KR19980016931A - 벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치 - Google Patents

Abstract

90도 이상의 림각으로 전개되는 반포물선형 반사체를 주반사체로 하고 이와 광학적으로 결합되는 보조반사체를 구성, 입사광 전량을 목적하는 집열 또는 광발전장치 수단에서 누광없이 에너지 생산에 이용되는 주기능과 건축물의 외벽 구조물 대체재 부수기능이 결합된 장치 발명으로, 집열 또는 광발전이 불필요한 시간엔 입사 태양광을 외부로 재반사시켜 건물 냉방부하 경감과 장치의 수광이용 목적장치 보호를 하는 가동형 보조반사체가 설치 구성되는 것이다.

건축물의 동, 서, 남벽에 미려한 구조로 유창, 무창건물에 관계없이 수직 또는 수평 설치 구성할 수 있는 열 및 전기에너지 생산형 판넬장치이다.

Description

벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치

본 발명은 건축물등의 벽구조물 기능을 하면서 태양광을 집열 또는 광발전 이용하는 장치이다.

벽체가 요구하는 구조적강도, 보온, 방음 및 구획기능등 제반 조건을 갖추면서 열 또는 전기 에너지 필요시는 태양광을 이용하고 불필요시는 외부로 재반사시켜 하절기에는 건물 실내온도 상승을 방지하는 냉방부하 경감기능을 갖는 특징이 있으며, 평판형 집열기와 유사한 제작비 수준에 겨울철 집열온도는 더 높은 열매체 생산이 가능한 기술이다.

벽기능을 하면서 태양광 집광하여 에너지를 생산하는 장치류는 지금까지 없으며, 본 발명은 본원이 선출원한 “태양에너지 수집장치, 설치방법 및 에너지 이용 씨스템” (출원번호 96-33521) 에서의 “장치”를 개량한 것으로, 입사광이 외부로 재반사 누광되지 않는 광학씨스템과, 에너지 불필요시 입사광을 외부 재반사시키는 기능적 특징과, 집열 이용씨스템 효율향상을 위한 장치구성 기술이 첨가된 진보 발명이다.

내용 없음.

제1도는 본 발명 내용을 설명하는 단면도.

제2도는 집, 방열기 동시 구성된 장치의 배관 계통도.

제3도는 공기식 집열장치의 요부 단면도.

제4도는 제3도의 C-C 단면도.

제5도는 제3도 가습기능 부재의 해체 사시도.

제6도는 가동형 보조반사체가 도시된 광발전장치 사시도.

제7도는 가동형 보조반사체 작동상태 설명용 단면도.

제8도는 제7도의 D-D 단면도.

제9도는 보조반사체의 다른 실시예를 도시한 단면도들.

제10도는 집열관이 구성된 장치의 사시도.

본 발명은 집열과 광발전에 특히 적합한 벽기능성 판넬로, 광학반사체 구성기술과 벽기능성 구조장치등에 관한 공통사항은 집열, 광발전 구분없이 통일적으로 표현하였다.

첨부 제1도 및 2도와 선출원 발명을 기초로 구성내용을 설명하면; 축선(C, L)기준 90° 이상의 림각으로 일측 전개되는 반포물선형 집광용 주반사체(1)가 선형적으로 구성되고 전면 수광부엔 투과체(3) 설치되고 배면은 보온(13) 되어 판넬식으로 구성된 벽기능을 갖는 선출원 “태양에너지 수집장치”에 있어서, 초점(F) 외측을 기점으로 상부는 내향곡형이고 하부는 직선상의 보조 반사체(2)를 투과체(3) 하부의 내면에 구성하고, 보조반사체 하단과 주반사체(1) 정점(V)과 초점(F)에서 수평 연장되는 교점(M)과의 구간(화개 단면도에서의 “H” 구간 주반사체 범위) 임의점간에 내부투과체(12)를 밀착 설치하고, 그 배면에 열유체 유입부쪽보다 집열 가열돼 나가는 출구쪽 높이가 큰 상부(상면) 경사확장형 구조의 집열판휠을 설치, 보조반사체(2)의 상부와 집열판(4) 상부는 넓은 폭으로 주반사체(1) 반사광이나 직접 입사하는 광을 수광케하고 그 하단은 상호(4 와 2) 밀착되거나 근접하는 “상광하접” 한 구조로 구성된 것이다.

확대단면도 “A”에서 표기된 입사광 “L1”은 주반사체(1)에서 일차 반사돼 내부투과체(12)를 투과하지 못하고 전반사되어 보조반사체(2)에서 제반사돼 최종 집열판(4)에 작용되는 것으로, 입사한 축선(C, L) 이상 고도광은 모두 광이용 목적장치인 집열판(4)에 작용되는 것이다.

제2도의 집열판(4) 도시처럼, 태양광을 열흡수 통과시키는 집열판의 출구쪽 높이를 높여주므로서 자연순환 배출력이 증가되며 집열판에서 가열 통과되는 열유체의 손실수두를 경감시키기 위한 목적이다.

보조반사체(2)와 집광광 이용목적장치(제1도의 집열판, 이후 설명되는 태양전지 모듈) 하단은 90도 이하의 각으로 상호 만나는 구조로 구성되고, 제6도에서와 같이 내면반사체(6)와 측면반사체(7)가 경사 입사광을 반사안내 하므로 투과체(3) 통과한 축선(C, L) 이상 고도광은 최종적으로 집열판(4)에 작용돼 열생산을 하는 것이다.

액체 열매체를 사용하고 배면상부에 방열기가 연결 구성되는 집, 방열 겸용 장치에서, 방열기(27)의 가열유체 상승 유입구쪽 레벨은 높게, 방열냉각 배출되는 유출구는 낮게 경사설치 배관하면(제2도에서의 “△H”) 전술한 집열판(4) 구조와 함께 가열유체 이송과 냉각유체 집열판 순환이 보다 자유롭게되는 자연순환식 씨스템으로, 제2도는 방열이용시 배관구성도로 난방 불필요시는 방열기 라인 밸브를 잠그고 공통씨스템 배관쪽 밸브를 개방하면 축열조등에 열저항 이용할 수 있게 된다.

제10도는 동향벽에 집열장치가 수직으로 구성 설치되는 일부 절개면있는 사시도로 내부투과체(12) 배면에 삼각형 단면을 갖는 집열관(25)을 구성, 집열관 배면과 저면은 보온된 도관으로 연결지관(26)이 연통되는 것을 도시하였다. 집열관이 수직 설치되므로 태양광 작용시 대류작용이 활발한바, 동, 서향 벽체에 특히 유용한 기, 액 열매체 모두 적용할 수 있는 집열장치이다.

제3, 4 및 5도는 공기식 집열장치로, 전출원 내용을 보다 구체화시키고 실내공기 탈취 및 가습을 추가한 것으로, 내부 투과체(12) 배면에 다수의 수직관통 통기공이 구성된 파형단면을 갖는 집열체(15)를 설치하고, 하부측 실내공기 유입부엔 재진휠터(18)와 달취재(17) 구성하고, 상부 가열공기 출구에는 통기성 축열재(22)와 중앙부에 공기 유로 구성되고 양측에 저수부가 있는 수조(수반, 19) 설치, 수조 양측 저수부저면에 침지되는 섬유포(20)를 덮어 실내공기를 가열, 제진, 탈취 및 가습하는 순환씨스템을 도시한 기술로, 열에너지 수요많고 공기가 건조한 겨울철에 낭방과 공기정화를 할 수 있는 복합 기술이다.

물(21)은 불필요시 재보충 시키지 않으면되고, 가습시는 섬유포(20)의 모세관 현상으로 젖은 공기유로 부분을 가열공기가 통과하면서 증발 활성화시키는, 공기 유출입부에 댐퍼(28) 구성된 장치이다. 집열체(15) 파형으로 구성되므로 내부투과체(12)와 배면의 스페이서(31) 및 보강판간에 구성되는 공기 통과층(16)에서 전면부에는 자외선살균, 배면부에서 가열 살균되는 것으로, 고가이고 동력소비 가습기, 공기정화기등의 기기를 대체 무비용으로 필요시 계속 가동시킬 수 있는 장치이다.

제6도 및 제7도에서는 광발전용 장치로, 전술한 내부투과체(12) 위치에 배면에 공기유로 통로(16) 구성된 절연재로 된 스페이서(Spacer, 41) 부착된 태양전지 모듈(40)을 설치, 입사광으로 광발전하고 광발전중 발생열은 공냉식으로 냉각하는 장치이다.

집열을 하는 집열판, 집열관 및 집열체와 고아전지(Solar Cell) 수광부는 평판상으로 구성되고, 수평설치(제6도 기준) 및 수직설치(제10도 기준) 모두 적합하므로, 태양광이 하루중 3시간 이상만 작용하는 벽체이면, 동, 서 , 남면벽에 모두 적용할 수 있는 기존의 건축벽체를 대체하는 기술이다.

보조반사체(2)의 구조는 상술한 상부곡형 하부 직선형이 바람직하나, 제9도 “A”에서와 같이 투과체(3) 내면에 밀착되는 직선형도 가능하며, 필름(Film)상의 반사체를 투과체(3) 내부에 접착시켜 사용할 수도 있게 되는바, 저렴한 가격으로 구성되는 특징이 있다.

제9도 “B”는 보조반사체(2) 대용으로 태양전지(40) 모듈을 투과체(3)에 이격 대체설치하여 광발전과 집열을 동시에 수행하는 겸용장치를 도시한 것이며, 양측모두 광발전하는 장치도 구성될 수 있다.

지금까지 기술한 본 장치는 건축벽 대체 설치되므로, 장기출타시, 하절혹서기, 열매체(수도 단수등) 공급 중단으로 인한 빈불때기 발생등 집열 및 광발전이 필요없는 경우가 발생하는바, 제6도, 제7도 및 제9도 “A”에서 보조반사체(2)를 양면반사재로 하고 하단부를 중심으로 회동하는 가동반사체로 구성, 가요성 조작선을 연결하고 상부케이싱재(10) 밖으로 인출하여 조작선 조작으로 목적장치(집열 또는 광발전) 전면을 차단, 입사광을 외부재반사시키는 안전 및 건물 냉방부하 경감기능을 갖는 것이다.

조작선(23)을 체인으로 구성하고 봉상재(24)를 멈춤구로 이용한 도면으로 가동반사체 각도를 경사 조정사용할 수도 있다.

제10도는 돌출기둥(29)과 스라브(F, L)에 장치가 고정설치용 조립금구(30)로 부착설치된 전층외벽에 돌설 설치된 것으로 건축물의 미관도 고려한 발명이다.

외부기온이 하강하고 태양강도가 높은 겨울철에는 기하학적 집광비가 증대되는 집광씨스템(주반사체와 보조반사체)으로 집열온도와 광발전효율을 증대시키고 외부기온이 높고 냉방이 필요한 하절기에는 건축물 실내냉방부하를 경감토록 태양일사를 에너지 이용하든가 외부 재반사시키는 벽체를 대신하는 구조장치이기도 하다.

배면은 충분히 보온되고 전면투과체, 반사체 및 배면 케이싱(10)재로 외부와 공간적으로 차단된 구조로 단일의 후레임(8)에서 조립 제작되는 판넬형 장치로 건축벽 기능을 하면서 에너지 생산하는 설비이다.

조광 및 채광용 창문과같이 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 건물 전체높이에 본 장치만으로 적층 설치할 수도 있는 북측벽 제외 삼면벽에 설치되는 경제성이 높은 것으로 열 및 전기에너지가 생산 공급되는 것이다. 집열씨스템 기술과 축열조, 축전설비등은 일반화돼 있으므로 본 발명과 조합하여 이용된다면 부공해 에너지 생산이 별도의 설치용 토지없이 전개된다. 부품 5로 표기한 것은 집열판(4)에서 돌설되는 집열휜(Fin)을 나타낸 것이고, 부품 9는 카바(Cover)를 나타낸 것이며, 14는 써포트로 지지 및 고정기능을 하는 결합부재이다.

Claims (9)

1. 축선기준 90도 이상 림각으로 일측 전개되는 반포물선형 집광용 주반사체가 선형적으로 구성되고 전면은 투과체 설치되고, 배면은 보온된 벽기능을 갖는 판넬식 “태양에너지 수집장치”에 있어서, 초점 외측을 기점으로 상부는 내향곡형 하부는 직선상의 보조반사체를 투과체 하부 내며에 구성하고, 보조반사체 하단과 주반사체 정점과 초점에서 수평 연장되는 주반사체 교점과의 임의점간에 내부투과체를 설치하고 그 배면에 열유체 유입부쪽보다 출구쪽 높이가 큰 경사확장형 구조의 집열판을 설치, 보조반사체와 집열판이 상광 하접한 구조로 구성되는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”
2. 제1항 장치중 배면에 방열기 연결 구성되는 경우에 있어서, 방열기 가열유체 유입구는 높게, 유출구는 낮게 경사설치 배관되는 특징을 갖는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”
3. 제1항에 있어서, 투과체 배면에 삼각형 단면을 갖는 집열관을 구성하고 그 배면과 저면은 보온된 도관을 구성하고 지관 연결되는 것을 특징으로 하는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”
4. 제1항에 있어서, 내부투과체 배면에 다수의 통기공이 구성된 파형 단면을 갖는 집열체 설치하고, 공기 유입부엔 재진휠터와 탈취재 구성하고 공기출구에는 통기성 축열재와 중앙부에 공기유로 구성되고 양측에 저수부있는 수조를 설치, 수조양측 저수부에 침지되는 섬유포를 덮어 실내공기를 가열, 가습 및 정화시키는 것을 특징으로 하는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”
5. 제1항에 있어서, 내부투과체 배면에 공기유동통로 구성된 절연재로된 스페이서 부착된 태양전지 모듈을 설치, 입사광으로 광발전하는 것을 특징으로 하는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”
6. 제1항에 있어서, 보조반사체가 투과체 내면에 밀착되는 직선형으로 구성됨을 특징으로 하는 벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.
7. 제6항에 있어서, 필름상의 반사체가 투과체에 접착 설치됨을 특징으로 하는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”
8. 제6항에 있어서, 보조반사체가 태양전지 모듈로 투과체에 이격 대체 설치됨을 특징으로 하는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”
9. 제7항 및 6항을 제외한 전체항에 있어서, 보조반사체를 양면반사재로 하고, 하단부를 중심으로 회동하는 가동반사체 구성, 가요성 조작선을 연결하고 외부인출, 조작선 조작으로 집열 또는 광발전장치에 입사하는 광을 차단, 외부 재반사케하는 특징을 갖는 “벽기능을 갖는 태양에너지 수집이용장치.”