는 것이 가능하다. 또한 도 3의 (b)에서처럼 상기 유입구(15)는 상기 외곽프레임(10)의 한쪽 면에 형성하고 상기 배출구(16)는 상기 하부베플시트(30) 상에 형성토록 구성하므로 건물 밖의 외부공기를 열원으로 집열한 후 건물 내 실내공간으로 공급할 수 있는 구조로 구성하는 것도 가능하다.
상기 유입구(15) 및 상기 배출구(16)에는 공기가 통과할 수 있게 복수 개의 관통홀(18)이 형성된 다공판(17)을 구비토록 구성한다.
상기 다공판(17)은 상기 유입구(15) 및 상기 배출구(16) 중 적어도 어느 하나에 설치된다. 예를 들면 상기 유입구(15) 및 상기 배출구(16) 중 어느 하나에만 다공판(17)을 설치하여 구성하거나 상기 유입구(15) 및 상기 배출구(16) 모두에 다공판(17)을 구비토록 설치하여 구성하는 것이 가능하다.
상기 배출구(16)에는 건물 내 설비시스템(예를 들면, 환기장치 및 난방장치 등)에 연계하여 건물 내 주거생활에 필요한 열원을 이용할 수 있게 연결한다.
상기 태양광모듈(20)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 외곽프레임(10)의 상부에 설치되고 상면이 외측에 노출된 구조 즉 상면이 건축물의 외벽면을 형성하는 구조를 이루어 태양 빛을 수광가능하게 구성한다.
상기 태양광모듈(20)은 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키는 기능을 수행함과 동시에 전기에너지의 생성과정에서 발생한 열을 상기 에어갭공간(11)에 전달하여 집열시키는 기능을 수행한다.
상기 태양광모듈(20)은 복수 개의 셀(21)을 구비하여 빛을 수광가능한 구조를 이루도록 구성하고, 상기 셀(21)을 통해 수광된 빛에너지를 광전 변환한 후 전하를 생성시키는 반도체소자(도면에 미도시)를 구비토록 구성한다.
도면에 나타내지는 않았지만 상기 태양광모듈(20)의 상부에는 투명한 강화유리를 사용하여 이루어진 보호시트를 구비토록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 태양광모듈(20)에는 하면에 부착형성되되 상기 태양광모듈(20)에서 발생한 열을 전도하여 상기 에어갭공간(11)에 전달하기 가능하게 형성되는 금속전도막을 구성하므로, 상기 에어갭공간(11) 내 유체를 향한 열전달효율을 높여 열원에너지를 보다 효과적으로 획득할 수 있게 구성하는 것도 가능하다.
상기에서 금속전도막은 두께가 얇은 박막형태를 이루며 상기 태양광모듈(20)의 하면에 부착되고, 상기 금속전도막의 재질로는 전기전도율이 우수한 구리(Cu)를 사용하여 구성한다.
상기 하부베플시트(30)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 외곽프레임(10)의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈(20)의 하측에 간격을 두고 위치하므로, 상기 에어갭공간(11)에 전달된 열에 대한 열손실을 차단하도록 구성한다.
상기 하부베플시트(30)는 우수한 단열성을 갖는 단열재(예를 들면, 플라스틱, 알루미늄 등)을 사용하여 구성한다.
상기 하부베플시트(30)에는 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 에어갭공간(11)을 향해 돌출 형성되는 복수 개의 베플부재(35)를 구비토록 구성한다. 즉 상기 베플부재(35)는 상기 에어갭공간(11)에 돌출 형성되어 상기 에어갭공간(11) 내에 유입된 유체와 접촉하므로, 상기 태양광모듈(20)로부터 발생된 열을 유체에 전달하여 유체가 상기 에어갭공간(11)을 유동하는 중 유체의 온도를 높이는 기능을 수행한다.
상기에서 베플부재(35)는 상기 하부베플시트(30) 상에 사출성형하여 제조함에 따라 일체로 형성하므로 간단한 구조로 제작이 용이하고 우수한 내구성을 도모하여 평균수명을 연장하는 것이 가능하다.
복수 개의 상기 베플부재(35)는 상기 에어갭공간(11) 내에 유입된 유체에 접촉하되 유체의 굴곡진 이동경로를 안내가능하게 구비된다. 즉 상기 베플부재(35)는 상기 유입구(15)에서 상기 배출구(16)를 향한 유체의 유동방향으로 서로 간격을 두고 지그재그 형태로 배열배치되므로 상기 에어갭공간(11) 내에 유입된 유체가 좌우 횡 방향으로 굴곡지며 파형의 이동경로를 따라 유동될 수 있게 이루어진다.
상기 베플부재(35)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 에어갭공간(11)을 향해 상향 굴곡진 "∧"단면형상으로 형성한다. 즉 상기 베플부재(35)는 상향 돌출된 구조로 유체의 이동방향에 대응하여 접촉가능한 경사유도면(37)을 형성하므로, 유체가 이동중에 상하 종 방향으로 굴곡지게 유도하여 상기 에어갭공간(11) 내 집열성능을 보다 증진시키는 것이 가능하다.
상기 베플부재(35)의 경사유도면(37)은 상기 하부베플시트(30)을 기준으로 예각의 경사도를 형성토록 구성한다.
상기 베플부재(35)의 경사유도면(37)은 유체의 유입방향에 대응되게 형성되어 유체를 상향유도시키는 제1경사면(37a)과, 상기 제1경사면(37a)의 반대편에 형성되어 유체를 하향유도시키는 제2경사면(37b)과, 상기 제1경사면(37a)과 상기 제2경사면(37b)의 사이에 완만한 곡면을 형성하여 유체를 유도하는 만곡면(37c)을 구비한다.
상기 제1경사면(37a)은 상기 하부베플시트(30)를 기준으로 예각의 경사도를 형성하되 30~40°의 경사각(α)을 이루도록 형성하므로, 유체의 원활한 상향유동을 유도한다.
상기 제2경사면(37b)은 상기 하부베플시트(30)를 기준으로 예각의 경사도를 형성하되 55~65°의 경사각(β)을 이루도록 형성하므로, 유체의 빠른 하향유동을 유도한다.
상기 만곡면(37c)은 완만한 곡면을 형성하여 코안다 효과(coanda effect)에 따른 유체의 흐름으로 상기 제1경사면(37a)을 따라 흐른 유체가 상기 제2경사면(37b)을 향해 원활하게 유도되어 방향전환될 수 있게 형성한다.
상기 하부베플시트(30)에는 상면(내면)에 일정한 간격을 두고 구비되는 복수 개(도 3에는 4개)의 단턱부(40)를 형성한다. 즉 상기 단턱부(40)는 상기 에어갭공간(11) 내 유체의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되어 상기 에어갭공간(11)을 구분 구획하므로, 유체가 상호 구분된 구간마다 단계적으로 유동하여 열전달성능을 보다 향상시킬 수 있게 구성한다.
상기 단턱부(40)는 상기 하부베플시트(30)의 좌우 폭 방향을 향해 연장형성되고, 상기 단턱부(40)는 상기 에어갭공간(11)을 향해 돌출 형성되되 상기 베플부재(35)보다는 낮은 높이(베플부재(35)의 1/3 높이)를 이루도록 형성한다.
상기와 같이 유체가 유동할 에어갭공간(11) 내에 유체의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부(40)를 구성하게 되면, 에어갭공간(11)을 단계적으로 구획하여 집열성능을 보다 증진시키는 것이 가능하다.
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템에 의하면 태양광모듈로부터 열원을 전도하여 유체의 흐름에 접촉하되 유체를 굴곡진 이동경로로 안내할 수 있게 유도하므로, 태양광모듈의 기능성을 유지하여 전기생산성을 향상시키고, 유체의 이동거리 및 유속이 증가하여 집열성능을 증진시킴은 물론 열원생산성을 크게 향상시키는 것이 가능하다.
뿐만 아니라 본 발명은 건축물의 마감에 외벽의 일부로 매립적용되는 모듈러 방식으로 구성하므로, 건축물과의 외관상 미려함을 도모하면서 제로에너지 건축기술에 활용하여 제품을 실용화하고, 우수한 시공효율을 도모하면서 가격경쟁력을 향상시키는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 외곽프레임 11 : 에어갭공간
15 : 유입구 16 : 배출구 17 : 다공판
20 : 태양광모듈 30 : 하부베플시트 35 : 베플부재
37 : 경사유도면 37a : 제1경사면 37b : 제2경사면
37c : 만곡면 40 : 단턱부
α : 제1경사면의 경사각 β : 제2경사면의 경사각

Claims (5)

  1. 건물의 외벽면에 매립하여 일체로 장착가능하게 구비되고 내부에 유체가 이동가능한 에어갭공간을 형성하는 외곽프레임과;
    상기 외곽프레임의 상부에 설치되고 태양 빛을 수광하여 전기에너지를 생성시키면서 상기 에어갭공간에 열을 전달하여 집열시키는 태양광모듈과;
    상기 외곽프레임의 하부에 설치되어 상기 태양광모듈로부터 간격을 두고 위치하고, 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되어 유체와 접촉하되 유체의 굴곡진 이동경로를 안내가능한 복수 개의 베플부재를 구비하는 하부베플시트;를 포함하고,
    상기 베플부재는 상기 에어갭공간 내 유입된 유체가 파형의 이동경로를 따라 유동될 수 있게 유체의 유동방향으로 서로 간격을 두고 지그재그 형태로 배열배치됨을 포함하며,
    상기 베플부재는 유체의 이동방향에 대응하여 접촉가능하게 상기 에어갭공간을 향해 상향 굴곡지며 상기 하부베플시트로부터 예각으로 경사진 경사유도면을 형성하고,
    상기 베플부재의 경사유도면은 유체의 유입방향에 대응되게 형성되고 상기 하부베플시트를 기준으로 30~40°의 경사각을 이루는 제1경사면과, 상기 제1경사면의 반대편에 형성되되 상기 하부베플시트를 기준으로 55~65°의 경사각을 이루는 제2경사면과, 상기 제1경사면과 상기 제2경사면의 사이에 완만한 곡면을 형성하여 유체를 유도하는 만곡면을 포함하여 이루어지는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외곽프레임 또는 상기 하부베플시트 상에 형성되되 상기 에어갭공간을 향해 유체가 유입 및 배출가능하게 형성되는 유입구 및 배출구를 구성하고,
    상기 유입구 및 배출구 중 적어도 어느 하나에는 공기가 통과할 수 있게 복수 개의 관통홀이 형성된 다공판이 설치되는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부베플시트에는 내면에 상기 에어갭공간을 향해 돌출 형성되되 상기 에어갭공간 내 유체의 흐름방향을 따라 간격을 두고 형성되는 단턱부를 포함하여 이루어지는 모듈러 방식의 공기식 건물 일체형 태양광열 시스템.
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