KR102635389B1 - 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건물 일체형 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 지붕 골조 상에 제1방향을 따라 길이를 가지며 상기 제1방향에 수직 방향인 제2방향으로 이격되어 설치되는 다수의 우수 거더 복합 프레임; 상기 다수의 우수 거더 복합 프레임 사이로서 상기 지붕 골조 상에 상기 제1방향을 따라 길이를 가지며 상기 제2방향으로 이격되어 설치되는 다수의 보조 우수 거더; 상기 보조 우수 거더와 이격된 상부로서 상기 다수의 우수 거더 복합 프레임 사이에 상기 제1,2방향으로 각각 이격되어 설치되는 다수의 태양광 발전 모듈; 상기 다수의 태양광 발전 모듈 사이로서 상기 제1방향을 따라 간격을 갖는 동시에 상기 우수 거더 복합 프레임에 결합되어 상기 다수의 태양광 발전 모듈을 상기 우수 거더 복합 프레임 상에 결합시키는 다수의 모듈 고정 브라켓; 상기 다수의 태양광 발전 모듈중 최외측 양단에 상기 제1방향을 따라 위치되어 상기 태양광 발전 모듈의 양단을 상기 지붕 골조 상에 결합시키는 다수의 사이드 마감 몰드; 및 상기 다수의 태양광 발전 모듈중 최외측 양단에 상기 제2방향을 따라 위치되어 상기 태양광 발전 모듈의 양단에 결합되는 다수의 벤틸레이션부를 포함하는, 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 개시한다.
Description
본 발명은 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 지붕은 다양한 형태로 만들어지고 있으며, 최근 패널을 이용한 지붕 패널 조립체가 많이 사용되고 있다. 이러한 지붕 패널 조립체는 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있도록 태양광 모듈이 포함되어 제작되기도 한다.
태양광 패널 또는 태양광 발전 모듈을 포함하는 지붕 패널 시스템은 하부 패널과 단열 보드와 상부 패널이 순차적으로 결합되어 단열재 조립체를 이루고, 그러한 단열재 조립체 상에 태양광 모듈이 설치되어 구성될 수 있다.
지붕 패널 시스템은 태양광 패널이 외부에 노출되므로, 외부 환경에 따른 유지 보수가 필요하다. 예컨대, 비가 오면, 지붕 패널 시스템으로 빗물이 유입되며, 유입된 빗물이 신속하게 외부로 배출되는 기능이 필요하다. 따라서, 신속하고 다량의 배수 능력을 가지는 지붕 패널 시스템에 관한 연구 개발이 필요하다.
기존에는 완성된 지붕 위에 태양광 패널을 얹는 방식으로 태양광 패널을 지붕에 부착하였다. 즉, PV(Photovoltaic) 방식으로 건물의 지붕에 시공하였으나, 2개의 공정이 순차적으로 진행되어야 하고, 건축비 절감에 한계가 있었다. 최근 건물 일체형 태양광 발전(Building-Integrated Photovoltaic:BIPV)에 대한 연구 개발이 지속되고 있다. 건물 일체형 태양광 발전은 태양광 패널이 건물의 외장재로 사용되어, 건축 비용을 절감할 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 태양광 발전 모듈을 건축물 골조와 구조적으로 일체화하여 지붕 마감재로 활용되는 건물 일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)을 제공하는데 있다.
일례로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 건축물 지붕 골조와 일체로 결합되고 모듈 하부로 유입되는 우수를 유도 가능한 구조를 가지며, 벤틸레이션 장치가 설치되어 태양광 발전 모듈 하부와 지붕 상부 공간 사이에 발생하는 직사 광선에 의한 열과 발전 시 발생되는 전기적인 열 방출이 자연적으로 흡배기되며 필요시에는 강제 열배출이 가능하여 안정적인 발전과 건축 지붕 골조 구조체와 일체형으로 설치 가능한 지붕형 건물 일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템은 지붕 골조 상에 제1방향을 따라 길이를 가지며 상기 제1방향에 수직 방향인 제2방향으로 이격되어 설치되는 다수의 우수 거더 복합 프레임; 상기 다수의 우수 거더 복합 프레임 사이로서 상기 지붕 골조 상에 상기 제1방향을 따라 길이를 가지며 상기 제2방향으로 이격되어 설치되는 다수의 보조 우수 거더; 상기 보조 우수 거더와 이격된 상부로서 상기 다수의 우수 거더 복합 프레임 사이에 상기 제1,2방향으로 각각 이격되어 설치되는 다수의 태양광 발전 모듈; 상기 다수의 태양광 발전 모듈 사이로서 상기 제1방향을 따라 간격을 갖는 동시에 상기 우수 거더 복합 프레임에 결합되어 상기 다수의 태양광 발전 모듈을 상기 우수 거더 복합 프레임 상에 결합시키는 다수의 모듈 고정 브라켓; 상기 다수의 태양광 발전 모듈중 최외측 양단에 상기 제1방향을 따라 위치되어 상기 태양광 발전 모듈의 양단을 상기 지붕 골조 상에 결합시키는 다수의 사이드 마감 몰드; 및 상기 다수의 태양광 발전 모듈중 최외측 양단에 상기 제2방향을 따라 위치되어 상기 태양광 발전 모듈의 양단에 결합되는 다수의 벤틸레이션부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 우수 거더 복합 프레임은, 상기 지붕 골조 상에 밀착되어 볼트로 고정되는 평평한 베이스부; 상기 베이스부의 양측에서 상부 방향으로 각각 돌출되어 상기 보조 우수 거더의 단부가 각각 결합되는 한쌍의 걸림 돌기부; 및 상기 한쌍의 걸림 돌기 사이로서 상기 베이스부의 상부 방향으로 연장되어 상기 태양광 발전 모듈의 단부가 각각 안착되는 마운팅부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 우수 거더 복합 프레임은 상기 걸림 돌기부와 상기 마운팅부 사이에 제공되는 우수 거더 홈을 더 포함할 수 있고, 상기 마운팅부는 내부에 제공되어 전기 케이블이 삽입되는 케이블 관로, 상면에 제공되어 상기 태양광 발전 모듈의 유격을 방지하는 모듈 유격 방지턱 및 상면에 제공되어 볼트가 삽입되는 볼트 삽입홈을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 보조 우수 거더는 상기 걸림 돌기부에 결합되는 시밍홈을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 모듈 고정 브라켓은 상기 볼트 삽입홈에 결합되는 볼트에 의해 상기 마운팅부에 결합되면서 상기 태양광 발전 모듈을 상기 마운팅부 상에 밀착시킬 수 있다.
일부 예들에서, 상기 다수의 태양광 발전 모듈 사이 및 상기 모듈 고정 브라켓에 결합되어 상기 모듈 고정 브라켓과 상기 태양광 발전 모듈 사이의 틈을 외부와 격리시키는 모듈 마감 몰드를 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 네개의 상기 태양광 발전 모듈이 인접하는 교차 영역으로서 상기 볼트 삽입홈에 결합되는 볼트에 결합되는 모듈 유격 방지 브라켓과 상기 모듈 유격 방지 브라켓을 덮는 모듈 교차점 마감 몰드를 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1방향으로 이격된 태양광 발전 모듈 사이에 결합되는 모듈 마감 몰드를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 벤틸레이션부는 상부에 제공되는 다수의 흡배기 홀, 내측에 제공되는 배기팬, 온도를 감지하는 온도 센서, 및 상기 온도 센서로부터 감지된 온도가 기준 온도보다 높으면 상기 배기팬을 동작시키는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 다수의 태양광 발전 모듈 사이에 상기 제1방향을 따라 설치되는 점검 보수 판넬을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템를 제공한다. 일례로, 본 발명은 태양광 발전 모듈을 건축물 골조와 구조적으로 일체화하여 지붕 마감재로 활용되는 건물 일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)을 제공한다. 또한, 일례로, 본 발명은 건축물 지붕 골조와 일체로 결합되고 모듈 하부로 유입되는 우수를 유도 가능한 구조를 가지며, 벤틸레이션 장치가 설치되어 모듈 하부와 지붕 상부 공간 사이에 발생하는 직사 광선에 의한 열과 발전 시 발생되는 전기적인 열 방출이 자연적으로 흡배기되며 필요시에는 강제 열배출이 가능하여 안정적인 발전과 건축 지붕 골조 구조체와 일체형으로 설치 가능한 지붕형 건물 일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)을 제공한다.
또한, 일례로, 본 발명은 기존 징크형 지붕 구조에서 징크 상부 판넬을 대체하여 태양광 발전 모듈을 지붕 마감 재료로 활용하여 건축물 지붕 마감재 규정을 만족시키고, 지붕면 방수 문제를 거더 구조로 해결하며 지붕면에 자연적으로 발생되는 열을 효율적으로 처리 가능한 구조로 발전 효율을 향상시킬수 있으며, 지붕면의 유휴 공간을 신재생 에너지 설치 공간으로 활용함으로써 태양광 발전과 건축 지붕재 구조 역할을 동시에 만족시켜 설치의 용이함, 디자인, 경제성, 안정성, 효율적 측면을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 지붕 건물 일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)의 대표도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 횡단면도 부분 상세도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 종단면도 부분 상세도를 도시한 도면이다.
도 4은 우수 거더 복합 프레임을 도시한 도면이다.
도 5는 보조 우수 거더를 도시한 도면이다.
도 6은 점검 보수 판넬을 도시한 도면이다.
도 7은 벤틸레이션부를 도시한 도면이다.
도 8은 모듈 마감 몰드를 도시한 도면이다.
도 9는 모듈 고정 브라켓을 도시한 도면이다.
도 10은 조립 순서도를 도시한 도면이다.
도 11은 태양광 발전 장치의 시스템 구성도를 도시한 도면이다.
도 12는 태양광 발전 장치의 시스템 설치 예시도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 횡단면도 부분 상세도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 종단면도 부분 상세도를 도시한 도면이다.
도 4은 우수 거더 복합 프레임을 도시한 도면이다.
도 5는 보조 우수 거더를 도시한 도면이다.
도 6은 점검 보수 판넬을 도시한 도면이다.
도 7은 벤틸레이션부를 도시한 도면이다.
도 8은 모듈 마감 몰드를 도시한 도면이다.
도 9는 모듈 고정 브라켓을 도시한 도면이다.
도 10은 조립 순서도를 도시한 도면이다.
도 11은 태양광 발전 장치의 시스템 구성도를 도시한 도면이다.
도 12는 태양광 발전 장치의 시스템 설치 예시도를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 1은 본 발명의 지붕 건물 일체형 태양광 발전 시스템(100)의 대표도를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 횡단면도 부분 상세도를 도시한 도면이며(A-A), 도 3은 도 1의 종단면도 부분 상세도를 도시한 도면이다(B-B).
도 1에 도시된 바와 같이, 지붕 건물 일체형 태양광 발전 시스템(100)은 건축 지붕면 골조 상부에 마감재 구조로 설치되어 태양광 전기를 생산할 수 있다. 건축 지붕면에 태양광 발전 시스템(100)이 설치되기 위하여 건축 지붕 금속 프레임 상부에 일정한 간격으로 복수의 우수 거더 복합 프레임(110)이 맞물려 설치되는데, 우수 거더 복합 프레임(110)의 구조적 형상은 태양광 발전 모듈(130)을 볼트 너트로 체결 고정 가능한 고정홈 구조를 가지며, 보조 우수 거더(120)를 압축하여 고정하기 위한 시밍홈 구조를 채택하여 태양광 발전 모듈(130)의 사이로 유입되는 빗물이 건축물 물받이로 유도되도록 한다. 발전 효율 상승을 위하여 지붕면에 발생되는 직사광선의 열과 발전 시 발생되는 전기적인 열을 배출하기 위한 공기 흐름 유도 배기팬, 모듈 하부면의 온도 감지를 위한 열감지 온도 센서, 발전 모듈 전원 공급 및 원격 주제어 기능을 가진 흡배기 벤틸레이션부 등을 포함한다. 태양광 발전 모듈(130)이 우수 거더 복합 프레임(110) 상에서 유격없이 설치되고 일정한 간격으로 체결하기 위하여 모듈의 사각 교차점에 모듈 유격 방지 브라켓(160)이 고정되고, 모듈과 모듈 사이에는 모듈 고정 브라켓(140)이 우수 거더 복합 프레임(110)에 볼트 너트로 체결 고정된다. 전원 케이블과 통신 케이블, 센서 케이블은 우수 거더 복합 프레임(110) 케이블 덕트 유로로 통과하여 설치된다. 지붕면에 설치된 복수의 태양광 발전 모듈(130)의 좌우 측면에는 사이드 마감 몰드(180)가 직결 나사로 고정되고, 모듈과 모듈 사이는 모듈 마감 몰드(150)가 우수 거더 복합 프레임(110)의 고정홈에 삽입되어 볼트로 견고하게 고정된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 우수 거더 복합 프레임(110)의 상부에 맞물려 복수로 설치된 모듈면 좌우측 말단 부위는 금속 재질의 상세도 a, d와 같이 사이드 마감 몰드(180)가 모듈면 높이와 동일하게 마감되어 고정된다. 모듈 사이는 상세도 b, c와 같이 고무 재질의 모듈 마감 몰드(150)가 삽입되어 미세 먼지와 빗물 유입이 차단될 수 있다. 모듈 하부와 바닥면은 우수 거더 복합 프레임(110)의 높이로 일정 공간이 확보되어 자연적으로 공기 순환이 유도되어 발전 시 발생되는 전기적인 열이 벤틸레이션부(190)에 의하여 지붕 표면의 온도 유지와 효율적인 발전이 유도될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 설치면 좌우측 말단 면에는 흡배기 벤틸레이션부(190)가 모듈면과 맞물려 마감 설치되어 모듈 하부의 공기 순환을 자연 유도하고 온도 센서의 설정값에 따라 배기팬의 제어로 지붕 하부면 온도를 유지하고, 모듈 사이에는 모듈 마감 몰드(150)가 삽입되어 마감된다.
도 1 내지 도 3을 동시에 참조하여 정리하면, 본 발명에 따른 지붕 건물 일체형 태양광 발전 시스템(100)은 다수의 우수 거더 복합 프레임(110), 다수의 보조 우수 거더(120), 다수의 태양광 발전 모듈(130), 다수의 모듈 고정 브라켓(140), 다수의 모듈 마감 몰드(150), 다수의 모듈 유격 방지 브라켓(160), 다수의 모듈 교차점 마감 몰드(170), 다수의 사이드 마감 몰드(180) 및 다수의 벤틸레이션부(190)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 지붕 건물 일체형 태양광 발전 시스템(100)은 다수의 태양광 발전 모듈(130) 사이에 설치되는 점검 보수 판넬(185)을 더 포함할 수 있다.
다수의 우수 거더 복합 프레임(110)은 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205) 상에 제1방향을 따라 길이를 가지며 제1방향에 대체로 수직 방향인 제2방향으로 이격되어(어레이되어) 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 우수 거더 복합 프레임(110)은 볼트 너트 구조를 통해 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205)에 고정될 수 있다. 일부 예들에서, 우수 거더 복합 프레임(110)은 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
다수의 보조 우수 거더(120)는 다수의 우수 거더 복합 프레임(110) 사이로서 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205) 상에 제1방향을 따라 길이를 가지며 제2방향으로 이격되어(어레이되어) 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 보조 우수 거더(120)는 우수 거더 복합 프레임(110)에 시밍 구조를 통해 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 보조 우수 거더(120)는 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
다수의 태양광 발전 모듈(130)은 보조 우수 거더(120)와 이격된 상부로서 다수의 우수 거더 복합 프레임(110) 사이에 제1,2방향으로 각각 이격되어(어레이되어) 설치될 수 있다. 태양광 발전 모듈(130)은 태양의 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 동시에 지붕 외장재의 역할도 겸하게 된다. 일부 예들에서, 태양광 발전 모듈(130)은 대략 얇은 직사각 플레이트 형태일 수 있다.
다수의 모듈 고정 브라켓(140)은 다수의 태양광 발전 모듈(130) 사이로서 제1방향으로 간격을 가지며 어레이되는 동시에 우수 거더 복합 프레임(110)에 결합되어 다수의 태양광 발전 모듈(130)을 우수 거더 복합 프레임(110) 상에 결합시킬 수 있다. 일부 예들에서, 다수의 모듈 고정 브라켓(140)은 우수 거더 복합 프레임(110)의 볼트 삽입홈(117)에 볼트를 통해 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 모듈 고정 브라켓(140)은 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
다수의 모듈 마감 몰드(150)는 제1방향으로 길이를 가지며 모듈 고정 브라켓(140)에 결합되어 모듈 고정 브라켓(140)과 태양광 발전 모듈(130) 사이의 틈을 외부와 격리시킬 수 있다. 일부 예들에서, 다수의 모듈 마감 몰드(150)는 제2방향으로 길이를 가지며 다수의 태양광 발전 모듈(130)과 모듈(130) 사이의 빈 공간에 결합되어 모듈과 모듈 사이의 틈을 외부와 격리시킬 수 있다. 일부 예들에서, 모듈 마감 몰드(150)는 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
다수의 모듈 유격 방지 브라켓(160)은 네개의 태양광 발전 모듈(130)이 인접하는 십자 교차 영역으로서 우수 거더 복합 프레임(110) 상에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 모듈 유격 방지 브라켓(160)은 우수 거더 복합 프레임(110)의 볼트 삽입홈(117)에 볼트를 통해 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 모듈 유격 방지 브라켓(160)은 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
다수의 모듈 교차점 마감 몰드(170)는 모듈 유격 방지 브라켓(160)을 덮어 모듈 유격 방지 브라켓(160)과 태양광 발전 모듈(130) 사이의 틈을 외부와 격리시킬 수 있다. 일부 예들에서, 모듈 교차점 마감 몰드(170)는 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
다수의 사이드 마감 몰드(180)는 다수의 태양광 발전 모듈(130)중 최외측 양단에 제1방향을 따라 위치되어 태양광 발전 모듈(130)의 양단을 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205) 상에 결합시킬 수 있다. 일부 예들에서, 사이드 마감 몰드(180)는 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
다수의 벤틸레이션부(190)는 다수의 태양광 발전 모듈(130)중 최외측 양단에 제2방향을 따라 위치되어 태양광 발전 모듈(130)의 양단에 결합될 수 있다. 일부 예들에서, 벤틸레이션부(190)는 금속, 플라스틱 또는 고무로 제조될 수 있다.
일부 예들에서, 모듈 고정 브라켓(140) 및 모듈 유격 방지 브라켓(160)은 우수 거더 복합 프레임(110)의 볼트 삽입홈(117)에 결합되는 볼트에 의해 마운팅부(113)에 결합되면서 태양광 발전 모듈(130)을 마운팅부(113) 상에 밀착 고정시킬 수 있다(도 2,3 참조).
일부 예들에서, 모듈 마감 몰드(150)는 제2방향으로 이격된 태양광 발전 모듈(130) 사이뿐만 아니라 제1방향으로 이격된 태양광 발전 모듈(130) 사이에도 결합될 수 있다(도 3).
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템(100)은 지붕 건물과 일체로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제2방향의 길이를 갖는 다수의 건축 골조 중도리(201)가 배열될 수 있고, 건축 골조 중도리(201) 상에 지붕 하부 판넬(202) 및 내화 시트(203)가 제공될 수 있다. 또한, 지붕 하부 판넬(202) 상에 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205)가 설치될 수 있다. 또한, 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205) 상에 방수 시트(206)가 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 우수 거더 복합 프레임(110) 및 보조 우수 거더(120)는 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205) 상에 설치될 수 있다.
도 4은 우수 거더 복합 프레임(110)을 도시한 도면이다. 일부 예들에서, 우수 거더 복합 프레임(110)은 알루미늄 재질의 압출 성형품으로 건축 지붕 골조(204)의 상부에 맞물려 직결 나사로 체결 고정되고 걸림 돌기부(112)에 보조 우수 거더(120)의 시밍홈(121)이 고정되며, 태양광 발전 모듈(130)의 좌우 유격을 방지하는 모듈 유격 방지턱(116)을 가지며, 모듈(130)을 고정하기 위하여 볼트 삽입홈(117)과 유입되는 빗물을 유도하여 물받이로 보내는 우수 거더 홈(114)을 포함할 수 있다. 또한 모듈(130)의 하부에 결선되는 전력 케이블을 삽입 관통하여 포설 가능한 케이블 관로(115) 등이 구비될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 우수 거더 복합 프레임(110)은 베이스부(111), 한쌍의 걸림 돌기부(112) 및 마운팅부(113)를 포함할 수 있다. 베이스부(111)는 대략 평평하며 지붕 골조(204) 및 지붕 단열재(205) 상에 밀착되어 볼트로 고정될 수 있다. 한쌍의 걸림 돌기부(112)는 베이스부(111)의 양측에서 상부 방향으로 일정 길이 돌출되어 보조 우수 거더(120)의 단부가 각각 결합될 수 있다. 마운팅부(113)는 한쌍의 걸림 돌기부(112)의 사이로서 베이스부(111)의 상부 방향으로 일정 길이 연장되어 태양광 발전 모듈(130)의 단부가 각각 안착될 수 있다. 일부 예들에서, 마운팅부(113)의 높이가 한쌍의 걸림 돌기부(112)의 높이보다 높을 수 있다.
일부 예들에서, 우수 거더 복합 프레임(110)은 걸림 돌기부(112)와 마운팅부(113) 사이에 제공되는 우수 거더 홈(114)을 더 포함할 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 마운팅부(113)는 내부에 제공되어 전기 케이블이 삽입되는 케이블 관로(115), 상면에 제공되어 상기 태양광 발전 모듈(130)의 유격을 방지하는 모듈 유격 방지턱(116) 및 상면에 제공되어 볼트가 삽입되는 볼트 삽입홈(117)을 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 전력 케이블(143)이 우수 거더 복합 프레임(110)을 길이 방향에 수직 방향으로 관통하여 설치될 수 있다.
도 5는 보조 우수 거더(120)를 도시한 도면이다. 보조 우수 거더(120)는 복수로 설치된 우수 거더 복합 프레임(110)과 우수 거더 복합 프레임(110) 사이에 시밍하여 고정 설치되어 태양광 발전 모듈(130)의 하부면에 온도차로 발생될 수 있는 결로 혹은 가로면에 유입될 수 있는 빗물을 유도하는 기능을 가진 주름 형상을 가진 금속 재질일 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 보조 우수 거더(120)는 대략 평평한 평판 형태이며, 양측 단부에 대략 "∩" 형태의 시밍홈(121)이 제공될 수 있다. 양측 단부의 시밍홈(121)은 우수 거더 복합 프레임(110)의 걸림 돌기부(112)에 결합되어 고정될 수 있다.
도 6은 점검 보수 판넬(185)을 도시한 도면이다. 점검 보수 판넬(185)은 모듈(130)의 설치면에 일정 공간에 고정 설치되어 제품 점검 및 유지 보수 작업 시 작업자 통행 공간으로 사용되는 기능을 가진 금속 재질일 수 있다. 점검 보수 판넬(185)은 다수의 태양광 발전 모듈(130)의 사이에 제1방향을 따라 설치될 수 있다.
도 7은 벤틸레이션부(190)를 도시한 도면이다. 벤틸레이션부(190)는 지붕면의 상부면에 고정 설치되며, 모듈 하부 지붕면에 직사광선에 의한 자연적으로 발생되는 열과 태양광 발전 시에 발생되는 전기적인 내부 열을 자연적인 공기 순환으로 유도하고, 온도 센서에 따라 지붕면에 발생되는 열을 설정된 값에서 자동으로 배출하기 위한 금속 배기팬을 구비하며, 자체 발전되는 태양광 전원으로 동작되는 제어 콘트롤러를 포함하고, 이는 태양광 모니터링 시스템과 원격 통신 제어 기능을 가질 수 있다.
도 7을 다시 참조하면, 벤틸레이션부(190)는 벤틸레이션 박스의 상부에 제공되는 다수의 흡배기 홀(191), 벤틸레이션 박스의 내측에 제공되는 배기팬(192), 온도를 감지하는 온도 센서(193), 및 온도 센서(193)로부터 감지된 온도가 기준 온도보다 높으면 배기팬(192)을 동작시키는 컨트롤러(194)를 포함할 수 있다.
도 8은 마감 몰드를 도시한 도면이다. 마감 몰드는 재질이 압출 성형된 금속커버와 탄성을 가진 고무 재질의 패킹 형상의 설치면 상부 모듈과 모듈 사이에 고정 설치하여, 빗물과 미세 먼지의 유입을 차단하는 기능을 가진다. 모듈 교차점 브라켓은 모듈 교차 사각점에 삽입되어 마감 몰드와 교차하여 설치되어 교차점의 이물질 유입을 막는 기능을 가진다. 금속 재질의 사이드 마감 몰드는 설치면 좌우측 말단면에 우수 거더 복합 프레임의 상부에 모듈면과 맞물려 직결 나사로 볼트 너트로 고정하여 설치된다.
도 8을 다시 참조하면, 마감 몰드는 상대적으로 긴 길이를 갖는 모듈 마감 몰드(150), 상대적으로 작은 모듈 교차점 마감 몰드(170) 및 상대적으로 긴 길이를 갖는 사이드 마감 몰드(180)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 모듈 마감 몰드(150)는 제1방향 및 제2방향을 따라 태양광 발전 모듈(130) 사이에 결합될 수 있고, 모듈 교차점 마감 몰드(170)는 4개의 태양광 발전 모듈(130) 사이에 결합될 수 있으며, 사이드 마감 몰드(180)는 태양광 발전 모듈(130)의 양단에 각각 결합될 수 있다.
도 9는 브라켓을 도시한 도면이다. 브라겟은 모듈의 설치 간격과 유격 방지를 모듈 사각 교차점에 모듈 유격 방지 브라켓을 볼트 너트로 체결 고정하며, U자 형상의 고정 브라켓은 모듈과 모듈사이에 삽입하여 우수 거더 복합 프레임에 볼트 홈에 삽입된 볼트와 맞물려 체결 고정한다.
도 9를 다시 참조하면, 브라켓은 모듈 고정 브라켓(140) 및 모듈 유격 방지 브라켓(160)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 모듈 고정 브라켓(140) 및 모듈 유격 방지 브라켓(160)의 길이는 모듈 마감 몰드(150)의 길이에 비해 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 모듈 고정 브라켓(140)은 제1방향 및 제2방향을 따라 태양광 발전 모듈(130) 사이와 대응되는 우수 거더 복합 프레임(110)의 일부 영역 상에 결합될 수 있고, 모듈 유격 방지 브라켓(160)은 4개의 태양광 발전 모듈(130) 사이와 대응되는 우수 거더 복합 프레임(110)의 일부 영역 상에 결합될 수 있다.
도 10은 조립 순서도를 도시한 것이다.
지붕형 건물 일체형 태양광 발전 시스템(100)의 하부 구조는 건축물 지붕 골조 중도리(201) 상에 지역 계수에 맞는 단열 구조와 방수재를 포함한 지붕 구조를 가지며, 우수 거더 복합 프레임(110)을 건축 구조 하지물(예를 들면, 하지 프레임) 상부에 맞물려 태양광 발전 모듈(130)의 크기에 맞추어 일정한 간격으로 직결 나사로 고정 설치한다.
이어서, 우수 거더 복합 프레임(110)의 사이에 보조 우수 거더(120)를 시밍하여 설치하여 모듈면 틈새에서 유입되는 빗물이 건축물 물받이로 보내어 지도록 한다.
이어서, 우수 거더 복합 프레임(110)의 모듈 고정면 상부에 태양광 발전 모듈(130)을 일정한 간격으로 배열하고 장비 검검과 유지 보수를 위하여 일정 간격으로 점검 보수 판넬(185)을 설치한다.
이어서, 모듈 교차 사각점에는 대략 십자 모양 브라켓(160)을 고정하여 모듈의 유격을 방지하고 또한 대략 U자 형상의 모듈 고정 브라켓(140)으로 모듈(130)을 볼트 너트로 체결 고정하며, 태양광 발전 모듈(130)의 바닥면으로 전력 케이블이 직병렬로 결선되며, 결선된 전력 케이블 및 통신 케이블은 우수 거더 복합 프레임(110)의 케이블 관로를 통과하여 벤틸레이션부(190)의 방수용 커넥터를 통과하여 인출되도록 한다.
이어서, 일정한 간격의 모듈 틈새는 고무 재질의 모듈 마감 브라켓(150,170)을 삽입 고정하여 먼지와 빗물 유입을 차단한다.
이어서, 제1방향의 양끝단과 대응되는 위치에 벤틸레이션부를 설치하고, 또한 제2방향의 양끝단과 대응되는 위치에 사이드 마감 몰드를 결합한다.
이와 같이 하여, 본 발명은 태양광 발전 모듈을 건축물 골조와 구조적으로 일체화하여 지붕 마감재로 활용되는 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 제공한다. 즉, 본 발명은 건축물 지붕 골조와 일체로 결합되고 모듈 하부로 유입되는 우수를 유도 가능한 구조를 가지며, 벤틸레이션 장치가 설치되어 모듈 하부와 지붕 상부 공간 사이에 발생하는 직사 광선에 의한 열과 발전 시 발생되는 전기적인 열 방출이 자연적으로 흡배기되며 필요시에는 강제 열배출이 가능하여 안정적인 발전과 건축 지붕 골조 구조체와 일체형으로 설치 가능한 지붕형 건물 일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)을 제공한다.
도 11 은 태양광 발전 시스템(100)의 계통을 도시한 것이다. 지붕면에 설치된 다수의 태양광 발전 모듈(130)은 직병렬로 어레이되어 접속함(301)에 그 특성에 맞게 전력이 통합되며 통합된 직류 전원은 태양광 인버터(302)로 보내어진다. 인버터(302)는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 전력 계통 부하 연결되어 신재생 에너지 태양광 발전 시스템(100)을 구현하게 된다. 본 발명은 지붕면에 설치된 태양광 발전 모듈(130)의 하부 지붕면에 발생되는 열을 자연적으로 공기 순환 구조를 가지며 온도를 센싱하여 설정값 이상 시에는 배기팬을 작동하여 열을 강제적으로 배출하여 발전 효율을 높이고 우수 거더 구조를 가짐으로써 유입되는 빗물을 건축물 물받이로 유도 가능한 구조 기능을 가진 건물 일체형 태양광 발전 시스템(100)을 제공한다.
도 12는 태양광 발전 장치의 시스템 설치 예시도를 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 시스템(100)은 건물 지붕과 일체로 제공됨으로써, 태양광 발전 장치가 지붕 마감재로 활용될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 예시적 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 지붕 건물 일체형 태양광 발전 시스템
110; 우수 거더 복합 프레임
111; 베이스부
112; 걸림 돌기부
113; 마운팅부
114; 우수 거더 홈
115; 케이블 관로
116; 모듈 유격 방지턱
117; 볼트 삽입홈
118; 볼트
120; 보조 우수 거더
121; 시밍홈
130; 태양광 발전 모듈
140; 모듈 고정 브라켓
150; 모듈 마감 몰드
160; 모듈 유격 방지 브라켓
170; 모듈 교차점 마감 몰드
180; 사이드 마감 몰드
185; 점검 보수 판넬
190; 벤틸레이션부
201; 건축 골조 중도리
202; 지붕 하부 판넬
203; 내화 시트
204; 지붕 골조
205; 지붕 단열재
206; 방수 시트
110; 우수 거더 복합 프레임
111; 베이스부
112; 걸림 돌기부
113; 마운팅부
114; 우수 거더 홈
115; 케이블 관로
116; 모듈 유격 방지턱
117; 볼트 삽입홈
118; 볼트
120; 보조 우수 거더
121; 시밍홈
130; 태양광 발전 모듈
140; 모듈 고정 브라켓
150; 모듈 마감 몰드
160; 모듈 유격 방지 브라켓
170; 모듈 교차점 마감 몰드
180; 사이드 마감 몰드
185; 점검 보수 판넬
190; 벤틸레이션부
201; 건축 골조 중도리
202; 지붕 하부 판넬
203; 내화 시트
204; 지붕 골조
205; 지붕 단열재
206; 방수 시트
Claims (10)
- 지붕 골조 상에 제1방향을 따라 길이를 가지며 상기 제1방향에 수직 방향인 제2방향으로 이격되어 설치되는 다수의 우수 거더 복합 프레임;
상기 다수의 우수 거더 복합 프레임 사이로서 상기 지붕 골조 상에 상기 제1방향을 따라 길이를 가지며 상기 제2방향으로 이격되어 설치되는 다수의 보조 우수 거더;
상기 보조 우수 거더와 이격된 상부로서 상기 다수의 우수 거더 복합 프레임 사이에 상기 제1,2방향으로 각각 이격되어 설치되는 다수의 태양광 발전 모듈;
상기 다수의 태양광 발전 모듈 사이로서 상기 제1방향을 따라 간격을 갖는 동시에 상기 우수 거더 복합 프레임에 결합되어 상기 다수의 태양광 발전 모듈을 상기 우수 거더 복합 프레임 상에 결합시키는 다수의 모듈 고정 브라켓;
상기 다수의 태양광 발전 모듈중 최외측 양단에 상기 제1방향을 따라 위치되어 상기 태양광 발전 모듈의 양단을 상기 지붕 골조 상에 결합시키는 다수의 사이드 마감 몰드; 및
상기 다수의 태양광 발전 모듈중 최외측 양단에 상기 제2방향을 따라 위치되어 상기 태양광 발전 모듈의 양단에 결합되는 다수의 벤틸레이션부를 포함하고,
상기 우수 거더 복합 프레임은, 상기 지붕 골조 상에 밀착되어 볼트로 고정되는 평평한 베이스부; 상기 베이스부의 양측에서 상부 방향으로 각각 돌출되어 상기 보조 우수 거더의 단부가 각각 결합되는 한쌍의 걸림 돌기부; 및 상기 한쌍의 걸림 돌기 사이로서 상기 베이스부의 상부 방향으로 연장되어 상기 태양광 발전 모듈의 단부가 각각 안착되는 마운팅부를 포함하며,
상기 우수 거더 복합 프레임은 상기 걸림 돌기부와 상기 마운팅부 사이에 제공되는 우수 거더 홈을 더 포함하고, 상기 마운팅부는 내부에 제공되어 전기 케이블이 삽입되는 케이블 관로, 상면에 제공되어 상기 태양광 발전 모듈의 유격을 방지하는 모듈 유격 방지턱 및 상면에 제공되어 볼트가 삽입되는 볼트 삽입홈을 더 포함하고,
상기 보조 우수 거더는 상기 걸림 돌기부에 결합되는 시밍홈을 포함하며,
상기 모듈 고정 브라켓은 상기 볼트 삽입홈에 결합되는 볼트에 의해 상기 마운팅부에 결합되면서 상기 태양광 발전 모듈을 상기 마운팅부 상에 밀착시키고,
상기 다수의 태양광 발전 모듈 사이 및 상기 모듈 고정 브라켓에 결합되어 상기 모듈 고정 브라켓과 상기 태양광 발전 모듈 사이의 틈을 외부와 격리시키는 모듈 마감 몰드를 더 포함하며,
네개의 상기 태양광 발전 모듈이 인접하는 십자 교차 영역으로서 상기 볼트 삽입홈에 결합되는 볼트에 결합되는 모듈 유격 방지 브라켓과 상기 모듈 유격 방지 브라켓을 덮는 모듈 교차점 마감 몰드를 더 포함하는, 건물 일체형 태양광 발전 시스템. - 삭제
- 삭제
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- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1방향으로 이격된 태양광 발전 모듈 사이에 결합되는 모듈 마감 몰드를 포함하는, 건물 일체형 태양광 발전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 벤틸레이션부는 상부에 제공되는 다수의 흡배기 홀, 내측에 제공되는 배기팬, 온도를 감지하는 온도 센서, 및 상기 온도 센서로부터 감지된 온도가 기준 온도보다 높으면 상기 배기팬을 동작시키는 컨트롤러를 포함하는, 건물 일체형 태양광 발전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
다수의 태양광 발전 모듈 사이에 상기 제1방향을 따라 설치되는 점검 보수 판넬을 더 포함하는, 건물 일체형 태양광 발전 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230121665A KR102635389B1 (ko) | 2023-09-13 | 2023-09-13 | 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230121665A KR102635389B1 (ko) | 2023-09-13 | 2023-09-13 | 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102635389B1 true KR102635389B1 (ko) | 2024-02-14 |
Family
ID=89896117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230121665A KR102635389B1 (ko) | 2023-09-13 | 2023-09-13 | 복합 방수 기능 및 벤틸레이션 장치를 갖춘 건물 일체형 태양광 발전 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102635389B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016011564A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | パナソニック株式会社 | 太陽光発電パネルの取付構造 |
| KR102433542B1 (ko) * | 2021-11-25 | 2022-08-18 | 주식회사 풍성인더스 | 다중 방수 구조를 겸비한 지붕일체형 태양광발전 시스템 |
| KR102438187B1 (ko) * | 2022-05-10 | 2022-08-31 | 주식회사 에코스 | 구조적 안정성이 향상된 지붕일체형 태양광발전 시스템 |
| KR102455243B1 (ko) * | 2022-07-06 | 2022-10-18 | 주식회사 흥성이엔씨 | 태양광 발전 설비가 일체화된 지붕 패널 시스템 및 그의 시공 방법 |
-
2023
- 2023-09-13 KR KR1020230121665A patent/KR102635389B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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