KR101855254B1 - 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체 - Google Patents

자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체 Download PDF

Info

Publication number
KR101855254B1
KR101855254B1 KR1020170146578A KR20170146578A KR101855254B1 KR 101855254 B1 KR101855254 B1 KR 101855254B1 KR 1020170146578 A KR1020170146578 A KR 1020170146578A KR 20170146578 A KR20170146578 A KR 20170146578A KR 101855254 B1 KR101855254 B1 KR 101855254B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roof
eave
wall
building
solar cell
Prior art date
Application number
KR1020170146578A
Other languages
English (en)
Inventor
윤광일
김신성
김보름
표기조
어흡
Original Assignee
주식회사 일강케이스판
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 일강케이스판 filed Critical 주식회사 일강케이스판
Priority to KR1020170146578A priority Critical patent/KR101855254B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101855254B1 publication Critical patent/KR101855254B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/17—Ventilation of roof coverings not otherwise provided for
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/04—Roof drainage; Drainage fittings in flat roofs, balconies or the like
    • E04D13/0404—Drainage on the roof surface
    • E04D13/0409—Drainage outlets, e.g. gullies
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D13/00—Special arrangements or devices in connection with roof coverings; Protection against birds; Roof drainage ; Sky-lights
    • E04D13/04—Roof drainage; Drainage fittings in flat roofs, balconies or the like
    • E04D13/064—Gutters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/02—Roof ventilation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/23—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings specially adapted for roof structures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)

Abstract

본 발명은, 태양의 직사광을 받지 않는 그늘진 부위에 위치한 비교적 차가운 상태의 공기에 의하여 지붕용 태양전지 모듈을 냉각하여 그 냉각 효과가 매우 우수하며, 이에 의하여 지붕용 태양전지 모듈의 발전 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 차가운 상태의 공기에 의한 자연 환기를 유도하여 에너지 절약에 기여할 수 있다.

Description

자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체{Building Integrated Photovoltaic System}
본 발명은 지붕용 태양전지 모듈의 발전 효율을 높이기 위하여 자연 환기가 원활하게 이루어지도록 한 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체에 관한 것이다.
근래 자원의 고갈에 따른 대체 에너지원으로서 태양광 발전에 대한 관심이 고조되고 있다. 태양광 발전은 지구로 입사하는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 통합적인 기술로서 그 자체가 친환경적일 뿐 아니라, 장치가 일단 설치되어 작동되면 별도의 에너지 투입이 없더라도 태양만 존재하면 전기를 생산할 수 있다는 장점이 있어 점차 그 응용 범위가 확대되고 있는 추세이다.
통상적으로 태양광 발전은 복수의 태양전지셀과, 태양전지셀들을 전기적으로 연결하는 전선과, 태양전지셀들을 외부 환경으로부터 보호하는 필름 또는 보호 유리 등을 포함하는 이루어지는 단위 지붕용 태양전지 모듈(photovoltanic module)을 직렬 또는 병렬로 연결하여 운용한다. 이러한 지붕용 태양전지 모듈을 건물에 적용하기 위하여 과거부터 현재까지 가장 보편적으로 사용되고 있는 것이 기존의 건물 지붕에 지붕용 태양전지 모듈을 장착하는 방식이다.
이 방식은 지붕용 태양전지 모듈을 긴밀하게 구속하는 마감프레임을 지붕에 간단히 고정하는 것에 의해 구현할 수 있다는 점에서 기존 건물을 해체하거나, 또는 태양전지모듈 설치를 위하여 새로운 구조물을 따로 신축할 필요가 없다는 이점이 있다. 하지만, 이 방식은 기존의 건물 지붕에 지붕용 태양전지 모듈 조립체를 설치한다는 점에서 건물의 외관이 나빠지는 단점이 있다. 또한, 이 방식은 볼트와 같은 체결수단을 이용하여 마감프레임을 지붕에 고정하게 되는데, 고정과정에서 형성되는 체결수단의 관통공을 통해 건물 내부로 누수가 일어나는 문제가 있다.
한편, 상기와 같이 마감프레임을 이용하여 지붕용 태양전지 모듈을 설치하는 방식의 문제점을 해결하기 위하여 현재 폭 넓게 연구되고 있는 방식이 지붕용 태양전지 모듈 자체를 건물의 지붕으로 구성하는 건물 일체형 태양광 발전 지붕(Building Integrated Photovoltaic System, BIPV System)이다.
이 방식은 건물의 지붕 자체를 지붕용 태양전지 모듈 조립체로 구성함으로써, 지붕 건축을 위한 비용을 절감할 수 있음은 물론 건물 외관을 당초 의도한 대로 유지할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 이 방식은 서로 독립적으로 작동되는 지붕용 태양전지 모듈 복수 개를 상호 연결하여 지붕을 구성하고 있다는 점에서 강우에 의한 건축물 내부로의 누수 문제를 근본적으로 해결하지 못하고 있는 실정이다. 또한 태양전지 모듈은 그 작동과정에서 상당한 열이 발생하는데, 현재 제안되고 있는 이들 방식 대부분은 지붕 자체를 지붕용 태양전지 모듈로 대체하는 방향으로만 집중하고 있을 뿐 태양전지 모듈에서 발생하는 열을 적절하게 제거할 수 있는 구조는 전혀 제시하지 못하여 현실성이 떨어지는 문제가 있다.
한편 지붕 등에 통공 등을 형성하여 태양전지 모듈에서 발생하는 열을 제거하고자 하는 기술이 있지만, 이 경우 다음과 같은 문제점이 있다.
통공의 크기를 키우면 통풍 능력을 키울 수 있지만 통공을 통하여 외부의 이물질이 지붕 내부로 유입될 가능성이 높아지게 된다. 특히 기상이변 등에 의하여 매우 많은 양의 비가 일시에 내릴 경우에는 작은 통공이라도 이를 통하여 매우 많은 양의 빗물이 지붕 내부로 유입될 수 있다는 문제가 있다.
반대로 통공의 크기를 매우 작게 하면 통풍 능력이 미약해지면서 태양전지 모듈에서 발생하는 열이 제대로 제거되지 못한다는 문제가 발생한다.
아울러 이와 같은 통공 등을 형성하는 경우에도 뜨거운 여름에는 태양전지 모듈의 상면 및 하면에서 매우 뜨거운 열기가 발생하여 주변의 공기가 가열됨으로써 통공을 통하여 환기가 되는 경우에도 태양전지 모듈에서 발생하는 열을 제거하기 어렵다는 문제가 발생한다.
즉 뜨거운 여름철에는 뜨거운 태양전지 모듈의 하면에 뜨거운 공기가 접하게 되어 냉각 효과가 거의 발생하지 않게 된다는 문제가 있으며, 태양전지 모듈 주변의 공기는 모두 뜨거운 상태라서 강제로 환기하는 경우에도 냉각 효과가 미약하다는 문제가 발생한다.
대한민국 등록특허 제10-1681208호 "건물 일체형 태양광 발전 지붕 및 그 시공 방법"(2016.11.24. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1395048호 "태양광 발전설비의 효율향상 설비"(2014. 5. 8. 등록) 대한민국 등록특허 제10-0989599호 "태양전지를 포함하는 지붕"(2010.10.18. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1348089호 "건물일체형 태양광 발전지붕"(2013.12.30. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1543219호 "새들 결합용 클립이 새들용 강재에 고정되는 구조를 가진 건축 구조물의 지붕 구조"(2015. 8. 4. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 뜨거운 여름철에 지붕용 태양전지 모듈을 냉각하기 위하여 비교적 차가운 공기를 이용할 수 있는 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체를 제공하고자 한다.
이때 비교적 차가운 공기란 지붕용 태양전지 모듈의 상면 또는 하면과 접하지 않는 공기로서, 태양의 직사광을 받지 않는 부분에 위치한 공기를 지칭하는 것이다. 즉 태양의 직사광을 받지 않는 그늘진 부위에 위치한 공기는 비교적 차가운 상태이므로 이에 의하여 지붕용 태양전지 모듈을 냉각하면 그 냉각 효과가 매우 우수하며, 이에 의하여 지붕용 태양전지 모듈의 발전 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 비교적 차가운 공기를 강제 공급하는 것이 아니라 온도 차이에 의하여 자연스러운 공기 흐름이 발생하도록 유도하여 에너지 절약에 기여할 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 건물 벽체의 상부에 처마홈통이 마련되며, 지붕용 태양전지 모듈을 포함하는 지붕의 하단부가 배수를 위하여 상기 처마홈통 상부에 위치되는 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체에 있어서 : 상기 처마홈통은, 건물 벽체의 상부에서 건물 외측 방향으로 연장되는 처마홈통용 바닥판과, 상기 처마홈통용 바닥판의 건물 외측 단부에서 수직방향 상부로 형성되는 제1처마홈통용 벽체와, 상기 제1처마홈통용 벽체의 건물 내측 방향에 위치되되 상기 처마홈통용 바닥판에서 수직방향 상부로 형성되어 상기 제1처마홈통용 벽체와의 사이에 처마홈통용 배수로를 형성하는 제2처마홈통용 벽체와, 상기 처마홈통용 배수로에 형성되는 배수구와, 상기 제2처마홈통용 벽체의 건물 내측 방향에 위치한 처마홈통용 바닥판에 형성되어 상기 처마홈통용 바닥판의 하부에 위치되어 그늘진 장소에 위치한 외부 공기가 흡입되기 위한 복수의 외기 흡입구를 포함하여 이루어지며 ; 상기 건물 벽체의 상부에 마련된 복수의 지붕용 구조재들에 의하여 지지되어 경사지게 마련되는 지붕용 단열재가 마련되며 ; 상기 지붕용 태양전지 모듈은 상기 지붕용 단열재의 상부로 이격되게 배치되어 상기 지붕용 단열재와의 사이에 제1공기유동공간을 형성하며 ; 상기 외기 흡입구와 상기 지붕용 구조재들 사이에 위치되며, 상기 처마홈통용 바닥판의 상면에 접하는 하단부로부터 상부를 향하여 연장되어 상단부가 상기 지붕용 단열재의 하단부와 접하도록 배치되어, 상기 제2처마홈통용 벽체와의 이격된 공간에 상기 제1공기유동공간 및 상기 외기 흡입구와 연통되는 제2공기유동공간을 형성하는 보조 단열재가 마련되는 것 ; 을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 일측을 향하여 갤러리용 구멍이 형성되며 상기 제1공기유동공간의 개방된 상단부를 덮는 지붕용 덮개가 상기 지붕의 상단부에 마련되며, 상기 갤러리용 구멍에 빗물 유입 방지를 위한 환기용 갤러리가 마련되는 것이 바람직하다.
삭제
삭제
삭제
삭제
상기와 같이 본 발명은, 태양의 직사광을 받지 않는 그늘진 부위에 위치한 비교적 차가운 상태의 공기에 의하여 지붕용 태양전지 모듈을 냉각하여 그 냉각 효과가 매우 우수하며, 이에 의하여 지붕용 태양전지 모듈의 발전 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 비교적 차가운 상태의 공기에 의한 자연 환기를 유도하여 에너지 절약에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체의 개념 단면도,
도 2는 도 1의 주요부에 대한 일부 절개 사시도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체의 개념 단면도,
도 4는 도 3의 주요부에 대한 일부 절개 사시도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본 발명에 의한 제1실시예를 먼저 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체의 개념 단면도이며, 도 2는 도 1의 주요부에 대한 일부 절개 사시도이다.
건물 벽체(10)의 상부에 처마홈통(200)이 마련된다. 처마홈통(200)의 구체적인 구조는 후술한다.
아울러 건물 벽체(10)의 상부에 복수의 지붕용 구조재(20)들이 마련된다.
지붕용 구조재(20)는 H-Beam 등으로 이루어지며, 후술하는 지붕용 단열재(30)와 지붕용 태양전지 모듈(80) 등을 포함하는 지붕 구조체를 지지하기 위한 것이다.
도 2에서 상세히 도시된 바와 같이, 지붕용 구조재(20)는 H-Beam 등의 상부에 마련되는 퍼린(21)과, 퍼린(21)의 상부에 마련되는 베이스 패널(22)를 포함하여 이루어진다.
퍼린(21)은, 건물의 조립식 지붕에서 가로 바의 형태로 설치되어 지붕 자체의 하부 횡방향 지지력을 보강시키기 위하여 마련된다.
베이스 패널(22)은 성형 강판의 일종으로서 하부 수평면, 경사면, 상부 수평면, 경사면, 하부 수평면의 구조가 반복되는 구조이다.
즉 베이스 패널(22)의 하부 수평면은 퍼린의 길이 방향과 직교하는 방향으로 연장되며 하부 수평면의 하면이 퍼린과 접촉된다.
베이스 패널(22)은, 그 단면 구조가 상부로 돌출된 사다리꼴과 하부로 돌출된 사다리꼴이 서로 반복되는 형태이며, 그 단면 구조는 퍼린(21)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 연장된다.
상기와 같은 베이스 패널(22)은, 실시예에 따라서는 그 상부 수평면에 복수의 통기공이 형성되거나 형성되지 않을 수 있으며, 이는 설계에 따라 얼마든지 변경될 수 있는 부분이다.
베이스 패널(22)의 상부에 부직포(23)가 깔린다.
아울러 부직포(23)의 상부에 단열 또는 흡음 기능을 수행하기 위한 폴리에스터 울 또는 글라스울 등으로 이루어지는 지붕용 단열재(30)가 마련된다.
아울러 베이스 패널(22)의 상부 및 지붕용 단열재(30) 사이에는 서로 이격되게 나란히 배치되는 새들용 강재(40)가 마련된다.
새들용 강재(40)는 베이스 패널(22)의 상부에 마련되며, 크게 하부 수평 절곡부와, 수직 절곡부와, 상부 수평 절곡부로 이루어져 Z자 단면 구조를 이루며, 그 Z자 단면 구조가 퍼린(21)과 평행을 이루면서 길게 연장된다.
본 실시예에서 새들용 강재(40)의 하부 수평 절곡부는 수평상으로 배치되어 베이스 패널(22)의 상부 수평면의 상면과 접촉하게 된다.
아울러 새들용 강재(40)의 하부 수평 절곡부와, 베이스 패널(22)의 하부 수평면과, 퍼린(21)이 결합 볼트(미도시) 등에 의하여 결합된다.
새들용 강재(40)의 길이 방향은 베이스 패널(22)의 상부 수평면의 연장 방향에 대하여 직교하는 형태를 이루게 된다.
새들용 강재(40) 및 지붕용 단열재(30)의 상부에 방수 시트지(50)가 깔린다.
방수 시트지(50)의 상부에 태양전지 모듈용 배수관(60)이 마련된다.
태양전지 모듈용 배수관(60)은 메인 배수관(61)과 보조 배수관(62)으로 구분될 수 있다.
메인 배수관(61)은 방수 시트지(50)를 사이에 두고 새들용 강재(40)의 상부 수평 절곡부에 볼트 결합된다. 메인 배수관(61)의 고정 방식은 다양한 형태가 고려될 수 있다. 볼트 결합은 그 도시를 생략하였다.
메인 배수관(61)은 새들용 강재(40)의 길이 방향과 직교하는 형태로 서로 이격되어 나란히 배치된다.
메인 배수관(61)들은 서로 이격되어 배치되므로 메인 배수관(61)들이 서로 이격된 공간은, 다른 구조물이 없다면 빈 공간이 된다.
한편 메인 배수관(61)은 경사진 지붕에 대응하여 길이 방향으로 경사진 상태이다.
메인 배수관(61)으로 빗물이 유입되면 빗물은 메인 배수관(61)을 따라 메인 배수관(61)의 일측으로 유동하여 흘러나가게 된다.
메인 배수관(61)의 단면 형태는 다양한 형태가 응용될 수 있지만, 적어도 메인 배수관(61)의 폭방향 양단부는 물이 폭방향으로 배출되는 것을 막는 구조, 즉 물이 길이방향으로만 흐르도록 안내하는 구조를 가져야 한다.
메인 배수관(61)이 설치된 후, 새들용 강재(40)의 상부에 복수의 모듈 고정대(70)와 복수의 보조 배수관(62)을 설치한다.
모듈 고정대(70)는, 메인 배수관(61)의 상부를 폭방향으로 가로지르도록 배치되며, 모듈 고정대(70)의 양단부 하부는 방수 시트지(50)의 상부에 고정된다.
모듈 고정대(70)에는 상부 좌우에 서로 이격되면서 한 쌍의 모듈 고정부가 마련되며, 각각의 모듈 고정부에는 후술하는 지붕용 태양전지 모듈(80)의 단부가 삽입되어 결합된다.
지붕용 태양전지 모듈(80)의 설치 이전에 복수의 보조 배수관(62)을 설치하지만, 설명의 편의를 위하여 먼저 지붕용 태양전지 모듈(80)을 설명한다.
복수의 지붕용 태양전지 모듈(80)은, 폭방향 양단부가 모듈 고정대(70)의 모듈 고정부에 의하여 고정되면서 지붕을 형성하게 된다.
즉 지붕용 태양전지 모듈(80)의 폭방향 일단부는 어느 하나의 모듈 고정대(70)의 좌측에 마련된 모듈 고정부에 고정되며, 지붕용 태양전지 모듈(80)의 폭방향 타단부는 다른 하나의 모듈 고정대(70)의 우측에 마련된 모듈 고정부에 고정된다.
이와 같은 구조로 복수의 지붕용 태양전지 모듈(80)에 의하여 지붕을 형성할 수 있다.
이와 같은 구조에서 지붕용 태양전지 모듈(80)의 폭방향 단부는 메인 배수관(61)의 상부에 위치되므로 폭방향 단부를 따라 빗물이 침투하여도 이 빗물은 메인 배수관(61)을 통하여 외부로 배추될 수 있다.
그러나 지붕용 태양전지 모듈(80)의 길이방향 단부는 메인 배수관(61)이 서로 이격된 공간의 상부에 위치하게 된다.
이와 같이 메인 배수관(61)의 길이 방향을 따라 서로 인접한 한 쌍의 지붕용 태양전지 모듈(80) 사이의 하부로 빗물이 침투하는 것에 대응하기 위하여 복수의 보조 배수관(62)이 마련된다.
보조 배수관(62)은 메인 배수관(61)의 길이 방향과 직교하는 형태로 메인 배수관(62)의 상부에 고정되어, 한 쌍의 지붕용 태양전지 모듈(80) 사이로 유입되는 빗물을 받아 이 빗물이 메인 배수관(61)으로 배출되도록 유도한다.
위에서 설명한 지붕용 구조재(20), 퍼린(21), 베이스 패널(22), 부직포(23), 지붕용 단열재(30), 새들용 강재(40), 방수 시트지(50), 메인 배수관(61) 및 보조 배수관(62)을 포함하여 이루어지는 태양전지 모듈용 배수관(60), 모듈 고정대(70), 지붕용 태양전지 모듈(80) 등은 종래의 기술에서 이미 제안된 것이며, 이는 본 발명의 주요 특징이라고 볼 수 없다.
또한 대한민국 등록특허 제10-1681208호 "건물 일체형 태양광 발전 지붕 및 그 시공 방법"에는 메인 배수관 및 보조 배수관 등에 대한 상세한 구조가 기재되어 있으므로 이를 참조할 수 있다.
본 실시예에서 지붕용 단열재(30)는 건물 벽체(10)의 상부에 마련된 복수의 지붕용 구조재(20)들에 의하여 지지되어 경사지게 마련된다. 이때 지붕용 구조재(20)들은 퍼린(21), 베이스 패널(22), 새들용 강재(40) 등을 포함하는 것이다.
지붕용 태양전지 모듈(80)은 지붕용 단열재(30)의 상부로 이격되게 배치되어 지붕용 단열재(30)와의 사이에 제1공기유동공간(110)을 형성한다. 제1공기유동공간(110)도 경사지게 형성된다.
제1공기유동공간(110)에는 메인 배수관(61) 및 보조 배수관(62)이 마련되나, 메인 배수관(61) 및 보조 배수관(62)은 실질적으로 공기의 유동을 방해하지 않는다. 따라서 제1공기유동공간(110)을 따라 공기가 유동할 수 있다.
또한 본 실시예에서 지붕용 태양전지 모듈(80)은 모듈 고정대(70)에 의하여 지붕용 단열재(30)의 상부로 이격되게 배치되나 이는 하나의 예일 뿐이며, 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예의 처마홈통(200)은, 처마홈통용 바닥판(230)과, 제1처마홈통용 벽체(210)와, 제2처마홈통용 벽체(220)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에서 처마홈통(200)은 건물 벽체(10)의 상부에 일체화된 콘크리트 구조물로서 도시 및 설명하고 있지만, 처마홈통(200)은 철골 구조에 의하여 구현될 수도 있다.
처마홈통용 바닥판(230)은 건물 벽체(10)의 상부에서 건물 외측 방향으로 연장되는 형태이다.
처마홈통용 바닥판(230)에 제1처마홈통용 벽체(210) 및 제2처마홈통용 벽체(220)가 각각 형성된다.
제1처마홈통용 벽체(210)는 처마홈통용 바닥판(230)의 건물 외측 단부에서 수직방향 상부로 형성된다.
제2처마홈통용 벽체(220)는 제1처마홈통용 벽체(210)의 건물 내측 방향에 위치되며, 처마홈통용 바닥판(230)에서 수직방향 상부로 형성된다.
제1처마홈통용 벽체(210) 및 제2처마홈통용 벽체(220)는 처마홈통용 바닥판(230)과 함께 상부가 개방된 U자 형태의 처마홈통용 배수로(240)를 형성한다.
아울러 처마홈통용 배수로(240)에는 배수구(231)가 형성되며, 배수구(230)에는 선홈통(250)이 연결된다.
상기에서 설명한 처마홈통(200)의 구조는 일반적인 기술에 해당하는 것이며, 본 발명의 특징적인 부분은 아래에 기술한다.
처마홈통용 바닥판(230)에 복수의 외기 흡입구(232)가 형성된다.
외기 흡입구(232)는 제2처마홈통용 벽체(220)의 건물 내측 방향에 위치한 처마홈통용 바닥판(230)에 상하방향으로 형성되는 것으로, 처마홈통용 바닥판(230)의 하부에 위치되어 그늘진 장소에 위치한 외부 공기가 흡입되기 위한 것이다.
즉 처마홈통용 바닥판(230)의 하부는 처마홈통(200)에 의하여 항상 그늘지게 되며, 따라서 처마홈통용 바닥판(230)의 하부에 위치한 공기는 비교적 차가운 상태가 유지된다.
한편 메인 배수관(61)의 하단부는 처마홈통용 배수로(240)의 상부에 위치하며, 메인 배수관(61)으로 유출되는 우수는 처마홈통용 배수로(240)에 낙하된 후 배수구(231)를 지나 선홈통(250)으로 배출된다.
아울러 제2처마홈통용 벽체(220)와 지붕용 구조재(20)들 사이에 보조 단열재(270)가 마련된다.
엄밀하게는, 보조 단열재(270)는 외기 흡입구(232)와 지붕용 구조재(20)들 사이에 위치된다.
보조 단열재(270)의 하단부는 처마홈통용 바닥판(230)의 상면에 접하며, 이 하단부로부터 상부를 향하여 연장되어 상단부가 지붕용 단열재(30)의 하단부와 접하도록 배치된다.
이에 의하여 보조 단열재(270)와 제2처마홈통용 벽체(220)와의 이격된 공간에 제2공기유동공간(280)이 형성되며, 제2공기유동공간(280)은 상부로는 제1공기유동공간(110)과 연통되며 하부로는 복수의 외기 흡입구(232)와 연통된다.
또한 보조 단열재(270)와 지붕용 단열재(30)에 의하여 제1,2공기유동공간(110, 280)은 건물의 내부와 완전히 격리된다.
따라서 복수의 외기 흡입구(232)로 유입된 비교적 차가운 실외 공기는 제2공기유동공간(280)을 거쳐 제1공기유동공간(110)으로 유입될 수 있다.
한편 지붕의 상단부에 지붕용 덮개(300)가 마련된다.
지붕용 덮개(300)는 제1공기유동공간(110)의 개방된 상단부를 덮기 위한 것으로, 일측을 향하여 갤러리용 구멍(301)이 형성된다.
또한 갤러리용 구멍(301)에는 빗물 유입 방지를 위한 환기용 갤러리(310)가 마련된다.
즉 환기용 갤러리(310)는 공기의 유동은 가능하지만 지붕 내부로의 빗물 유입을 방지하는 것이다.
따라서 본 실시예에서 복수의 외기 흡입구(232), 제2공기유동공간(280), 제1공기유동공간(110), 환기용 갤러리(310)가 서로 연통된다.
따라서 뜨거운 여름철에 지붕용 태양전지 모듈(80)에 의하여 제1공기유동공간(110)의 공기가 뜨거워지면 제1공기유동공간(110)의 공기가 환기용 갤러리(310)를 통하여 외부로 배출되면서 복수의 외기 흡입구(232)로 비교적 차가운 실외 공기가 제2공기유동공간(280)을 거쳐 제1공기유동공간(110)으로 유입되고 다시 환기용 갤러리(310)를 통하여 외부로 배출되면서 지붕용 태양전지 모듈(80)을 냉각시키게 된다.
이와 같은 본 실시예는 뜨거운 여름철에 지붕용 태양전지 모듈을 냉각하기 위하여 비교적 차가운 외기를 이용하게 되어 그 냉각 효과가 매우 우수하며 결과적으로 효율적인 태양광 발전을 가능하게 한다.
또한 본 실시예는 비교적 차가운 외기가, 별도의 에너지 소모 없이, 외기 흡입구(232), 제2공기유동공간(280), 제1공기유동공간(110), 환기용 갤러리(310)를 통하여 유동하므로 에너지 절약에 기여할 수 있다.
이하 본 발명에 의한 제2실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체의 개념 단면도이며, 도 4는 도 3의 주요부에 대한 일부 절개 사시도이다.
제1실시예는 실질적으로 처마홈통(200)의 구조를 변경하여 차가운 외부 공기가 제1공기유동공간(110)으로 유입되도록 하였다.
이에 대하여 본 발명에 의한 제2실시예는 처마홈통(200)의 구조를 변경하지 않고 차가운 공기가 제1공기유동공간(110)으로 유입되는 방안을 제시한다.
제1실시예와 마찬가지로, 지붕용 구조재(20), 퍼린(21), 베이스 패널(22), 부직포(23), 지붕용 단열재(30), 새들용 강재(40), 방수 시트지(50), 메인 배수관(61) 및 보조 배수관(62)을 포함하여 이루어지는 태양전지 모듈용 배수관(60), 모듈 고정대(70), 지붕용 태양전지 모듈(80) 등이 마련되며, 이에 대하여는 제1실시예를 참조하기로 하고 상세한 설명을 생략한다.
처마홈통(200)은 종래의 처마홈통의 구조와 동일한 것으로서, 외기 흡입구(232)가 형성되지 않는다.
제1실시예와 마찬가지로 지붕용 단열재(30)와 지붕용 태양전지 모듈(80) 사이에 제1공기유동공간(110)이 형성된다.
본 실시예는 비교적 차가운 실내 공기에 의하여 지붕용 태양전지 모듈(80)을 냉각하는 것이다.
건물 내부는 뜨거운 여름철에도 지붕용 태양전지 모듈(80)의 상하면 혹은 직사광선을 받는 부위보다 비교적 차가운 상태를 유지할 수 있다.
이러한 건물 내부의 실내 공기를 이용하여 지붕용 태양전지 모듈(80)을 냉각할 수 있다.
이를 위하여 지붕용 단열재(30)를 상하방향으로 관통하도록 복수의 내기 흡입구(31)가 마련된다.
내기 흡입구(31)는 지붕용 단열재(30) 하부에 위치한 실내 공기가 제1공기유동공간(110)으로 흡입되기 위한 것이다.
본 실시예에서 내기 흡입구(31)는, 방수 시트지(50), 지붕용 단열재(30), 부직포(23), 베이스 패널(22)을 관통하는 형태로 마련된다.
즉 내기 흡입구(31)는, 방수 시트지(50), 지붕용 단열재(30), 부직포(23), 베이스 패널(22)이 설치된 후, 별도의 가공 작업을 통하여 방수 시트지(50), 지붕용 단열재(30), 부직포(23), 베이스 패널(22)을 관통하는 형태로 형성되는 것이다.
본 실시예 또한 제1실시예와 마찬가지로 지붕용 덮개(300) 및 환기용 갤러리(310)가 마련된다.
이와 같이 본 실시예에서 복수의 내기 흡입구(31), 제1공기유동공간(110), 환기용 갤러리(310)가 서로 연통된다.
따라서 뜨거운 여름철에 지붕용 태양전지 모듈(80)에 의하여 제1공기유동공간(110)의 공기가 뜨거워지면 제1공기유동공간(110)의 공기가 환기용 갤러리(310)를 통하여 외부로 배출되면서 복수의 내기 흡입구(31)로 비교적 차가운 실내 공기가 제1공기유동공간(110)으로 유입되고 다시 환기용 갤러리(310)를 통하여 외부로 배출되면서 지붕용 태양전지 모듈(80)을 냉각시키게 된다.
이와 같은 구조를 감안할 때 내기 흡입구(31)는 지붕용 단열재(30)의 하단부에 마련되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 제1공기유동공간(110) 전체에 상방향 공기 유동을 유도할 수 있다.
한편 이와 같은 내기 흡입구(31)는 뜨거운 여름철에 지붕용 태양전지 모듈(80)을 냉각하기 위한 용도로서 이용될 수 있지만, 나머지 계절에는 오히려 실외 공기가 실내로 유입되는 경로로 악용될 위험이 있다.
특히 겨울철에 차가운 외부 공기가 환기용 갤러리(310), 제1공기유동공간(110), 내기 흡입구(31)를 통하여 실내로 유입될 수 있다.
이를 방지하기 위하여 내기 흡입구(31)에 체크밸브 부재 혹은 연통 개폐 부재가 마련되는 것이 바람직하다.
체크밸브 부재(미도시)는 지붕용 단열재(30) 하부에 위치한 실내 공기의 제1공기유동공간(110)을 향한 일방향 유동만을 허용하며, 반대 방향의 유동을 허용하지 않는 장치이다. 체크밸브 부재는 매우 많은 종류가 생산 및 판매되고 있으므로 별도의 설명을 생략한다.
체크밸브 부재 대신에 연통 개폐 부재(미도시)가 마련될 수 있다.
즉 연통 개폐 부재는, 대기의 온도에 따라 지붕용 단열재(30) 하부와 제1공기유동공간(110)의 연통을 개폐하는 장치이다.
이와 같은 연통 개폐 부재는, 온도 감지 센서와 모터 등을 포함하여 온도에 따라 자동 제어되는 개폐 장치일 수도 있지만, 금속의 열수축 및 열팽창 등을 이용하여 별도의 전원없이도 기구적으로 개폐되는 개폐 장치일 수 있다.
즉 연통 개폐 부재는, 여름철에 금속의 열팽창을 이용하여 내기 흡입구(31)가 열리도록 하고, 겨울철에는 금속의 열수축을 이용하여 내기 흡입구(31)가 닫히도록 설계할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 건물 벽체
20 : 지붕용 구조재 21 : 퍼린
22 : 베이스 패널 23 : 부직포
30 : 지붕용 단열재 31 : 내기 흡입구
40 : 새들용 강재
50 : 방수 시트지
60 : 태양전지 모듈용 배수관 61 : 메인 배수관
62 : 보조 배수관
70 : 모듈 고정대
80 : 지붕용 태양전지 모듈
110 : 제1공기유동공간
200 : 처마홈통
210 : 제1처마홈통용 벽체
220 : 제2처마홈통용 벽체
230 : 처마홈통용 바닥판 231 : 배수구
232 : 외기 흡입구
240 : 처마홈통용 배수로
250 : 선홈통
270 : 보조 단열재
280 : 제2공기유동공간
300 : 지붕용 덮개 301 : 갤러리용 구멍
310 : 환기용 갤러리

Claims (6)

  1. 건물 벽체의 상부에 처마홈통이 마련되며, 지붕용 태양전지 모듈을 포함하는 지붕의 하단부가 배수를 위하여 상기 처마홈통 상부에 위치되는 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체에 있어서 :
    상기 처마홈통은, 건물 벽체의 상부에서 건물 외측 방향으로 연장되는 처마홈통용 바닥판과, 상기 처마홈통용 바닥판의 건물 외측 단부에서 수직방향 상부로 형성되는 제1처마홈통용 벽체와, 상기 제1처마홈통용 벽체의 건물 내측 방향에 위치되되 상기 처마홈통용 바닥판에서 수직방향 상부로 형성되어 상기 제1처마홈통용 벽체와의 사이에 처마홈통용 배수로를 형성하는 제2처마홈통용 벽체와, 상기 처마홈통용 배수로에 형성되는 배수구와, 상기 제2처마홈통용 벽체의 건물 내측 방향에 위치한 처마홈통용 바닥판에 형성되어 상기 처마홈통용 바닥판의 하부에 위치되어 그늘진 장소에 위치한 외부 공기가 흡입되기 위한 복수의 외기 흡입구를 포함하여 이루어지며 ;
    상기 건물 벽체의 상부에 마련된 복수의 지붕용 구조재들에 의하여 지지되어 경사지게 마련되는 지붕용 단열재가 마련되며 ;
    상기 지붕용 태양전지 모듈은 상기 지붕용 단열재의 상부로 이격되게 배치되어 상기 지붕용 단열재와의 사이에 제1공기유동공간을 형성하며 ;
    상기 외기 흡입구와 상기 지붕용 구조재들 사이에 위치되며, 상기 처마홈통용 바닥판의 상면에 접하는 하단부로부터 상부를 향하여 연장되어 상단부가 상기 지붕용 단열재의 하단부와 접하도록 배치되어, 상기 제2처마홈통용 벽체와의 이격된 공간에 상기 제1공기유동공간 및 상기 외기 흡입구와 연통되는 제2공기유동공간을 형성하는 보조 단열재가 마련되는 것 ;
    을 특징으로 하는 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    일측을 향하여 갤러리용 구멍이 형성되며 상기 제1공기유동공간의 개방된 상단부를 덮는 지붕용 덮개가 상기 지붕의 상단부에 마련되며, 상기 갤러리용 구멍에 빗물 유입 방지를 위한 환기용 갤러리가 마련되는 것을 특징으로 하는 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020170146578A 2017-11-06 2017-11-06 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체 KR101855254B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170146578A KR101855254B1 (ko) 2017-11-06 2017-11-06 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170146578A KR101855254B1 (ko) 2017-11-06 2017-11-06 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101855254B1 true KR101855254B1 (ko) 2018-05-04

Family

ID=62199887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170146578A KR101855254B1 (ko) 2017-11-06 2017-11-06 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101855254B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102212486B1 (ko) * 2019-12-10 2021-02-04 주식회사쏠라포스 방수형 태양광 발전 시스템
KR102212485B1 (ko) * 2019-12-10 2021-02-04 주식회사쏠라포스 건물 일체형 태양광 발전 시스템 및 시공 방법
KR102261203B1 (ko) * 2019-12-10 2021-06-08 주식회사 나눔에너지 경사형 태양광 발전 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000240242A (ja) * 1999-02-25 2000-09-05 National House Industrial Co Ltd 屋根構造
JP2002194827A (ja) * 2000-12-26 2002-07-10 Misawa Homes Co Ltd 建物の換気構造

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000240242A (ja) * 1999-02-25 2000-09-05 National House Industrial Co Ltd 屋根構造
JP2002194827A (ja) * 2000-12-26 2002-07-10 Misawa Homes Co Ltd 建物の換気構造

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102212486B1 (ko) * 2019-12-10 2021-02-04 주식회사쏠라포스 방수형 태양광 발전 시스템
KR102212485B1 (ko) * 2019-12-10 2021-02-04 주식회사쏠라포스 건물 일체형 태양광 발전 시스템 및 시공 방법
KR102261203B1 (ko) * 2019-12-10 2021-06-08 주식회사 나눔에너지 경사형 태양광 발전 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101855253B1 (ko) 통풍 제어가 가능한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 시스템
KR101681208B1 (ko) 건물 일체형 태양광 발전 지붕 및 그 시공 방법
KR101764703B1 (ko) 중간흡배기모듈이 구비되는 건물 일체형 태양광 발전지붕
US9103563B1 (en) Integrated thermal module and back plate structure and related methods
KR101855254B1 (ko) 자연 환기를 위한 건물 일체형 태양광 발전 지붕 구조체
US8739478B1 (en) Integrated thermal module and back plate structure and related methods
WO1994016170A1 (en) Roof installed with solar batteries
US20060124276A1 (en) Solar energy system
KR102317635B1 (ko) 자연환기 자연구배배수기능의 지붕 건물일체형 태양광발전장치
KR102260055B1 (ko) 배수 기능이 구비된 천장 일체형 태양광 발전 지붕 구조
KR102212486B1 (ko) 방수형 태양광 발전 시스템
KR102231752B1 (ko) 건물 옥상의 태양광발전 구조물
JPH10140686A (ja) ソーラシステム建物
JP2000274032A (ja) 太陽光発電システムの換気構造および排気モジュール
CN102301494A (zh) 太阳能屋顶件
KR100665675B1 (ko) 건축물 마감형 태양전지 및 단열 복합 판넬
CN110359738B (zh) 一种生态型工业厂房装配式施工方法
CN103883087A (zh) 屋顶动态散热与防水结构
KR102443129B1 (ko) 스팬드럴 환기형 bipv 시스템
JP3848652B2 (ja) ソーラーシステムハウス
KR102234648B1 (ko) 환기형 bipv 창호 시스템
KR102212485B1 (ko) 건물 일체형 태양광 발전 시스템 및 시공 방법
CN101100890A (zh) 与尖顶建筑一体化结合的太阳能利用系统
CN109252623B (zh) 综合性能的建筑盖板的材料构造改善
JP4044201B2 (ja) 太陽電池付き屋根の融雪装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant