KR102479295B1 - Bipvt 복합모듈 - Google Patents

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김조섭
박규식
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부강이엔에스 주식회사
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Abstract

본 발명은 BIPVT 복합모듈에 관한 것으로서, 특히 알루미늄을 프로파일 압출하여 제작되고, 다수개가 상하로 연결된 상태로 건축물의 벽면에 설치되며, 열매체가 유동하는 흡열배관이 일측에 구비된 단위모듈과; 상기 단위모듈에 설치되되 상기 흡열배관의 상측에 설치되는 태양전지와; 상기 단위모듈에 설치되어 태양광을 상기 태양전지 쪽으로 반사시키는 반사판;을 포함하여 구성되어, 모듈의 제조 생산성을 높일 수 있고, 단위모듈 간의 연결을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

BIPVT 복합모듈{Building Integrated Photovoltaic and Thermal composite module}
본 발명은 BIPVT 복합모듈에 관한 것으로서, 특히 태양의 빛 에너지를 전기에너지와 열에너지로 동시에 변환하여 활용할 수 있는 BIPVT 복합모듈(Building Integrated Photovoltaic and Thermal, 건물일체형 태양광·태양열 복합모듈)에 관한 것이다.
석유, 석탄과 같은 화석연료의 고갈에 따른 대체에너지의 개발과 화석연료가 야기하는 환경오염에 따른 친환경적인 그린에너지 개발 요구가 전 세계적으로 요구됨에 따라 근래에 여러 종류의 자연친화적인 에너지를 개발하기 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있는 상황이다.
다양한 종류의 자연친화적인 에너지 중에서 특히 태양에너지를 활용하는 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
특히 최근에는 전력을 안정적으로 생산하기 위하여 양호한 태양광 일사조건을 만족하는 장소로서 건축물의 벽면을 이용하는 건물 일체형 태양광 태양열 발전시스템(Building Integrated Photovoltaic and Thermal, BIPVT)이 각광받고 있다.
건물 일체형 태양광 태양열 발전시스템은 건축물의 벽면에 태양전지를 설치하여 태양에너지를 전기에너지로 변환하면서, 동시에 열매체가 내부에서 유동하는 파이프 등을 태양전지와 연계 설치하여 태양에너지를 온수 등의 열에너지로 변환한다.
이러한 종래의 건물 일체형 태양광 태양열 발전시스템은 전기에너지를 획득하는 모듈과 열에너지를 획득하는 모듈을 따로 제작하여 시공현장에서 일일이 조립 연결해야 하기 때문에 모듈의 제조 생산성과 시공성이 떨어지며 에너지 효율을 떨어지는 문제가 있었다.
공개특허 10-2022-0057030
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 알루미늄 프로파일 압출을 통해 태양의 빛에너지로부터 전기에너지와 열에너지를 획득하는 틀을 일체화함으로써 모듈의 제조 생산성을 높일 수 있는 BIPVT 복합모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 BIPVT 복합모듈은 알루미늄을 프로파일 압출하여 제작되고, 다수개가 상하로 연결된 상태로 건축물의 벽면에 설치되며, 열매체가 유동하는 흡열배관이 일측에 구비된 단위모듈과; 상기 단위모듈에 설치되되 상기 흡열배관의 상측에 설치되는 태양전지와; 상기 단위모듈에 설치되어 태양광을 상기 태양전지 쪽으로 반사시키는 반사판;을 포함하여 구성된다.
여기에서, 상기 단위모듈은 건축물의 벽면에 설치되는 벽면고정부와; 상기 벽면고정부의 하단에서 일체로 상향 경사지게 연장되어 형성되고, 저면에 상기 반사판이 설치되는 반사판 설치부와; 상기 반사판 설치부의 하단에서 일체로 하향 경사지게 연장되어 형성되고, 저면에 상기 흡열배관이 일체로 구비되며, 상기 태양전지가 설치되는 전지 설치부;를 포함하여 구성된다.
한편, 상기 전지 설치부는 중간부분이 길이방향으로 절단되어 제1설치패널과 제2설치패널로 구획되고, 상기 흡열배관은 상기 제1설치패널의 저면과 제2설치패널의 저면에 일체로 구비된 제1,2열흡수관으로 구성되며, 상기 제1열흡수관과 제2열흡수관은 브릿지에 의하여 서로 일체로 연결된다.
그리고, 상기 제1설치패널과 상기 반사판 설치부의 연결부위에는 제1전지홈을 형성시키는 제1절곡리브가 일체로 형성되고, 상기 제2열흡수관의 외측면에는 수평리브가 일체로 연장되어 형성되되 상기 수평리브에는 제2전지홈을 형성시키는 제2절곡리브가 일체로 형성되어, 상기 제1전지홈과 제2전지홈에 상기 태양전지의 상단과 하단이 각각 끼움된다.
또한, 상기 반사판 설치부의 상단에는 제1반사판 삽입홈을 형성시키는 제3절곡리브가 일체로 형성되고, 상기 제1절곡리브와 상기 반사판 설치부 사이에는 제2반사판 삽입홈이 형성되어, 상기 제1반사판 삽입홈과 제2반사판 삽입홈에 반사판의 상단과 하단이 각각 끼움된다.
한편, 상기 벽면고정부의 상측부분에는 곡면 형상의 제1곡면홈을 갖는 제1곡면리브가 일체로 구비되고, 상기 반사판 설치부의 상측부분에는 곡면 형상의 제2곡면홈을 갖는 제2곡면리브가 일체로 구비되며; 상기 제1열흡수관에는 수직으로 하향 연장되면서 하부에 배치되는 단위모듈의 제1곡면홈에 강제 압입되는 제1원형돌기가 하단에 형성된 제1수직리브가 일체로 구비되고, 상기 수평리브에는 수직으로 하향 연장되면서 하부에 배치되는 제2곡면홈에 강제 압입되는 제2원형돌기가 하단에 형성된 제2수직리브가 일체로 구비된다.
그리고, 상기 반사판 설치부는 상기 전지 설치부를 향해 일정한 곡률의 곡면 형태로 절곡된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 BIPVT 복합모듈은 알루미늄 프로파일을 단위모듈로 사용하여 태양으로부터 전기에너지와 열에너지를 획득하는 틀을 일체화함으로써 모듈의 제조 생산성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 특별한 공구를 사용하지 않고도 작업자가 수작업으로 단위모듈 간의 연결을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 BIPVT 복합모듈을 보인 도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 BIPVT 복합모듈의 단위모듈을 보인 도.
이하, 본 발명에 의한 BIPVT 복합모듈의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 BIPVT 복합모듈을 보인 도이고, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 BIPVT 복합모듈의 단위모듈을 보인 도이다.
본 발명에 의한 BIPVT(Building Integrated Photovoltaic and Thermal) 복합모듈은 단위모듈(100)과, 상기 단위모듈(100)에 설치되는 태양전지(200)와, 상기 단위모듈(100)에 설치되어 태양광을 태양전지(200) 쪽으로 반사시키는 반사판(300)를 포함하여 구성된다.
상기 단위모듈(100)은 알루미늄을 프로파일(Profile) 압출하여 제작한 것으로서, 다수개가 상하방향으로 연결된 상태로 건축물의 벽면에 설치된다. 이러한 단위모듈(100)에는 앞서 기재한 대로 태양전지(200)가 설치됨과 아울러 반사판(300)이 설치되고, 태양전지(200)에서 발생된 열을 흡수하기 위한 열매체가 유동하는 흡열배관(140)이 일측에 구비된다.
그리고, 단위모듈(100)은 알루미늄 프로파일 압출에 의해 제작되기 때문에 그 가로방향 길이를 원하는 대로 조절할 수 있는데, 이러한 단위모듈(100) 다수개를 상하방향으로 연결함으로써 시공대상의 조건에 따라 면적의 크기나 형태를 용이하게 조정할 수 있다.
좀 더 자세히 설명하면, 단위모듈(100)은 벽면고정부(110)와, 상기 벽면고정부(110)에 일체로 형성되고 반사판(300)이 설치되는 반사판 설치부(120)와, 상기 반사판 설치부(120)에 일체로 형성되고 태양전지(200)가 설치되는 전지 설치부(130)와, 상기 전지 설치부(130)에 일체로 형성되고 태양전지(200)에서 발생되는 열을 흡수하는 흡열배관(140)을 포함하여 구성된다.
상기 벽면고정부(110)는 건축물의 벽면에 설치되는 부분으로서, 상하방향으로 평탄하게 직립되어 평면상태의 건축물 벽면에 반듯하게 설치될 수 있다.
이러한 벽면고정부(110)는 상단부분이 한글의 'ㄷ'자와 같은 형태로 절곡되어 아래쪽으로 개방된 거치홈(110a)이 형성되고, 이 거치홈(110a)이 건축물 벽면에 설치된 브라켓과 같은 고정구조에 안정적으로 거치된다.
상기 반사판 설치부(120)는 벽면고정부(110)의 하단에서 일체로 상향 경사지게 연장되어 형성된다. 즉, 반사판 설치부(120)는 하단이 벽면고정부(110)의 하단에 일체로 연결되는데 상측으로 갈수록 벽면고정부(110)와 점점 멀어진다.
이러한 반사판 설치부(120)는 전지 설치부(130)를 향해 일정한 곡률의 곡면 형태(즉 포물선 형태)로 절곡되고, 저면에 반사판(300)이 설치된다.
태양은 지평선에서 남중고도에 이르기까지 움직이기 때문에 본 발명은 반사판(300)을 포물선 형태의 포물 반사판으로 구성함으로써, 지평선에서 남중고도까지 방향이 변하는 모든 태양빛을 태양전지(200)로 입사하도록 하였다.
상기 전지 설치부(130)는 반사판 설치부(120)의 하단에서 일체로 하향 경사지게 연장되어 형성된다. 즉, 전지 설치부(130)는 상단이 벽면고정부(110)과 반사판 설치부(120)의 연결부위에 일체로 연결되는데 하측으로 갈수록 반사판 설치부(120)와 점점 멀어진다.
이러한 전지 설치부(130)는 평판 형태로 형성되고 저면에 흡열배관(140)이 일체로 구비되는데, 상면에 태양전지(200)가 설치된다.
더불어, 전지 설치부(130)는 하나의 평판 형태로 형성될 수도 있지만, 중간부분이 단위모듈(100)의 길이방향으로 절단될 수도 있다. 이렇게 중간부분이 절단된 경우에는 전지 설치부(130)는 절단선 위쪽의 제1설치패널(131)과 절단선 아래쪽의 제2설치패널(132)로 구획된다.
상기 흡열배관(140)은 전지 설치부(130)의 저면에 일체로 구비되는 것으로서, 앞서 기재한 것처럼 전지 설치부(130)가 절단선을 기준으로 제1설치패널(131)과 제2설치패널(132)로 구획되므로, 흡열배관(140)도 제1설치패널(131)의 저면에 일체로 구비되는 제1열흡수관(141)과 제2설치패널(132)의 저면에 일체로 구비되는 제2열흡수관(142)으로 구성된다.
이러한 제1열흡수관(141)과 제2열흡수관(142) 내부에는 열매체가 유동하면서 태양전지(200)에서 발생되는 열을 흡수한다. 부연하면 제1열흡수관(141)과 제2열흡수관(142)에는 호스를 연결하고, 이 호스는 축열조에 연결됨으로써 축열조에서 제공된 열매체가 내부를 유동한다.
그리고, 제1열흡수관(141)과 제2열흡수관(142)은 브릿지(143)에 의하여 서로 일체로 연결된다.
상기 태양전지(200)는 태양의 광에너지를 전기에너지로 변환하는 것으로서, 전지 설치부(130)의 상면에 설치되기 때문에 결국 흡열배관(140)의 상측에 설치된다. 따라서 태양의 광에너지를 전기에너지로 변환하면서 발생되는 열이 흡열배관(140) 내부를 유동하는 열매체에 흡수된다.
여기서 태양전지(200)의 설치 형태에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 제1설치패널(131)과 반사판 설치부(120)의 연결부위에는 제1전지홈(121a)을 형성시키는 제1절곡리브(121)가 일체로 형성되고, 제2열흡수관(142)의 외측면에는 수평리브(144)가 일체로 연장되어 형성되되 이 수평리브(144)에는 제2전지홈(145a)을 형성시키는 제2절곡리브(145)가 일체로 형성된다.
이렇게 형성되는 제1전지홈(121a)과 제2전지홈(145a)에 태양전지(200)의 상단과 하단이 각각 끼움된다. 즉, 제1절곡리브(121)와 제1설치패널(131) 사이에 하측을 향해 개방된 제1전지홈(121a)이 형성되고, 제2절곡리브(145)와 수평리브(144) 사이에 상측을 향해 개방된 제2전지홈(145a)이 형성되며, 이 제1,2전지홈(121a,145a)에 태양전지(200)의 상하단이 각각 삽입된다.
상기 반사판(300)은 반사판 설치부(120)의 저면에 설치되는 것으로서, 곡면 형상인 반사판 설치부(120)와 동일한 곡면 형태로 형성되어 반사판 설치부(120)의 저면에 반사판(300)이 밀착될 수 있도록 한다.
여기서 반사판(300)의 설치 형태에 대해 좀 더 자세히 설명하면, 반사판 설치부(120)의 상단에는 제1반사판 삽입홈(122a)을 형성시키는 제3절곡리브(122)가 일체로 형성되고, 제1절곡리브(121)와 반사판 설치부(120) 사이에는 제2반사판 삽입홈(120a)이 형성되어, 제1반사판 삽입홈(122a)과 제2반사판 삽입홈(120a)에 반사판(300)의 상단과 하단이 각각 끼움된다.
즉, 제3절곡리브(122)와 반사판 설치부(120) 사이에 하측을 향해 개방된 제1반사판 삽입홈(122a)이 형성되고, 제1절곡리브(121)와 반사판 설치부(120) 사이에 상측을 향해 개방된 제2반사판 삽입홈(120a)이 형성되며, 이 제1,2반사판 삽입홈(122a,120a)에 반사판(300)의 상하단이 각각 삽입된다.
한편, 단위모듈(100)은 다수개가 상하방향으로 연결된 상태로 건축물의 벽면에 설치된다고 하였는데, 여기에서 단위모듈(100)의 연결 관계를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
벽면고정부(110)의 상측부분에는 곡면 형상의 제1곡면홈(111a)을 갖는 제1곡면리브(111)가 일체로 구비되고, 반사판 설치부(120)의 상측부분에는 곡면 형상의 제2곡면홈(123a)을 갖는 제2곡면리브(123)가 일체로 구비된다.
그리고, 제1열흡수관(141)에는 수직으로 하향 연장되면서 하단에 제1원형돌기(146a)가 일체로 형성된 제1수직리브(146)가 일체로 구비되고, 수평리브(144)에는 수직으로 하향 연장되면서 하단에 제2원형돌기(147a)가 일체로 형성된 제2수직리브(147)가 일체로 구비된다.
이때, 제1수직리브(146)의 제1원형돌기(146a)가 하부에 배치되는 단위모듈(100)의 제1곡면홈(111a)에 강제 압입되고, 제2수직리브(147)의 제2원형돌기(147a)가 하부에 배치되는 단위모듈(100)의 제2곡면홈(123a)에 강제 압입된다.
즉, 제1곡면홈(111a)의 입구에서 제1원형돌기(146a)를 강한 힘으로 누르면 제1곡면리브(111)의 탄성에 의해 제1곡면홈(111a) 안쪽으로 제1원형돌기(146a)가 딸깍하면서 삽입되고, 제2곡면홈(123a) 입구에서 제2원형돌기(147a)를 강한 힘으로 누르면 제2곡면리브(123)의 탄성에 의해 제2곡면홈(123a) 안쪽으로 제2원형돌기(147a)가 딸깍하면서 삽입되는 것이다.
100: 단위모듈 110: 벽면고정부
110a: 거치홈 111: 제1곡면리브
111a: 제1곡면홈 120: 반사판 설치부
120a: 제2반사판 삽입홈 121: 제1절곡리브
121a: 제1전지홈 122: 제3절곡리브
122a: 제1반사판 삽입홈 123: 제2곡면리브
123a: 제2곡면홈 130: 전지 설치부
131: 제1설치패널 132: 제2설치패널
140: 흡열배관 141: 제1열흡수관
142: 제2열흡수관 143: 브릿지
144: 수평리브 145: 제2절곡리브
145a: 제2전지홈 146: 제1수직리브
146a: 제1원형돌기 147: 제2수직리브
147a: 제2원형돌기 200: 태양전지
300: 반사판

Claims (7)

  1. 알루미늄을 프로파일 압출하여 제작되고, 다수개가 상하로 연결된 상태로 건축물의 벽면에 설치되며, 열매체가 유동하는 흡열배관(140)이 일측에 구비된 단위모듈(100)과; 상기 단위모듈(100)에 설치되되 상기 흡열배관(140)의 상측에 설치되는 태양전지(200)와; 상기 단위모듈(100)에 설치되어 태양광을 상기 태양전지(200) 쪽으로 반사시키는 반사판(300);을 포함하여 구성되되,
    상기 단위모듈(100)은 건축물의 벽면에 설치되는 벽면고정부(110)와;
    상기 벽면고정부(110)의 하단에서 일체로 상향 경사지게 연장되어 형성되고, 저면에 상기 반사판(300)이 설치되는 반사판 설치부(120)와;
    상기 반사판 설치부(120)의 하단에서 일체로 하향 경사지게 연장되어 형성되고, 저면에 상기 흡열배관(140)이 일체로 구비되며, 상기 태양전지(200)가 설치되는 전지 설치부(130);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 BIPVT 복합모듈.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지 설치부(130)는 중간부분이 길이방향으로 절단되어 제1설치패널(131)과 제2설치패널(132)로 구획되고,
    상기 흡열배관(140)은 상기 제1설치패널(131)의 저면과 제2설치패널(132)의 저면에 일체로 구비된 제1,2열흡수관(141,142)으로 구성되며,
    상기 제1열흡수관(141)과 제2열흡수관(142)은 브릿지(143)에 의하여 서로 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 BIPVT 복합모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1설치패널(131)과 상기 반사판 설치부(120)의 연결부위에는 제1전지홈(121a)을 형성시키는 제1절곡리브(121)가 일체로 형성되고,
    상기 제2열흡수관(142)의 외측면에는 수평리브(144)가 일체로 연장되어 형성되되, 상기 수평리브(144)에는 제2전지홈(145a)을 형성시키는 제2절곡리브(145)가 일체로 형성되어,
    상기 제1전지홈(121a)과 제2전지홈(145a)에 상기 태양전지(200)의 상단과 하단이 각각 끼움되는 것을 특징으로 하는 BIPVT 복합모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 반사판 설치부(120)의 상단에는 제1반사판 삽입홈(122a)을 형성시키는 제3절곡리브(122)가 일체로 형성되고,
    상기 제1절곡리브(121)와 상기 반사판 설치부(120) 사이에는 제2반사판 삽입홈(120a)이 형성되어,
    상기 제1반사판 삽입홈(122a)과 제2반사판 삽입홈(120a)에 반사판(300)의 상단과 하단이 각각 끼움되는 것을 특징으로 하는 BIPVT 복합모듈.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 벽면고정부(110)의 상측부분에는 곡면 형상의 제1곡면홈(111a)을 갖는 제1곡면리브(111)가 일체로 구비되고, 상기 반사판 설치부(120)의 상측부분에는 곡면 형상의 제2곡면홈(123a)을 갖는 제2곡면리브(123)가 일체로 구비되며,
    상기 제1열흡수관(141)에는 수직으로 하향 연장되면서 하부에 배치되는 단위모듈(100)의 제1곡면홈(111a)에 강제 압입되는 제1원형돌기(146a)가 하단에 형성된 제1수직리브(146)가 일체로 구비되고, 상기 수평리브(144)에는 수직으로 하향 연장되면서 하부에 배치되는 제2곡면홈(123a)에 강제 압입되는 제2원형돌기(147a)가 하단에 형성된 제2수직리브(147)가 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 BIPVT 복합모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사판 설치부(120)는 상기 전지 설치부(130)를 향해 일정한 곡률의 곡면 형태로 절곡된 것을 특징으로 하는 BIPVT 복합모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101299535B1 (ko) * 2012-10-11 2013-08-23 손인수 건물 일체형 태양광발전 모듈, 그리고 그의 마운트 조립체
KR102096986B1 (ko) * 2019-08-06 2020-04-03 부강이엔에스 주식회사 건물일체형 태양광 태양열 복합 모듈
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KR20220057030A (ko) 2020-10-29 2022-05-09 부강이엔에스 주식회사 벽면형 태양광 태양열 복합모듈

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