KR102587367B1 - 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 - Google Patents

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Abstract

본원발명은 에너지 효율과 실내 환경의 쾌적도가 향상되고 설치가 용이한 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 커튼월 프레임(10), 상기 커튼월 프레임(10) 중공부(4)에 위치하는 공기조화부(20), 상기 커튼월 프레임(10)의 개구부(3)에 위치하는 창호부(30) 및 상기 공기조화부(20)의 외벽 일부에 위치하는 전기생산부(40)를 포함하는 것을 특징으로하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템에 관한 것이다.

Description

스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템{Integrated Modular Smart Facade System}
본원발명은 실내 환경 최적제어 기술을 포함한 확장성을 지닌 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 탈부착 및 결합이 가능한 단위 장치로 구성되는 전기생산부, 공기조화부 및 단열차양 창호부를 포함하며, 인공지능 기반 능동제어기술이 적용된 제어시스템과 연계하여 건물의 에너지 효율을 향상시키고 실내 공간 열환경 불균형화를 최소화할 수 있으며, 확장성을 지닌다.
일반적으로 건물은 냉난방 및 환기를 위한 설비를 갖추고 있으며 건물 내부 기계실에 설치하여 중앙관리가 이루어지며 건물 지하에 설치된 기계실 설비는 배관을 통해 연결된 건물 각 공간에 열원을 공급하고 있다. 그러나 상기 방법은 시공이 복잡할 뿐만 아니라, 열원을 운반해야 하고, 외기 부하 처리를 위해 필요한 다양한 건축 자재가 다량 투입되어 대규모 건물일수록 열원 운반 과정에서 열손실이 커지는 문제가 발생한다.
건물의 외벽 및 창호는 강우, 강설, 태풍 등과 같은 외부 기후로부터 실내 환경을 보호하고 자연 채광 및 조망을 제공하지만, 외벽 및 창호와 인접한 외주부 공간은 외벽 및 창호를 통해 전달되는 외기환경 영향으로 인해 내주부 온열 환경과 차이가 발생하여 열적 불쾌감이 발생하며, 기존 중앙공조 설비 운영으로 상기 문제를 해결하기에는 한계가 있다.
특히 창호는 실내 자연채광 유입, 실내외조망 확보할 수 있어 필수적으로 포함되어야 하는 외피 요소지만 벽체나 지붕 등에 비해 단열성능이 낮은 경우가 많아 건물 에너지 손실의 주요 원인이 되고 있다. 또한 창호는 겨울에는 주요 열손실 경로가 되며 여름에는 과다한 일사 유입 경로가 되므로, 건물의 냉난방 에너지 요구량은 창호 설계에 따라 크게 좌우된다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 입사된 태양광으로부터 전기를 생산하는 태양광 패널, 태양열을 집열하는 태양열 집열모듈을 포함하고, 상기 태양광 패널 및 태양열 집열모듈을 회전가능하게 하는 서포트 부재와 피봇축을 포함하는 태양광 발전 및 태양열 집열 복합 시스템을 개시한다. 그러나, 특허문헌 1은 주간에 태양광 및 태양열을 이용하여 발전 및 집열하는 구성으로, 야간 발전은 어려운 형태이다.
특허문헌 2는 건물 외부에 설치된 PVT모듈 중 태양전지판을 구비하는 PV 모듈은 태양광으로부터 전기를 얻어 에너지 저장시스템에 저장하고, PV 모듈 하부에 설치되어 태양광으로 열을 얻기 위한 집열모듈은 가열된 온수를 급탕탱크 또는 히트펌프로 보낼 수 있도록 구성된 냉난방환기시스템을 개시한다. 그러나, 특허문헌 2는 냉난방환기시스템을 구성하는 요소들이 건물 지붕, 외벽 및 건물 내부에 분산되어 위치하여 설치 작업이 복잡할 뿐만 아니라 야간 운전이 어려운 형태이다.
이와 같이, 에너지 효율을 향상시키고, 쾌적한 실내 열환경을 조성하며, 설치될 위치에 따라 사이즈 조절이 용이하고 필요에 따라 구성들을 변경 및 조합 가능하며 설치가 용이한 건물 외장 모듈 기술은 아직까지 제시되지 않고 있다.
대한민국 등록특허공보 제2081890호 ('특허문헌 1') 대한민국 공개특허공보 제2018-0117267호 ('특허문헌 2')
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 전기생산부, 공기조화부 및 단열차양 창호부를 수요에 따라 구성을 변경하고, 조합하여 사이즈 변경이 가능하며, 설치가 용이한 건물에 탈부착 가능한 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 주요 구조부를 이루는 커튼월 프레임(10), 상기 커튼월 프레임(10)의 중공부(4)에 위치하는 공기조화부(20), 상기 커튼월 프레임(10)의 개구부(3)에 위치하는 창호부(30) 및 상기 커튼월 프레임(10) 및 공기조화부(20)의 외벽 일부에 위치하는 전기생산부(40)를 포함할 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 전기생산부(40)가 하나 이상의 발전유닛을 포함할 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 발전유닛이 태양에너지발전유닛(410) 및/또는 열전소자발전유닛(420)을 포함할 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 전기생산부(40)가 열저장유닛(430)을 포함할 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 열저장유닛(430)이 열전도체를 포함하는 상변화물질일 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 공기조화부(20)의 내부에는 열교환장치(223) 및 히트펌프(222)가 위치하고, 상기 열교환장치(223)에서 배출되는 공기를 상기 히트펌프(222)의 열원으로 사용할 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 공기조화부(20)의 내부에 위치하는 공기 정화 및 살균 유닛을 포함할 수 있으며, 공기 정화 및 살균 유닛은 열교환장치 및 히트펌프와 연결될 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 공기조화부(20)의 내부에 위치하는 제습유닛(224)을 포함하고, 상기 제습유닛(224)은 히트펌프(222)와 연결될 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 상기 공기조화부(20)의 외벽 일부에 위치하는 집열부(60)를 포함할 수 있으며, 집열부에서 배출되는 공기는 히트펌프(222) 및 제습유닛(224)의 열원으로 사용될 수 있다.
본발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 단일 모듈로 사용이 가능하며, 다수의 외피 모듈러 시스템과 수직 및 수평 결합될 수 있다.
본발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 중공층 내부의 압력 및/또는 온도 조절을 위해 결합 모듈 상부 면에 수직배기 환기 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 열교환장치(223) 및 히트펌프(222), 차양부(70), 전기생산부(40), 집열부(60) 등 제어기가 포함된 장치와 센서기(미도시)는 능동제어기술이 적용된 제어시스템과 연결될 수 있다.
본원발명은 상기 다양한 해결수단 중 가능한 형태의 다양한 조합으로 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 각각의 구성 유닛들을 조합하여 설치위치에 따라 사이즈 조절이 가능하고, 공장에서 제작된 모듈을 건물에 설치하여 현장에서의 작업을 간소화할 수 있는 이점이 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템을 구성하는 장치 유닛들은 배치 변경이 용이하고, 니즈에 따라 조합이 가능하여, 시스템의 활용성을 향상시킬 수 있다.
본원발명에 따른 모듈을 구성하는 장치 유닛들은 탈부착이 가능하여 운영과정에서 유지보수가 용이한 이점이 있다.
본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 주간과 야간 모두 운영이 가능하여고, 시스템을 통해 에너지 효율과 실내 환경의 쾌적도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 사시도이다.
도 2는 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 분해 사시도이다.
도 3은 본원발명의 제1 실시예에 따른 커튼월 프레임 사시도이다.
도 4는 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 외부 정면도이다.
도 5는 도4의 C1-C1'에 따라 절단한 단면도이다.
도 6의 (a1)은 도4의 A1-A1'에 따라 절단한 단면도이고, (b1)은 도4의 B1-B1'에 따라 절단한 단면도이다.
도 7의 (c)는 본원발명의 제1 실시예에 따른 전기생산부 측면 단면도이고, (d)는 유리유닛의 측면 단면도이다.
도 8은 본원발명의 제2 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 외부 정면도이다.
도 9는 도8의 C1-C1'에 따라 절단한 단면도이다.
도 10의 (a2)는 도8의 A2-A2'에 따라 절단한 단면도이고, (b2)는 도8의 B2-B2'에 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 본원발명의 제3 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 내부 정면도이다.
도 12의 (a3)은 도11의 A3-A3'에 따라 절단한 단면도이고, (b3)은 도11의 B3-B3'에 따라 절단한 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 사시도이고, 도 2는 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 분해 사시도이며, 도 3은 본원발명의 제1 실시예에 따른 커튼월 프레임(10) 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면서 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템을 설명하면, 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 공기조화부(20), 창호부(30) 및 전기생산부(40)를 포함하여 구성된다. 또한 상기 공기조화부(20), 창호부(30) 및 전기생산부(40)는 커튼월 프레임(10)의 소정 위치에 배치될 수 있다.
본원발명의 제1 실시예에 따른 커튼월 프레임(10)은 내부 레이어(1)과 외부 레이어(2)가 결합되는 구성으로 이루어질 수 있다. 여기서 내부 레이어(1) 및 외부 레이어(2)는 레이어 유닛(미도시)들이 결합되어 이루어지고, 상기 레이어 유닛은 인접한 레이어 유닛과 탈착 혹은 결합이 용이한 결합부재를 포함할 수 있다.
내부 레이어(1)와 외부 레이어(2)가 결합되면, 사이에 중공부(4)가 형성되고, 내부 레이어(1)와 외부 레이어(2)는 지면을 기준으로 수평 혹은 수직으로 위치할 수 있고, 수평 및 수직이 조합되는 입체형상 일 수 있다. 결합된 내부 레이어(1)와 외부 레이어(2))의 외면을 감싸는 벽면(미도시)이 추가로 구비되고, 상기 결합된 레이어 사이에는 개구부(3)가 형성될 수 있다.
공기조화부(20)는 커튼월 프레임(10)의 중공부(4) 내부의 일부 혹은 전체에 위치할 수 있고, 공기조화부(20)는 사각형 틀 혹은 일면이 개방된 사각형 틀 형상으로 구비될 수 있다. 여기서 공기조화부(20)는 격벽이 배치되어 건물 격벽 혹은 기타 모듈 시스템과 연결될 수 있다. 공기조화부(20)의 격벽 외주면은 상기 격벽 외주면과 인접하여 연결되는 건물 벽체 혹은 기타 모듈 시스템의 격벽 내주면은 밀착될 수 있고, 밀착성 향상을 위한 추가 결합 부재 및/또는 밀폐 부재가 추가적으로 배치될 수 있다.
창호부(30)는 커튼월 프레임(10)의 개구부(3)에 위치할 수 있고, 결합된 창호부(30)와 공기조화부(20)는 커튼월 프레임(10)의 내부공간에 위치된다.
전기생산부(40)는 커튼월 프레임(10)의 외부를 향하는 외벽면에 배치될 수 있다. 전기생산부(40)는 커튼월 프레임(10)의 외부를 향하는 외벽면의 일부 혹은 전체에 배치될 수 있고, 건물의 외벽면쪽으로 연장되어 구성될 수 있다.
또한, 공기조화부(20)의 외부를 향하는 외벽면에는 집열부(60)가 배치될 수 있다. 여기서집열부(60)는 태양열을 포집하는 장치이다. 집열부(60)에서 포집된 열은 공기를 가열하여, 후술 히트펌프(220) 및 제습유닛(224)에 공급하거나, 기타 열공급에 이용될 수 있다. 집열부(60)는 태양열의 강도를 감지하는 센서(미도시), 상기 센서와 전기적으로 연결되어 집열부(60)의 운전을 제어하는 제어부(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 제어부는 센서의 값에 따라 자동으로 제어할 수 있는 자동제어부 또는 수동제어부로 구성될 수 있다.
도 1에서 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 사각 틀 형상으로 도시되었지만 건물의 벽체 또는 기타 모듈러 시스템과 연결 설치되어 일체화 될 수 있다면 그 형상이 한정되지 않음은 자명하다.
도 4는 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 외부 정면도이고, 도 5는 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 C1-C1'에 따라 절단한 단면도이며, 도 6의 (a1)은 도4의 A1-A1'에 따라 절단한 단면도이고, (b1)은 도4의 B1-B1'에 따라 절단한 단면도이며, 도 7의 (c)는 본원발명의 제1 실시예에 따른 전기생산부 측면 단면도이고, (d)는 유리유닛의 측면 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본원발명의 제1 실시예에 따른 공기조화부(20)의 중공부(3)에는 덕트유닛(210)과 공기처리유닛(220)을 포함할 수 있다. 또한 건물 실내를 대면하여 위치하는 커튼월 프레임(10)의 중공부(3) 내벽면에는 단열부(50)가 배치되어 커튼월 프레임(10)의 중공부(3)와 건물 실내의 열교환을 낮추고, 실내의 안정적인 열적 환경을 유지한다.
공기처리유닛(220)은 히트펌프(222), 열교환유닛(223) 및 제습유닛(224)를 포함할 수 있다. 여기서, 히트펌프(222), 열교환기(223) 및 제습기(224)의 외부표면 또는 설비가 장착된 프레임에는 탄성 프레임(221)이 구비될 수 있다. 탄성 프레임(221)은 상세하게 탄성 메타물질로 구성될 수 있고, 공기처리유닛(220)이 운전과정에서 발생하는 진동을 저감 시킬 수 있다.
히트펌프(222)는 전기생산부(40)에서 발생하는 열에 의해 가열된 중공부(3) 내부 공기와 열교환장치(223)에서 배출되는 공기를 열원으로 사용할 수 있다. 히트펌프(222)와 열교환유닛(223)의 연결부위에는 공기정화 살균유닛(미도시)이 배치되어 실내로 공급되는 공기 내의 오염물질 및 바이러스 등을 제거할 수 있다. 또한 상기 공기 정화 살균 유닛은 열교환장치 및 히트펌프와 연결될 수 있다.
열교환유닛(223)은 히트펌프(222)와 연결되어 구비될 수 있고, 상세하게는 열교환기 케이스(미도시)에 설치되는 팬(미도시)과 상기 케이스 내부에 위치하는 열교환소자(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 열교환소자는 PCM(상변화물질, Phase change material)을 구성 요소로 포함할 수 있다. 실내공기와 외부공기는 열교환기(223)에서 열교환을 진행한 후, 다시 히트펌프(222)에 공급될 수 있다. 히트펌프(222)는 열교환기(223)를 경유한 외부 및 실내 공기를 사용함으로써 열손실을 줄이면서, 공기를 가열 및 냉각하여 실내에 필요한 열량을 공급할 수 있다. 이 시스템은 환기량 확보가 가능하고 재순환 공기를 재활용함으로써 열손실을 감소시켜 냉난방에 소요되는 에너지를 절약할 수 있는 이점이 있다.
열교환기(223) 및 히트펌프(222)의 능동제어는 건물에너지관리시스템과 연계하여 실내 온열환경 및 공기질 환경을 효과적으로 제어할 수 있다.
외부에서 공급되는 공기 내 과량으로 존재하는 수분을 제거하는 제습기(224)는 히트펌프(222)의 실외기(미도시)에서 배출되고 집열부(60)에 공급되어 추가 가열되는 가열공기를 이용하는 구성으로 이루어져, 제습기(224)의 공기 제습과정에서 소요되는 에너지를 절감할 수 있다.
본원발명의 제1 실시예에서는 공기처리유닛(220)이 히트펌프(222), 열교환기(223) 및 제습기(224)가 순차적으로 배치되는 것으로 도시되었지만, 설치 공간 요구 및 설비의 조합 등에 의해 배치가 변경될 수 있으며, 공기조화부(20)에 하나이상 배치될 수 있다. 또한, 공기처리유닛(220)의 탄성프레임(221)은 일체화되어 제작될 수 있고, 히트펌프(222), 열교환기(223) 및 제습기(224) 장치별로 개별 탄성프레임으로 각각 제작될 수 있으며, 각각의 인접한 상기 개별 탄성프레임을 결합 고정할 수 있는 결합부재를 포함할 수 있다.
이어서 본원발명의 제1 실시예에 따른 창호부(30)에 관해서 설명한다.
창호부(30)는 스마트 유리(31)와 스마트 유리(31)를 고정하는 샤시(32)를 포함할 수 있다. 커튼월 프레임(10)의 벽면과 대면하는 창호부(30)의 샤시(32)에는 결로방지부재(33)가 위치할 수 있다. 여기서 결로방지부재(33)는 PCM을 포함할 수 있다.
도 7의 (d)에 도시한 바와 같이, 본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 유리(31)는 유리층(311)과 유리층(311)의 실내측 일면에 밀착 부착되는 편광필름(312)을 포함할 수 있다. 편광필름(312)은 하나 이상 중첩되어 유리층(311)에 부착되어, 실내에 조사되는 태양광 조사율을 조절하고 가시광선을 차단할 수 있다. 또한 상기 유리층(311)은 2중 유리로 이루어질 수 있고, 편광필름(312)은 상기 2중 유리 사이에 위치할 수 있다.
도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 본원발명의 제1 실시예에 따른, 전기생산부(40)는 태양에너지발전유닛(410) 및/또는 열전소자발전유닛(420)을 포함할 수 있다. 또한 태양에너지발전유닛(410)은 태양광발전 방식일 수 있다.
태양에너지발전유닛(410)은 태양의 위치에 따라 건물의 외벽면에 대해 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 하는 회전부재(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 회전부재는 센서부의 감지 및 제어부에 의해 제어되어 태양에너지발전유닛(410)의 상대적 각도를 조절할 수 있다.
열전소자발전유닛(420)은 태양에너지발전유닛(410)과 인접하여 위치하고, 태양에너지발전유닛(410)의 온도와 열저장유닛(430)의 온도차를 이용하여 전기를 생산할 수 있다.
본원발명의 제1 실시예에 따른 태양에너지발전유닛(410)에서 생산되는 전기는 건물 운영에 필요한 전기로 사용가능하고, 열전소자발전유닛(420)에서 생산되는 전기는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템의 센서 모니터링 설비 등 운전에 사용될 수 있다. 또한 필요에 따라 전기저장장치(미도시)를 구비하여 전기생산부(40)에서 생산되는 전기를 저장할 수 있다.
또한, 전기생산부(40)는 열저장유닛(430)을 포함할 수 있다. 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 열저장유닛(430)이 태양에너지발전유닛(410)과 인접하는 열전소자발전유닛(420)의 타면에 인접하여 위치할 수 있다. 주간동안 태양에너지발전유닛(410) 및 열저장유닛(430)간의 온도차이를 이용해 전기를 생산할 수 있으며, 야간에는 외부공기 온도 하강에 따라 태양에너지발전유닛(410)과 열저장유닛(430)의 온도가 역전되어 야간에도 전기를 생산할 수 있다.
여기서, 열저장유닛(430)은 열을 흡수 도는 배출할 수 있는 열전도체를 포함하는 상변화물질(PCM)을 포함하여 구성될 수 있다.
히트펌프(222) 및 열교환기(223), 공기처리유닛(220)과 외기 조건에 영향을 받는 중공층 내부의 공기는 그 활용 여하에 따라 온도상승 및/또는 기압에 의해 작동되는 수직배기환기 장치(미도시)를 통해 배출되어 운영 시스템에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
본원발명의 제1 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템에 포함되는 각 구성들은 단위 모듈을 구성할 수 있고, 설치 위치 및 공간의 특징에 따라 배치를 변경하고 각 단위모듈의 조합방법 및 배치에 따라 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템의 사이즈를 용이하게 변경할 수 있다.
도 8은 본원발명의 제2 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 외부 정면도이고, 도 9는 본원발명의 제2 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 C1-C1'에 따라 절단한 단면도이며, 도 10의 (a2)는 도8의 A2-A2'에 따라 절단한 단면도이고, (b2)는 도8의 B2-B2'에 따라 절단한 단면도이다.
본원발명의 제2 실시예는 커튼월 프레임(10)의 외부를 향한 벽면 전체에 전기생산부(140)가 위치하는 것과 공기처리유닛(1220)에 히트펌프 및 제습기가 포함되지 않을 수 있다는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한 제1 실시예와 동일하다.
본원발명의 제2 실시예에 따른 전기생산부(140)는 커튼월 프레임(10)의 외부 벽면 전체에 위치하고, 제1 실시예에 포함되는 집열부를 포함하지 않을 수 있다. 따라서 집열부에서 추가가열되는 히트펌프 배출 열가스를 이용하는 제습기를 제외하고 히트펌프(1222)와 열교환기(1223)으로 공기처리유닛(1220)을 구성할 수 있다. 도 9 및 도 10에는 열교환기(1223)과 인접하는 상부위치에 탄성프레임만 위치하는 구성으로 도시되었지만, 상기 상부 탄성 프레임은 제외될 수 있고, 필요에 따라 기타 장치가 위치할 수 있다.
도 11은 본원발명의 제3 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템 내부 외부정면도이고, 도 12의 (a3)은 도11의 A3-A3'에 따라 절단한 단면도이고, (b3)은 도11의 B3-B3'에 따라 절단한 단면도이다.
본원발명의 제3 실시예는 창호부(230)를 가릴 수 있는 차양부(70)를 구비되는 것을 제외하고는 도 9 및 도 10을 참조하면서 설명한 제2 실시예와 동일하다.
차양부의 능동제어는 건물에너지관리시스템과 연계하여 실내 온열환경 및 빛환경을 효과적으로 제어할 수 있다.
본원발명의 제3 실시예에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템은 창호부(230)를 가릴 수 있는 차양부(70)를 구비하고 있다. 차양부(70)는 창호부(230)의 상단변과 대면하는 공기정화부(미도시) 외부 벽면에 결합되어 구비될 수 있다. 차양부(70)는 복수개의 평행으로 배치되는 차양날개(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 차양날개는 외기의 일사 조건을 탐지하는 센서기(미도시)와 제어부(미도시) 및 내부 공간에서 요구되는 조도조건, 온도 조건에 따라 각도 및 위치를 조절하여 일사광 및/또는 일사열의 유입을 조절할 수 있다.
본원발명의 도1 내지 도12에 도시 되지 않았지만, 본원발명에 따른 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템에 포함되는 각 구성들은 필요에 따라 센서를 구비하고 인공지능 기반 능동제어시스템과 연결되며, 각각 구성 센싱 데이터는 별도로 구비되는 모니터링부에서 실시간으로 확인할 수 있다. 또한 상기 센싱 데이터로부터 제어부가 자동적으로 해당 구성에 대한 필요한 제어를 할 수 있도록 구성할 수 있다.
이상으로 본원발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본원발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본원발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
1: 내부 레이어
2: 외부 레이어
3: 개구부
4: 중공부
10: 커튼월 프레임
20: 공기조화부
30, 130, 230: 창호부
31, 131: 스마트 유리
32, 132: 샤시
33, 133, 233: 결로방지부재
40, 140: 전기생산부
50, 150: 단열부
60: 집열부
70: 차양부
210, 1210, 2210: 덕트유닛
220, 1220, 2220: 공기처리유닛
221, 1221, 2221: 탄성 프레임
222, 1222, 2222: 히트펌프
223, 1223, 2223: 열교환기
224: 제습기
311: 유리층
312: 편광필름
410, 1410, 2410: 태양에너지발전유닛
420, 1420, 2420: 열전소자발전유닛
430, 1430, 2430: 열저장유닛

Claims (10)

  1. 커튼월 프레임(10);
    상기 커튼월 프레임(10) 중공부(4)에 위치하는 공기조화부(20);
    상기 커튼월 프레임(10)의 개구부(3)에 위치하는 창호부(30); 및
    상기 공기조화부(20)의 외벽 일부에 위치하는 전기생산부(40);를 포함하며,
    상기 공기조화부(20)의 내부에는 열교환장치(223) 및 히트펌프(222)가 위치하고,
    상기 전기생산부(40)에서 배출되는 공기 및 상기 열교환장치(223)에서 배출되는 공기를 상기 히트펌프(222)의 열원으로 사용하는 것을 특징으로하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기생산부(40)는 하나 이상의 발전유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발전유닛은 태양에너지발전유닛(410) 및/또는 열전소자발전유닛(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 태양에너지발전유닛(410)은 태양광발전인 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기생산부(40)는 열저장유닛(430)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열저장유닛(430)은 열전도체를 포함하는 상변화물질인 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공기조화부(20)의 내부에 위치하는 공기 정화 및 살균 유닛을 포함하고,
    상기 공기 정화 및 살균 유닛은 열교환장치(223) 및 히트펌프(222)와 연결되는 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공기조화부(20)의 내부에 위치하는 제습유닛(224)을 포함하고, 상기 제습유닛(224)은 히트펌프(222)와 연결되는 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공기조화부(20)의 외벽 일부에 위치하는 집열부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 융복합 건물 외피 모듈러 시스템.
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