KR200204035Y1 - 건축물용 태양에너지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건축물용 태양에너지 시스템에 관한 것으로, 건축물의 일사량이 많은 벽면에는 집광수광이용장치를 설치하고 지붕에는 지붕용온수집열판넬 또는 지붕용집열판넬을 설치하며 뒷벽에는 고정식 뒷벽집광수단을 설치하여 순수 태양 에너지로 빛과 온수와 온풍 등을 얻는 생활에 필요한 에너지로 이용하기 위한 것으로 건축물에 작용하는 태양에너지를 최대면적으로 건축자재로 대체 전개 실시하여 초기 투자비를 절감하고 장기간 태양에너지를 실생활에 충분히 이용하도록 함으로서 공해 배출 방지는 물론 조명 및 난방에 필요한 화석 에너지를 절약하고 실내 공기를 정화하여 항상 건강한 상태로 유지시킴은 물론 식물을 재배할 수도 있는 일사 조건이 좋은 공간을 연출하도록 하고 화석에너지의 연소 공해를 대폭 줄이고 벽돌, 시멘트 등 에너지 생산 시 많이 소요되는 건축자재를 태양에너지 이용 기기로 대체 실시함으로서 탄소배출 감량은 물론 전 지구촌적 문제로 야기되는 에너지절약 및 환경 친화적 건축물 실시에 그 주된 목적이 있으며, 주거용 건축물, 공장, 산업시설물 및 영농시설 등 생활 전반에 골고루 실시할 수 있는 첨단 기술이다..

Description

건축물용 태양에너지 시스템{.}

본 고안은 태양에너지를 조명용 빛과 온풍, 온수 및 원적외선 상태로 에너지를 이용함은 물론 실내공기를 살균과 정화 및 가습시키기 위한 건축물에 직접 부착 실시되는 겉축물용 태양에너지 시스템에 관한 것이다.

기존의 평판형 집열기는 수광 및 토양의 오염원이 되는 부동성 유체를 사용하였으며 겨울엔 저온 여름엔 반대로 고온 집열되어 생화열 에너지 이동에 불편을 초래해 왔으며, 일반적으로 지붕에 경사 설치하는 면적만으로는 주방 및 급탕에 필요한 온수 생산이 부족한 실정이었고 영하의 날씨에는 온수관 내의 물이 동결되어 파이프가 파손될 우려가 있어 부동액을 사용하게 되므로 이 경우에는 온수 사용이 불가능하여 다만 온수관의 열로 온방의 효과만 얻게된 것이어서 온방의 효과도 미약하며 시설비에 비하여 사용이득이 매우 적은 문제점이 있는 것이다.

태양에너지는 가시광선, 자외선, 적외선 상태의 전자기파인바 가시광선은 조명과 실내 채광에, 자외선은 공기 살균과 정화에 이용하고 적외선은 액체, 공기, 고체를 가열하여 온수, 온풍 원적외선 상태로 열에너지로 이용하는 복합적이고도 동시 실시되는 기술은 지금까지 없었다.

또한 Tower형 접시형, PTC형 추적식 집광집열장치는 고온집열 기능 특징은 우수하나 가격이 비싸고 먼지, 모래, 새똥, 눈, 비등으로 인해 반사체 오염이 심하여 사막이나 건조지에 적합한 기술이다. 본원 고안인이 선출원하여 등록된 특허 제 10-0235454호(이하 선특허라 함)는 본고안을 구성하는 요소 기술에 불과한 것이고, 볼록렌즈 후레즈렌즈 등 굴절식 채광기기가 있었으나 이는 수광량이 많지 않았고 고가 설비로 널리 실용화되지 못하였다, 사람이 많이 사는 중위도권(온대지방)의 일사 특징은 겨울철엔 수직면에 많이 작용되고 여름철엔 수평면에 많이 작용되는 특징이 있어 지붕 등에 경사 설치되는 기존 평판형 온수기는 여름철에 에너지 과잉 생산 기기였다. 대기 오염은 갈수록 심해 직달일사보다 확산일사가 날로 증가하는바 본 고안은 직달 및 확산일사를 모두 이용하는 고정식 집광시스템이 구성된 건축물에 직접 사용할 시스템을 착안하게 되었다.

따라서, 본 고안의 목적은 빛 과 열에너지 불 필요시 태양 빛을 하늘로 재반사시키는 단열기능이 갖춰진 광댐퍼 이용기술, 고체흡열재와 결합된 산화티타늄의 광화학적 반응으로 실재 오염공기 정화기능, 가습기능 등을 개량 발전 시켰고, 영구히 사용해야 할 건축물에 하자가 없는 안전 설비를 구축하였다. 화석 에너지를 가장 적게 사용하는데 목적이 있는 것으로 본 고안 건축물용 태양에너지 시스템 고안에서 선특허는 공지 기술의 주합이 아니고 시스템 충적 요건을 갖추기 위한 보다 진보적이고 개량된 실시를 통한 응용 시스템 고안이며, 이에 반하여 본 고안은 벽과 지붕을 동시에 이용하므로 계절별 에너지 편차를 최소로 하였다. 건축물의 폭이 넓더라도 전면과 뒷면에서 햇빛이 동시 작용할 때 주간에 전등을 켜지 않아도 되며, 지붕엔 여름철, 전면벽엔 겨울철에 태양일사 면적이 많은 특징이 있으므로 계절적 에너지 이용 불균형 차이를 최소로 하는데 크게 기여는 건축물용 태양에너지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기 본 고안에 기재된 목적을 제공하는 건축물용 태양에너지 시스템은 건축구조물의 벽체와 지붕의 구조물로 대체재로 부착설치 구성하여 경제성을 높이고 계절별 태양고도를 고려한 기술로 화석에너지 소비량을 줄이면서 가장 가까이 작용하는 태야일사를 모아 에너지 이송거리를 최대한으로 줄여 시스템 효율을 한층 높인 것으로, 전면벽, 지붕 및 지붕위로 나가는 태양일사를 건물에 모두 이용케 하기 위하여 전면벽에는 전면벽용집광수광이용장치를, 지붕엔 인볼류트형 반사체를 이용한 집광수단으로 내외 돌설핀이 동시 굴설된 집열관으로된 집열 전열 효율이 높은 집열판넬을 설치하고, 지붕뒤로는 외부로 나가는 빛은 상향전개포물선형반사체를 집광수단으로하여 광닥트와 결합시켜 빛 에너지를 이용하는 것으로 건물 전체에 작용하는 태양에너지를 모두 이용하도록 한 것으로 이하 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

도1은 본 고안의 구성 전체를 도시한 절개 사시도.

도2는 본 고안 지붕대체 집열판넬의 일부확대 단면도.

도3은 본 고안중 뒷면집광수단기기의 단면도.

도4는 본 고안 지붕대체 집열판넬의 다른 실시예의 사시도.

도5는 도4의 일부 확대 단면도

도6은 본 고안 고체집열판넬의 실시 사시도.

도7은 본 고안 광댐퍼의 실시 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭

50...산화티타늄. 60,61...실내외축열조. 100...집광수광이용장치.

110...집열용집광수광장치. 120...채광용집광수광장치.

130...채광용집광수광장치. 203...수평광닥트.

300...지붕용온수집열판넬. 301,402...인볼류트형반사체.

302...집열온수관. 303...돌설핀. 305...온도감지센서.

307...펌프. 400...지붕용집열판넬. 404...핀체.

500...뒷벽집광수단. 505...광닥트.

도1은 본 고안의 시스템이 장설된 건축물의 일부절개 사시도 이고, 도2는 본고안의 지붕대체집열판네의 일부화대 단면도, 도3은 본 말명의 뒷면집광수단기기의 단면도. 도4는 본 고안 지붕용집열판넬의 다른 실시예시도. 도5는 도4의 일부 화대 단면도. 도6은 본 고안의 고체집열판넬의 실시 사시도. 도7은 본 고안의 광댐퍼의 실시 사시도로서 이를 참조하여 보면, 건축물의 전면벽에 집광광수광이용장치 (100)를 설치하는데 상기 집광수광이용장치(100)는 기둥(1)을 지점으로 형성된 창문(2)의 하방에 장설하는 집열용집광수광장치(110))와 채광용집광수광장치 (120)를 말 하는데 상기 집열용집광수광장치(110)는 유리창(111)의 내공간에 만곡입사경 (112)과 만곡반사경(113)및 투광구(114)로 되게 하여 투광구(114)의 내측 입구에 투광구(114)를 개폐하는 수직광댐퍼(104)와 유리창(111)의 내공간에 유입되는 태양열을 축열하는 파형판재(105)를 장설하여 상기 만곡입사경(112)과 만곡반사경(113)을 통하여 실내로 유입되는 햇빛을 수직광댐퍼(104)와 파형판재(105)로 조절하도록 한 것이며, 상기 채광용집광수광장치(120)는 유리창(121)의 내 공간에 만곡입사경 (122)과 만곡반사경(124) 및 투광구(125)로 되는 것으로 이 투광구(125)측에 투과체(70)와 근접시킨 파형판재(101)에 수관(102)을 매설하여 만곡입사경(122)으로 입사되는 태양열로 수관(102)의 물을 가열하여 가습하도록하고,

또한 상기의 창문(2)위에도 채광용집광수광이용장치(130)를 설치하는데 이는 유리창(131)의 내공간에 입사경(132)과 반사경(133) 사이의 투광구(134)에 수평광닥트(203)를 구비시켜 지층방에 천정으로 부터 햇빛이 유입되도록 하여 실내를 비추도록 하였으며, 지붕에는 지붕용온수집열판넬(300)또는 지붕용집열판넬(400)을 설치하는데 상기 지붕용온수집열판넬(300)은 유리창(311)을 갖는 틀(312)의 내부에 인볼류트형반사체 (301)의 중심에 집열온수관(302)을 다수 배열 장착하며 상기 집열온수관(302)은 그 내외부에 다수의 돌설핀(303)을 형성하여 집열온수관((302)으로 흐르는 물을 돌설핀(303)으로 열교환시키도록 하였으며, 집열온수관(302)중 선택하여 온도감지센서 (305)를 부착하여 흐르는 물의 온도를 감지하도록 하는데 이는 온수의 온도를 실내에 장치되는 콘트롤박스로 정하여 정한 온도에 따라 펌프(307)를 작동시켜 실내축열조(60)에 필요에 따라 온수를 저장과 겨울철 영도이하의 날씨에 집열온수관(302)의 동결로 인한 파손을 막기 위하여 집열온수관(302)내의 물을 전부 비우도록 한 것이며, 상기한 지붕용집열판넬(400)은 유리창틀(401)의 내부에 인볼류트형반사체(402)를 집열관(403)으로 하여 이 집열관(403)의 중앙에 산화티나늄(50)을 도포한 핀체(404)를 내장하고 상기 인볼류트형반사체(402)의 사이 사이에는 보온재(405)를 충진하여 보온하도록 하고, 상기 집열관(403)에는 각기 공기닥트(407)(408)를으 연결시켜 그 일측에는 팬(409)을 타측에는 댐퍼(410)를 장설하여 실내와 순환되는 공기를 집열관(403)을 통하여 열공기화 시키면서 산화티나늄(50)으로는 순환되는 공기를 광화학적으로 정화시켜 깨끗한 열풍으로 온방의 효과를 얻게 되는 것이다.

또한 본 고안은 집뒷벽 위가 되는 곳에도 뒷벽집광수단(500)를 장설하는데 상기 뒷벽지붕수단(500)은 유리창(510)을 갖는 채광틀(502)의 내부에 상향전개포물선형반사체(503)와 전동광댐퍼(504)를 장설하고 상기 전동광댐퍼(504)로부터 판넬(90)과 벽돌(91)등으로 되는 뒷벽 내측를 통하여 수직으로 길게 광닥트(505)를 장설하여 건물의 어두운곳에 햇빛으로 밝게 비추도록 구성하여서 된 것이다.

이상과 같이 본 고안은 건축물을 구축할 때 전면벽에는 집광광수광이용장치(100)를 설치하고, 지붕에는 지붕용온수집열판넬(300) 또는 지붕용집열판넬(400)을을 설치하여 며, 뒷벽에는 뒷벽집광수단(500)을 설치하여 구축하게 되므로 태양에너지를 얻기 위한 건축물의 초기비용이 절감되는 것일 뿐만 아니라 태양에너지를 이용하여 생활에 필요한 온수와 정화된 열풍과 빛으로 분류하여 적소에 사용하게 되므로 종래 화석에너지를 사용할 때 파생되는 비용과 환경 오염의 심각성도 해결되는 효과를 나타내는 것이다.

Claims (8)

1. 건축물의 태양 일사량이 많은 벽면에는 전면벽체로 실시 하게되는 집광수광이용장치(100)와 채광용집광수광이용장치(130)을 설치하며, 지붕엔 인볼류트형반사체(301)를 집광수다으로 하여 그 기초원 위치에 내외로 돌설된 돌설핀(303)을 구비한 집열온수관(302를 다수 배열하 집열온수관(302)중 어느 하나에 온도감지쎈서 (305)를 부착하여 콘트롤박스(306)의 임의 온도 설정에 따라 펌프(307)를 작동케하는 강제순환식 집열시스템인 지붕용온수집열판넬(00)을 설치하며, 뒷벽 지붕위로 상향전개포물선형반사체(510)를 뒷벽 집광수단으로 하여 유리창(510) 내측 집광공간부엔 전동광댐퍼(504)를 장설하고 상기 광댐퍼(504)로 부터 수직으로 광닥트(505)를 임의 길이로 연결하며, 상기 광닥트(505)에는 투과체(506)을 다수 부착하여 전면벽, 지붕 및 뒷벽을 태양에너지 이용 시설물로 동시 실시하는 구조걱 특징을 갖는 건축물용 태양에너지 시스템.
2. 청구항 1 에 있어서, 건축물의 창문(2) 상부에는 채광기능을 갖는 채광수광이용장치(130)를, 하부에는 집열용집광수광장치(110)와 채광용집광수광장치(120)로 되는 집광수광이용장치(100)를 전면벽에 일체로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 건축물용 태양에너지 시스템.
3. 청구항 1 에 있어서, 지붕용온수집열판넬(300)과 병행 또는 선택적으로 사용되는 지붕용집열판넬(400)을 유리창틀(401)내에 다수의 인볼류트형반사체(402)를 배열하여 상기 인볼류트형반사체(402)의 공간에 흑색도장과 산화티나늄(5)을 도포한 핀체(404)를 내장하여 온수 대신에 살균 및 정화된 열공기를 얻는 것을 특징으로 하는 건축물용 태양에너지 시스템.
4. 청구항 제1항에 있어서, 광닥트(505)를 그 외벽에 벽돌(90) 또는 판넬(91)로 되는 건축재를 적층하여 광닥트(505)가 벽체의 일부로 구성됨을 특징으로 하는 건축물용 태양에너지 시스템.
5. 청구항 1에 있어서, 지붕대체판넬을 자연형(passive) 시스템을 구성하여 집광집열을 하여 외부축열조(61)에 온수를 저장하오록하는 건측물용 태양에너지 시스템.
6. 청구항 1 내지 청구항 2에 있어서, 집광수광이용장치(100)중 채광용집광수광장치(120)의 투광구(125)에 수관(102)을 매설한 파형판재(101)를 장설하여 수관(102)의 물을 가습하도록 하는 건축물용 태양에너지 시스템.
7. 청구항 1에 있어서, 채광용집광수광이용장치(130)의 투광구(134)에 광닥트(203)를 연결하여 투과체(70)로 실내에 광을 조사하도록한 건축물용 태양에너지 시스템.
8. 청구항 1에 있어서, 집광수광이용장치(100)중 집열용집광수광장치(110)의 투광구(114)에 수직댐펴(104)와 파형판재(105)를 개폐되도록 장설하여서 되는 것을 특징으로 하는 겉축물용 태양에너지 시스템.