KR20030090175A - 태양열 취득을 위한 단열패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 취득을 위한 단열패널에 관한 것으로서, 내부에 단열재를 구비하고 있는 단열패널의 외부 금속판이 태양열에 의해 외기보다 높은 온도로 가열되는 성질을 이용하여 겨울철 실내 난방에 활용함으로서, 냉방부하를 감소시켜 에너지소비의 절감에 일조할 수 있게된다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 양면 금속판(1a,1b)의 내부에 단열재(2)를 포함하며 벽체 및 지붕구축을 위한 건축재료로 사용되는 통상의 단열패널 구조에 있어서, 상기 단열패널 내부의 단열재(2)와 실외측 금속판(1a)은 상호간에 소정간격(D) 이격되어짐으로서 열매체에 의해 태양에너지를 취득할 수 있는 이격부(3)를 형성하고 있는것을 특징으로 하는 것이다.

Description

태양열 취득을 위한 단열패널{TEMPERATURE RESISTANT PANEL FOR GET SOLAR}

본 발명은 단열패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양열에 의해 가열되어진 패널 표면의 내측에 열매체의 이동이 가능한 이격공간을 형성하여 실내 냉,난방 에너지를 절감시킬 수 있도록 하기위한 단열패널에 관한 것이다.

인류는 유사이래 에너지를 효율적으로 이용하고 절약하는 경제적인 방법을 연구해오고 있으며, 향후 에너지 문제는 지구상의 가장 큰 문제중의 하나로 대두될 전망이고 지금도 지속적으로 에너지 비용이 상승하고 있다. 이러한 경향으로 볼때 건축물에서 에너지의 효율적 이용 또는 에너지의 절약대책은 모든 분야에서 시급히 연구되야 할 것이다.

특히, 건축물에서의 냉,난방에너지 부하는 국내의 전체 에너지 소비의 약 1/3을 초과하고 있다는 점에서 건물의 에너지 절약은 필수적이라고 할 수 있을 것이다.

한편, 근래 건축공사에 많이 이용되는 단열패널의 경우 도 1에 도시된 바와같이 쌍을 이루는 외기측 금속판(11a)과 내기측 금속판(11b) 사이에 우레탄액을 주입시켜 경화되어진 단열재(12)가 구비된 구조로 제작되고 있는데, 이러한 단열패널은 겨울에는 외부의 금속판(11)이 낮에 태양광선에 의해 온도가 상승되는데도 불구하고 5cm 이상의 단열재가 가로막고 있어 실내로의 태양열 유입이 불가능하여 그대로 다시 외기로 냉각되며, 야간에는 천공복사에 의해 주변 공기온도보다 더욱 냉각되어 실내로부터의 열손실이 급증하여 난방부하를 가중시키게 된다.

특히, 여름에는 직사광선이 금속판을 매우 높은 온도로 상승시켜 일반적으로 많이 사용되는 색상인 회색인 경우 50℃ 이상까지 쉽게 도달되는데, 이렇게 금속판에 취득된 열은 금속의 열적 특성상 열방사를 통한 열방출 효율이 매우 낮아(종류에 따라 약간의 차이는 있으나 방사율은 약 5% 정도)주변에 열을 방출하기보다는 실내와의 높은 온도차 때문에 많은 양이 실내쪽으로 흘러 냉방부하를 가중시키는원인이 되고있다.

본 발명은 상기한 종래 단열패널에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 금속판을 구비하고 있는 단열패널의 특성을 최대한 활용하여 이를 벽체등의 건축재료로 설치시 열매체의 이동을 통해 겨울철에는 태양열을 실내난방에 이용하고 여름철에는 태양열이 실내에 미치는 영향을 최소화 시킬 수 있도록 하여 에너지 소비를 절감시키도록 하는데 목적이 있다.

도 1은 종래 단열패널의 단면도.

도 2는 본 발명 단열패널의 단면도.

도 3은 본 발명 단열패널의 겨울철 벽체설치 상태도.

도 4는 본 발명 단열패널의 여름철 벽체설치 상태도.

도 5는 본 발명 단열패널에서와 외기에서의 겨울철 온도변화 비교도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 금속판2 : 단열재

3 : 이격부4 : 경계판

5 : 힌지6 : 개폐막

7 : 송풍팬

상기 목적은, 양면 금속판의 내부에 단열층을 포함하며 벽체 구축을 위한 건축재료로 사용되는 통상의 단열패널 구조에 있어서, 상기 단열패널 내부의 단열층과 실외측 금속판은 상호간에 소정간격 이격되어짐으로서 태양에너지를 취득할 수 있는 이격부를 형성하고 있는것을 특징으로 하는 단열패널 구조를 통해 이룰 수 있게된다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 단열패널은 도 2에 도시된 바와같이 우레탄 단열재(2)의 양측에 위치하여 쌍을 이루는 금속판(1)을 이룸에 있어, 외기측 금속판(1a)과 단열재(2) 사이에 공기 또는 유체와 같은 열매체의 유동경로를 이룰 수 있도록 0.5~10cm 간격(D)을 형성하는 이격부(3)를 형성시킴으로서 태양에너지를 취득할 수 있도록 구성시킨 것이다.

이때, 상기 단열패널의 제작시 단열재(2)는 우레탄액을 금속판(1a,1b) 사이에 주입시켜 경화되어지면서 형성되는 것이므로, 이격부(3)와의 경계부위에 경계판(4)을 구비시킴으로서 우레탄폼이 부풀어 오를때 발생되는 불량이 생기지 않도록 하게된다.

또한, 이격부(3) 형성에 따른 외기측 금속판(1a)의 지지력 저하 및 제작시 뒤틀림을 방지하기 위해 상기 금속판(1a)과 경계판(4)을 연결하는 보강막(미도시)을 스트라이프 형태 또는 하니콤 형태로 하여 형성시킴이 바람직하다.

이와같은 이격부(3)를 구성하고 있는 본 발명의 단열패널은 건축재료로 설치시 외기측 금속판(1a)에 공급된 태양에너지를 열매체인 공기를 이용하여 유동시킴으로서 겨울에는 건물내부의 난방에너지 절약에 이용하고, 여름에는 냉방에너지소비를 절약할 수 있게된다.

이러한 실시예로서 도 3 및 도 4에서는 본 발명의 단열패널을 건물의 벽체로 설치하였을 때의 작용효과를 나타내고 있다.

특히, 건축물에 설치시 단열패널의 일단에는 실내측 및 실외측과 각각 연통된 연통공(8,9)을 형성시키되, 힌지(5)에 의해 회동가능한 개폐막(6)에 의해 선택적인 개폐가 이루어질 수 있도록 구성하고, 그 타단에는 송풍팬(7)을 구성시킴으로서 이격부(3)에서의 공기를 강제 유동시킬 수 있도록 구성하였다.

본 발명의 단열패널을 이용한 벽체구조가 이루어진 상태에서, 금속판(1)은 열을 취득하면 열방사를 잘 시키지 않는 성질로 인하여 도 5의 도표에 나타내어진 바와같이 겨울철에도 금속판을 갖는 단열패널측(A)과 외기측(B)에서 한낮에는 약30~40K 이상의 온도차가 태양광선에 의해 발생하게 됨을 실측을 통해 확인할 수 있다.

따라서, 겨울철의 경우 외기온도가 영하 10℃라고 가정할 경우 한낮에 태양열을 받은 금속판(1a) 내부의 이격부(3)는 영상 20℃ 이상 되어지게 됨을 알 수 있으므로, 개폐막(6)을 도 3에 도시된 바와같이 실내측으로 연통되어질 수 있도록 동작시키면 실내측과의 온도차에 의해 더운 공기가 열매체가 되어 실내로 자연스럽게 흐르게 됨으로서 보조난방 없이 곧바로 실내 난방에 이용될 수 있는 에너지를 얻게됨과 동시에 태양이 비치는 동안 이격부(3)의 온도는 실내온도 이상을 유지하므로 구조물을 통한 열손실이 발생되지 않게됨을 알 수 있다.

이때, 송풍팬(7)을 동작시키게 되면 공기의 강제 유동이 이루어질 수 있도록 함으로서 난방효과를 보다 향상시킬 수 있게된다.

또한, 이렇게 외피의 내면온도가 실내온도보다 높게되면 인체의 열방사 특성상 실내온도가 18℃ 정도로 낮아도 쾌적하게 되어 사실상의 에너지 절약효과는 더욱 증대되게 된다.

반대로 여름철의 경우에는 외기측 금속판(1a) 표면에 태양광선이 비칠경우 온도가 50℃ 이상으로 상승하게 되는데, 이경우에는 도 4에 도시된 바와같이 개폐막(6)을 동작시켜 실외측과 연통되어질 수 있도록 하면 이격부(3)내의 열매체인 고온의 공기가 실외측 연통공(8)을 통해 방출되어지면서 금속판(1a)의 열에너지를 빼앗아 가게 되므로 금속판(1a)의 온도상승을 막아줄 수 있게된다.

또한, 이와함께 구조물을 통한 에너지 취득에 의한 냉방부하는 열매체층과실내온도차에 의해 결정되므로 종래 금속판만 있을때에 비해 매우 작아지게 됨을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 단열패널은 지붕구조물에 쓰일경우 더욱 효과적이 되어질 수 있게된다.

즉, 현재 사용되는 일반 단열패널의 경우 여름에는 너무 뜨거워지므로 증발냉각을 위한 분무장치를 별도로 설치하는 경우까지 발생되어 막대한 추가 에너지가 소비되는데 반해, 본 발명의 단열패널을 설치할 경우 이러한 여름철의 과열현상이 발생되지 않게되는 것이다.

결국, 본 발명의 단열패널을 사용할 경우 겨울에는 건물내부의 난방에너지 절약에 일조할 수 있고, 여름에는 냉방에너지소비를 절약할 수 있게됨을 알 수 있는 것이다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 단열패널 구조 및 이를 이용한 설치구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

예를들어, 상기 실시예에서는 이격부내에 열매체로서 공기가 이용된 경우가 설명되었으나, 이격부내에서의 열매체로서 물과 같은 유체가 사용되어질 수 도 있게된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명은, 태양에너지의 효과적인 취득이 이루어질 수 있는 단열패널 구조를 제공함으로서 이를 벽체 또는 지붕건축공사에 적용시 저비용으로 막대한 양의 태양열 축열에 사용되어 특히 겨울철 실내에너지소비의 절감효과를 나타낼 수 있게된다.

Claims (4)

1. 양면 금속판(1a,1b)의 내부에 단열재(2)를 포함하며 벽체 및 지붕구축을 위한 건축재료로 사용되는 통상의 단열패널 구조에 있어서,

   상기 단열패널 내부의 단열재(2)와 실외측 금속판(1a)은 태양에너지의 취득을 위한 열매체의 유동공간을 확보하기 위해 상호간에 소정간격(D) 이격되어진 이격부(3)를 형성하고 있는것을 특징으로 하는 태양열 취득을 위한 단열패널.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 단열패널의 이격부(3) 일단이 실내측 및 실외측 연통공(8,9)과 각각 연통된 구조를 이루고 있되, 상기 연통공(8,9)을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐막(6)이 힌지(5)를 중심으로 회동 가능하게 구비됨으로서 공기층내 공기의 유동경로를 안내할 수 있는 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 태양열 취득을 위한 단열패널.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 이격부(3)의 타단측에는 공기의 유동을 원활히 하기 위한 송풍팬이 일측에 별도로 구비되어진 것을 특징으로 하는 태양열 취득을 위한 단열패널.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 이격부(3)에는 유체가 주입되어지게 됨을 특징으로 하는 태양열 취득을 위한 단열패널.