KR200458057Y1 - 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템 - Google Patents

태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템 Download PDF

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KR200458057Y1
KR200458057Y1 KR2020110008414U KR20110008414U KR200458057Y1 KR 200458057 Y1 KR200458057 Y1 KR 200458057Y1 KR 2020110008414 U KR2020110008414 U KR 2020110008414U KR 20110008414 U KR20110008414 U KR 20110008414U KR 200458057 Y1 KR200458057 Y1 KR 200458057Y1
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Abstract

본 고안은 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바와 일측단부가 상기 태양전지 바와 접합되어 태양광의 실내 유입을 제어하기 위하여 형성하는 차양 바를 포함하는 실외차양부와, 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 지지대부와, 지붕면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 상기 실외차양부 하부 지붕면에 형성하여 건축물의 천창 기능을 하는 천창부와, 절기에 따라 태양광을 차단하기 위하여 상기 천창부와 연접하여 실내 측 하단에 형성하는 실내차양부와, 수직면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 상기 실외차양부 하부 벽면에 형성하여 건축물의 창호 기능을 하는 벽면개구부를 포함함으로써, 건축물에 남향으로 한 개 이상 설치하여 태양광으로 전기를 생산함과 동시에, 절기에 따라 태양광을 선택적으로 실내에 유입하거나 차단하여 냉난방 에너지를 절약하고, 적절한 채광을 도모하여 조명 에너지 절감과 쾌적한 실내조도 유지를 도모할 수 있는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공하는 것이다.

Description

태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템{The Skylight And Window System Including Shade For Collecting And Controlling Sunlight}
본 고안은 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 태양전지의 형태를 선형으로 형성하는 태양전지 바와 일측단부가 상기 태양전지 바와 접합되어 태양광의 실내 유입을 제어하기 위하여 형성하는 차양 바를 포함하는 실외차양부와, 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 지지대부와, 지붕면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 상기 실외차양부 하부 지붕면에 형성하여 건축물의 천창 기능을 하는 천창부와, 절기에 따라 태양광을 차단하기 위하여 상기 천창부와 연접하여 실내 측 하단에 형성하는 실내차양부와, 수직면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 상기 실외차양부 하부 벽면에 형성하여 건축물의 창호 기능을 하는 벽면개구부를 포함함으로써, 건축물에 남향으로 설치하여 태양광으로 전기를 생산함과 동시에, 절기에 따라 태양광을 선택적으로 실내에 유입하거나 차단하여 냉난방 에너지를 절약하고, 적절한 채광을 도모하여 조명 에너지 절감과 쾌적한 실내조도 유지를 도모할 수 있는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공하는 것이다.
현재 화석 연료의 고갈에 직면하여 있는 인류에게 대체 에너지의 개발이 무엇보다 시급한 당면 과제로 대두되고 있는데, 그 중에서도 석유의 대안으로 가장 활용 가능성이 크며 에너지자원의 소비 없이 단위 면적당 적절한 햇빛만 공급되면 거의 무한하게 사용될 수 있는 무한 청정 에너지인 태양광 에너지에 관해 많은 연구가 이루어져 왔다.
그런데, 별도의 태양광 발전 시설을 짓기 위해서는 초기 비용이 많이 들며, 태양광 발전시설을 지어 전기를 생산하여 얻는 경제적 이익보다 발전시설을 건립하고 유지 보수하는 비용이 더 많이 들뿐만 아니라 경제성을 보장할 수 있는 시간만큼의 적절한 태양에너지가 공급되어야 하고, 장소의 제약이 따르는 등의 문제점을 지니고 있으므로, 건축물 등의 시설물을 태양광 발전에 최대한 활용할 필요가 있다.
그런데, 태양광 발전량은 계절별 편차가 매우 심하기 때문에, 태양광 발전에만 초점을 맞출 것이 아니라 태양의 빛 에너지나 열 에너지를 건축물에 적극 활용하는 방안도 함께 모색할 필요성이 있다.
특히, 태양 에너지 이용에 대한 충분한 고려 없이 설계 및 시공된 종래의 건축물에 있어서, 하절기 무분별한 직사광선의 유입 및 이로 인한 실내 온도 상승과, 동절기에 충분한 태양열이 실내로 공급되지 않는 문제 등으로 인하여 냉난방 에너지의 손실 사례가 많았다.
이에 따라, 본 고안에서는 건축물에 있어 전기 생산을 위한 태양광의 수집뿐 아니라, 절기에 따른 태양광의 특성을 건축물에 응용하여 냉난방 에너지를 절감하고, 적절한 채광으로 조명 에너지 소모를 줄일 수 있는 지속 가능한 고효율, 저비용의 친환경 건축물을 실현하는데 목적이 있다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
본 고안의 목적은, 태양광 발전을 위하여 형성하는 태양전지 바와 태양광의 차단을 위하여 형성하는 차양 바를 포함하는 실외차양부와, 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 지지대부와, 상기 실외차양부 하부에 형성하여 태양광 실내 유입을 위한 건축물의 천창 기능을 하는 천창부와, 절기에 따라 태양광을 차단하기 위하여 상기 천창부와 연접하여 실내 측 하단에 형성하는 실내차양부와, 상기 실외차양부 하부의 건축물 벽면에 형성하는 벽면개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안의 다른 목적은, 상기 실외차양부는 태양전지의 형태를 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 태양전지 바와, 일측단부가 상기 태양전지 바와 접합되는 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 차양 바를 포함하는데, 상기 태양전지 바가 수평과 이루는 각도는 20도 내지 40도의 기울기로 형성하고, 2개 이상으로 형성하는 상기 태양전지 바 간의 간격은 집광에 대한 상호 간섭이 없도록, 최소 간격 L=tan(측면지지대 각도+태양전지 바 각도)*(태양전지 바 넓이) 공식에 따라 산정하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안의 또 다른 목적은, 상기 차양 바는 상기 태양전지 바와 직각에 가까운 각도로 접합하여 상기 태양전지 바의 집광을 방해하지 않으면서 태양광을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안의 또 다른 목적은, 2개 이상으로 형성하는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바의 조합 전후로 일정한 통공이 형성되도록 하여 태양광은 투과되지 않으면서도 바람은 통과할 수 있어 바람에 의한 변형 또는 손상을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안의 또 다른 목적은, 상기 지지대부는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 양측에서 고정하는 측면지지대와 상기 측면지지대를 건축물에 부착하는 고정판을 포함하는데, 상기 측면지지대가 수평과 이루는 각도는 동지의 태양 남중고도(서울 기준 29도)에 근접하게 설치하여 내측에 형성하는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바가 동절기에 실내로 유입되는 태양의 직달 광선을 최대한 차단하지 않도록 하며, 하절기에 높은 고도의 태양광이 실내로 유입되지 않도록 하기 위하여, 상위 실외차양부의 상단 끝단부로부터 하지의 태양 남중고도(서울 기준 76도)로 연장선을 작성하였을 때 하위 실외차양부의 하단 끝단부가 맞닿도록 상기 지지대부 간에 일정 간격을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안의 또 다른 목적은, 상기 천창부는 지붕면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 투광율이 높은 소재로 상기 실외차양부 하부에 연접하여 형성하는 유리천창과, 가로 및 세로로 교차하여 상기 유리천창의 테두리를 형성하고 지지 및 고정하기 위한 천창프레임을 포함함으로써, 실내 채광과 시각적 개방감을 도모할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안의 또 다른 목적은, 상기 실내차양부는 상기 천창부와의 연결부인 차양판연결대와, 상기 차양판연결대 하부에 소정의 넓이와 길이를 갖는 판의 형태로 돌출되도록 형성하여 봄 또는 가을철에 태양광의 실내 유입을 제어하는 실내차양판을 포함하며, 춘분 또는 추분의 태양 남중고도(서울 기준 53.5도)를 기준으로, 상기 실외차양부의 상단 끝단부로부터 태양 남중고도로 가상의 연장선을 작성하였을 때 상기 실내차양판의 하단 끝단부와 맞닿도록 상기 실내차양판의 크기를 설정함으로써, 춘분부터 추분 사이의 하절기부에는 태양광이 차단되고 추분부터 이듬해 춘분까지의 동절기부에는 태양광이 실내로 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안의 또 다른 목적은, 상기 벽면개구부는 투광률이 높은 소재로 형성하는 유리창호와 상기 유리 창호를 지지 및 고정하고 건축물에 부착하기 위한 창호프레임을 포함함으로써, 수직면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 상기 실외차양부의 하부 벽면에 형성하며, 복수층의 건축물에서 2개 이상의 실외차양부 및 벽면개구부를 층별 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공한다.
본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 고안의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전을 위하여 형성하는 태양전지 바와 태양광의 차단을 위하여 형성하는 차양 바를 포함하는 실외차양부와, 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 지지대부와, 상기 실외차양부 하부에 형성하여 태양광 실내 유입을 위한 건축물의 천창 기능을 하는 천창부와, 절기에 따라 태양광을 차단하기 위하여 상기 천창부와 연접하여 실내 측 하단에 형성하는 실내차양부와, 상기 실외차양부 하부의 건축물 벽면에 형성하는 개구부를 포함함으로써, 건축물에 남향으로 설치하여 태양광으로 전기를 생산함과 동시에, 절기에 따라 태양광을 선택적으로 실내에 유입하거나 차단하여 냉난방 에너지를 절약하고, 적절한 채광을 도모하여 조명 에너지 절감과 쾌적한 실내조도를 유지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 실외차양부는 태양전지의 형태를 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 태양전지 바와, 일측단부가 상기 태양전지 바와 접합되는 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 차양 바를 포함하는데, 상기 태양전지 바가 수평과 이루는 각도는 20도 내지 40도의 기울기로 형성하고, 2개 이상으로 형성하는 상기 태양전지 바 간의 간격은 집광에 대한 상호 간섭이 없도록, 최소 간격 L=tan(측면지지대 각도+태양전지 바 각도)*(태양전지 바 넓이) 공식에 따라 산정하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 차양 바는 상기 태양전지 바와 직각에 가까운 각도로 접합하여 상기 태양전지 바의 집광을 방해하지 않으면서 태양광을 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 2개 이상으로 형성하는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바의 조합 전후로 일정한 통공이 형성되도록 하여 태양광은 투과되지 않으면서도 바람은 통과할 수 있어 바람에 의한 변형 또는 손상을 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지대부는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 양측에서 고정하는 측면지지대와 상기 측면지지대를 건축물에 부착하는 고정판을 포함하는데, 상기 측면지지대가 수평과 이루는 각도는 동지의 태양 남중고도(서울 기준 29도)에 근접하게 설치하여 내측에 형성하는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바가 동절기에 실내로 유입되는 태양의 직달 광선을 최대한 차단하지 않도록 하며, 하절기에 높은 고도의 태양광이 실내로 유입되지 않도록 하기 위하여, 상위 실외차양부의 상단 끝단부로부터 하지의 태양 남중고도(서울 기준 76도)로 연장선을 작성하였을 때 하위 실외차양부의 하단 끝단부가 맞닿도록 상기 지지대부 간에 일정 간격을 유지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 천창부는 지붕면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 투광율이 높은 소재로 상기 실외차양부 하부에 연접하여 형성하는 유리천창과, 가로 및 세로로 교차하여 상기 유리천창의 테두리를 형성하고 지지 및 고정하기 위한 천창프레임을 포함함으로써, 실내 채광과 시각적 개방감을 도모할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 실내차양부는 상기 천창부와의 연결부인 차양판연결대와, 상기 차양판연결대 하부에 소정의 넓이와 길이를 갖는 판의 형태로 돌출되도록 형성하여 봄 또는 가을철에 태양광의 실내 유입을 제어하는 실내차양판을 포함하며, 춘분 또는 추분의 태양 남중고도(서울 기준 53.5도)를 기준으로, 상기 실외차양부의 상단 끝단부로부터 태양 남중고도로 가상의 연장선을 작성하였을 때 상기 실내차양판의 하단 끝단부와 맞닿도록 상기 실내차양판의 크기를 설정함으로써, 춘분부터 추분 사이의 하절기부에는 태양광이 차단되고 추분부터 이듬해 춘분까지의 동절기부에는 태양광이 실내로 유입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 벽면개구부는 투광률이 높은 소재로 형성하는 유리창호와 상기 유리 창호를 지지 및 고정하고 건축물에 부착하기 위한 창호프레임을 포함함으로써, 수직면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 상기 실외차양부의 하부 벽면에 형성하며, 복수층의 건축물에서 2개 이상의 실외차양부 및 벽면개구부를 층별 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 고안은 앞서 본 구성에 의해 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 있어서, 태양광 발전을 위하여 형성하는 태양전지 바와 태양광의 차단을 위하여 형성하는 차양 바를 포함하는 실외차양부와, 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 지지대부와, 상기 실외차양부 하부에 형성하여 태양광 실내 유입을 위한 건축물의 천창 기능을 하는 천창부와, 절기에 따라 태양광을 차단하기 위하여 상기 천창부와 연접하여 실내 측 하단에 형성하는 실내차양부와, 상기 실외차양부 하부의 건축물 벽면에 형성하는 개구부를 포함함으로써, 건축물에 남향으로 설치하여 태양광으로 전기를 생산함과 동시에, 절기에 따라 태양광을 선택적으로 실내에 유입하거나 차단하여 냉난방 에너지를 절약하고, 적절한 채광을 도모하여 조명 에너지 절감과 쾌적한 실내조도를 유지할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 있어서, 상기 실외차양부는 태양전지의 형태를 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 태양전지 바와, 일측단부가 상기 태양전지 바와 접합되는 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 차양 바를 포함하는데, 상기 태양전지 바가 수평과 이루는 각도는 20도 내지 40도의 기울기로 형성하고, 2개 이상으로 형성하는 상기 태양전지 바 간에 집광에 대한 상호 간섭이 없도록 일정 간격 이상을 유지하며, 상기 차양 바는 상기 태양전지 바와 직각에 가까운 각도로 접합하여 상기 태양전지 바의 집광을 방해하지 않으면서 태양광을 차단할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 있어서, 2개 이상으로 형성하는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바의 조합 전후로 일정한 통공이 형성되도록 하여 태양광은 투과되지 않으면서도 바람은 통과할 수 있어 바람에 의한 변형 또는 손상을 줄일 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 있어서, 상기 지지대부는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 양측에서 고정하는 측면지지대와 상기 측면지지대를 건축물에 부착하는 고정판을 포함하는데, 상기 측면지지대가 수평과 이루는 각도는 동지의 태양 남중고도(서울 기준 29도)에 근접하게 설치하여 내측에 형성하는 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바가 동절기에 실내로 유입되는 태양의 직달 광선을 최대한 차단하지 않도록 하며, 상위 실외차양부의 상단 끝단부로부터 하지의 태양 남중고도(서울 기준 76도)로 연장선을 작성하였을 때 하위 실외차양부의 하단 끝단부가 맞닿도록 상기 지지대부 간에 일정 간격을 유지하여 하절기에 높은 고도의 태양광이 실내로 유입되지 않도록 하는 효과를 도모할 수 있다.
본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 있어서, 상기 천창부는 지붕면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 투광율이 높은 소재로 상기 실외차양부 하부에 연접하여 형성하는 유리천창과, 가로 및 세로로 교차하여 상기 유리천창의 테두리를 형성하고 지지 및 고정하기 위한 천창프레임을 포함함으로써, 실내 채광과 시각적 개방감을 얻을 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 있어서, 상기 실내차양부는 상기 천창부와의 연결부인 차양판연결대와, 상기 차양판연결대 하부에 소정의 넓이와 길이를 갖는 판의 형태로 돌출되도록 형성하여 봄 또는 가을철에 태양광의 실내 유입을 제어하는 실내차양판을 포함하며, 춘분 또는 추분의 태양 남중고도(서울 기준 53.5도)를 기준으로, 상기 실외차양부의 상단 끝단부로부터 태양 남중고도로 가상의 연장선을 작성하였을 때 상기 실내차양판의 하단 끝단부와 맞닿도록 상기 실내차양판의 크기를 설정함으로써, 춘분부터 추분 사이의 하절기부에는 태양광이 차단되고 추분부터 이듬해 춘분까지의 동절기부에는 태양광이 실내로 유입될 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템에 있어서, 상기 벽면개구부는 유리 창호 등 투광률이 높은 소재로 상기 실외차양부의 하부 벽면에 형성하여 수직면을 통한 태양광의 실내 유입을 할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 후면 사시도.
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 전면 사시도.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실외 차양부에 관한 사용상태도.
도 4a 내지 4c는 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 태양광 유입에 관한 사용상태도.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실외 차양부에 관한 상세도.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실제 적용 예시도.
본 고안은 태양광으로 전기를 생산하기 위하여 형성하는 태양전지 바와 상기 태양전지 바와 일정한 각도로 접합하며 태양광의 실내 유입을 제어하기 위하여 형성하는 차양 바를 포함하는 실외차양부(100)와, 상기 태양전지 바 및 상기 차양 바를 건축물에 지지 및 고정하기 위하여 형성하는 지지대부(200)와, 상기 실외차양부(100) 하부에 투명한 소재로 형성하여 태양광을 실내에 유입하기 위한 건축물의 천창 기능을 하는 천창부(300)와, 절기에 따라 태양광을 차단하기 위하여 상기 천창부(300)와 연접하여 실내 측 하단에 형성하는 실내차양부(400)와, 상기 실외차양부(100)의 하부 벽면에 형성하는 벽면개구부(500)를 포함하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템를 제공하는 것이다.
이하에서는 본 고안에 따른 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1는 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 후면 사시도이며, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 전면 사시도이다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템은 크게 태양전지 바 및 차양 바를 포함하는 실외차양부(100)와, 측면지지대와 고정판을 포함하는 지지대부(200)와, 유리천창과 천창프레임을 포함하는 천창부(300)와, 실내차양판과 차양판연결대를 포함하는 실내차양부(400)를 포함한다.
도 1 또는 도 2를 참고하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실외차양부(100)는 태양전지 바(101)와 차양 바(102)를 포함한다.
상기 태양전지 바(101)의 태양전지는 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 전기로 변환하는 장치로서, 반도체 접합으로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광에너지에 의한 전자-양공 쌍이 생기고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 원리에 따라 전기를 생산하게 되는데, 경우에 따라 태양전지 대신 태양열 집열판을 이용하여 난방이나 온수 사용을 위한 물을 생산할 수도 있다.
상기 태양전지 바(101)의 형태는 태양전지를 소정의 폭과 넓이를 가진 넓적한 선형으로 형성하는 것으로서 수평과 이루는 각도는 20도 내지 40도의 기울기로 형성하고, 희망 발전량이나 설치 여건에 따라 상기 태양전지 바(101)의 길이와 넓이와 개수를 정하는데, 2개 이상 형성하는 상기 태양전지 바(101) 간에 적절한 간격을 유지하여 집광에 대한 상호 간섭이 없도록 한다.
상기 차양 바(102)는 상기 태양전지 바(101)와 직각에 가까운 각도로 일측단부가 접합되는데 하절기에 높은 고도의 태양광을 차단함과 동시에 스테인레스, 알루미늄, 강화 반사유리 등의 반사율이 높은 소재를 사용하여 태양광을 상기 태양전지 바(101)에 반사함으로써 집광 성능 향상에 일조하며, 2개 이상으로 형성하는 상기 태양전지 바(101)와 상기 차양 바(102)의 조합 전후 간에 일정한 통공을 형성하여 바람의 영향에 의한 부재의 변형이나 손상을 줄일 수 있도록 한다.
한편, 상기 태양전지 바(101)와 상기 차양 바(102)가 일정 길이 이상인 경우에는 처짐, 균열, 절단 등의 구조적인 결함을 방지하기 위하여 중간에 기둥이나 가새, 받침대, 프레임 형식의 부재를 한 개 이상 설치할 수 있다.
도 1 또는 도 2를 참고하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 지지대부(200)는 측면지지대(201)와 고정판(202)을 포함한다.
상기 측면지지대(201)는 강재, 금속제, 목재 등의 내구성 있는 소재를 사용하여 상기 태양전지 바(101) 및 상기 차양 바(102)를 양측에서 지지 및 고정하므로 충분한 강성을 확보하도록 한다.
상기 측면지지대(201)가 수평과 이루는 각도는 동지의 태양 남중고도(서울 기준 29도)에 근접하게 설치하여 내측에 형성하는 상기 태양전지 바(101) 및 상기 차양 바(102)에 의하여 동절기 태양광의 실내 유입이 차단되는 것을 최대한 방지하도록 하며, 하절기에는 높은 고도의 태양광이 실내로 유입되지 않도록 지지대부(200) 간에 적절한 간격을 유지하도록 하는데, 하지의 태양 남중고도(서울 기준 76도)를 기준으로, 상위 지지대부(200)의 최상점에서 태양의 남중고도로 가상의 연장선을 그었을 때 하위 지지대부(200)의 최하점과 만나도록 간격을 설정하는 것이 바람직하다.
종래의 건축물에 있어서 하절기에는 태양광 유입으로 인한 실내 온도 상승을 줄이기 위하여 커튼, 블라인드, 스크린 등을 이용하여 태양광의 차단에 주력함으로써 실내 조도의 손실이 많았으나, 본원 고안을 이용하면 태양의 직달 광선을 차단하면서도 열에너지를 포함하지 않은 산란 광선이나 반사광을 천장을 통하여 실내에 풍부하게 유입함으로써, 냉방부하의 증가 없이 주간의 불필요한 조명 에너지를 절감할 수 있다.
상기 고정판(202)은 강재, 금속제, 목재 등의 내구성 있는 소재를 사용하여 상기 측면지지대(201)를 볼트, 나사, 용접 등으로 건축물에 부착하는 역할을 한다.
한편, 상기 실외차양부(100)에 의하여 발생하는 휨 모멘트, 풍하중 등의 구조적인 하중을 지지하기 위하여 상기 측면지지대(201) 및 상기 고정판(202)은 충분한 강성과 견고한 부착력을 갖도록 형성한다.
도 1 또는 도 2를 참고하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 천창부(300)는 유리천창(301)와 천창프레임(302)을 포함한다.
상기 유리천창(301)은 상기 실외차양부 하부에 건축물의 지붕 경사의 각도에 맞추어 형성하며, 태양광을 건축물의 실내로 유입하기 위하여 유리, 플라스틱 등의 투명한 소재로 형성한다.
상기 천창프레임(302)은 가로 및 세로로 교차하여 상기 유리천창의 테두리를 형성하고 지지 및 고정하기 위하여 소정의 넓이를 갖는 강재, 금속제, 목재 등 내구성 있는 소재를 사용한다.
도 1 또는 도 2를 참고하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실내차양부(400)는 차양판연결대(401)와 실내차양판(402)을 포함한다.
상기 차양판연결대(401)은 소정의 넓이와 길이를 갖는 강재, 금속제, 목재, 강화 플라스틱 등 내구성 있는 소재를 사용하여 상기 천창부와의 연결부로써의 역할을 한다.
상기 실내차양판(402)은 소정의 넓이와 길이를 갖는 강재, 금속제, 목재, 강화 플라스틱 등 내구성 있고 불투명한 소재를 사용하여 상기 차양판연결대(401) 하부에 일정한 넓이와 길이를 갖는 판의 형태로 돌출되도록 형성하여, 춘분에서부터 추분에 이르는 하절기부에 상기 실외차양부(100) 및 천창부(300)를 통과하여 실내에 유입되는 태양광을 차단하는 역할을 한다.
도 1 또는 도 2를 참고하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 벽면개구부(500)는 유리창호(501)와 창호프레임(502)을 포함한다.
상기 유리창호(501)은 수직면의 태양광을 실내에 유입하기 위하여 유리, 플라스틱 등의 투광률이 높은 소재를 사용하여 상기 실외 창호부(100) 하부 벽면에 형성한다. .
상기 창호프레임(502)은 소정의 넓이를 갖는 강재, 금속제, 목재, 강화 플라스틱 등 내구성 있는 소재를 사용하여 상기 유리창호(501)를 지지 및 고정하는 테두리 역할을 하고 건축물에 부착하기 위하여 형성한다.
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실외 차양부에 관한 사용상태도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 남향으로 2개 이상 설치되어 태양광을 집광 또는 제어하는 태양전지 바(101) 및 차양 바(102)의 조합은 측면지지대(201)에 의하여 지지 및 고정된다.
도 3을 참고하면, 태양전지 바(101)가 수평과 이루는 각도는 태양광 발전량이 가장 많은 봄과 가을철의 태양 남중고도와 직각이 되도록 20도 내지 40도로 형성하여 집광 효율을 높이고, 차양 바(102)는 상기 태양전지 바(101)와 직각에 가까운 각도로 접합하여 상기 태양전지 바(101)에 전달되는 태양광을 간섭하지 않도록 한다.
상기 차양 바(102)는 태양광의 투과를 차단함과 동시에 태양의 고도가 높은 하절기 등에는 일부 태양광을 상기 태양전지 바(101)로 반사하여 발전 효율 향상에 기여하도록 한다.
또한, 각 태양전지 바(101)와 차양 바(102)의 조합 전후 간에 태양광 차단 기능에 지장이 없는 일정한 통공을 형성함으로써, 바람으로 인한 변형이나 손상 가능성을 줄일 수 있도록 한다.
도 4a 내지 4c는 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 태양광 유입에 관한 사용상태도이다.
도 4a 내지 4c에 도시된 바와 같이, 건축물에 본원 고안인 천창 및 창호를 남향으로 설치하게 되는데 실외차양부(100) 및 지지대부(200)는 실외로 돌출되고, 천창부(300)는 건축물의 지붕 또는 옥상의 일부를 형성하며, 실내차양부(400)은 실내 측에, 벽면개구부(500)는 건축물의 벽면 일부에 형성된다.
도 4a를 참고하면, 하지의 서울 기준 태양 남중고도인 76도를 기준으로, 높은 고도의 하절기 태양광은 실외차양부(100)에 의하여 전면 차단되어 실내의 온도에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 하지만 이때에도 천창부(300) 및 벽면개구부(500)를 통하여 열 에너지를 포함하지 않는 간접 채광인 산란광이 실내에 전송되므로, 냉방 에너지의 손실 없이 실내조명 효과를 얻을 수 있다.
도 4b를 참고하면, 동지의 서울 기준 태양 남중고도인 29도를 기준으로, 낮은 고도의 동절기 태양광은 실외차양부(100)에 의한 차단이 최소화되면서 천창부(300) 및 벽면개구부(500)를 통하여 최대한 실내에 유입되어 실내 온도를 상승시키고 열 에너지를 건축물 내부에 저장하여 난방 에너지를 절감할 수 있다.
도 4c를 참고하면, 춘분 및 추분의 서울 기준 태양 남중고도인 53.5도를 기준으로, 지붕면의 태양광은 실외차양부(100)에 의해 일부 차단되고, 이를 통과하여 천창부(300)를 통하여 실내에 유입되는 태양광은 실내차양부(400)에 의하여 다시 차단된다. 즉, 춘분 또는 추분의 태양 남중고도(서울 기준 53.5도)를 기준으로 상기 실외차양부(100)의 상단 끝단부로부터 태양 남중고도의 가상 연장선을 작성하였을 때 상기 실내차양판(402)의 하단 끝단부와 맞닿도록 상기 실내차양판(402)의 치수를 설정함으로써, 계절을 크게 하절기부와 동절기부로 나누어 춘분부터 추분 사이의 하절기부에는 태양광이 차단되며, 추분부터 이듬해 춘분까지의 동절기부에는 태양광이 실내로 유입되도록 할 수 있다.
이때, 상기 실내차양판(402)의 치수를 조정함으로써 건축물의 용도나 사용자의 기호 등에 따라 봄 또는 가을철의 채광 시간 및 채광량을 설정할 수 있는데, 특히, 기계 구동 장치 및 유무선 조종 장치를 이용하여, 상기 실내차양판(402)을 실시간으로 연장하거나 축소함으로써 사용자의 편의성을 도모할 수도 있다.
한편, 수직면의 태양광은 상기 실외차양부(100)에 의해 일부 차단된 상태로 벽면개구부(500)를 통하여 실내에 유입되므로, 직사광선으로 인한 과도한 실내온도의 상승을 어느 정도 억제할 수 있다. 이때, 상기 실외차양부(100)의 크기를 조정하여 수직면을 통한 봄 또는 가을철의 채광 시간 및 채광량을 설정할 수 있다.
한편, 본 고안의 실시예에서는 건축물의 지붕면에 실외차양부(100) 및 천창부(300)의 조합과, 벽면에 실외차양부(100) 및 벽면개구부(500)의 조합을 동시에 설치하였으나, 설치 여건이나 건물 사용성 등에 따라, 건축물의 지붕면이나 벽면의 어느 한쪽에만 본원 고안을 설치할 수도 있다.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실외 차양부에 관한 상세도이다.
도 5를 참고하면, 2개 이상으로 형성하는 태양전지 바(101) 간의 간격은 집광에 대한 상호 간섭이 없도록, 다음의 공식에 따른다.
태양전지 바(101) 간의 최소 간격 L은, 측면지지대(201)가 수평과 이루는 각도를 a라고 하고, 태양전지 바(101)가 수평과 이루는 각도를 b라고 하며, 태양전지 바의 넓이를 x라고 하면, L=tan(a+b)*x 이다.
도 6은 본 고안의 실시예에 따른 천창 및 창호 시스템의 실제 적용 예시도이다.
도 6을 참고하면, 건축물의 지붕면 또는 벽면 중 적어도 하나의 남측면에 본원 고안을 설치함으로써, 태양광으로 전기를 생산함과 동시에 절기에 따라 태양광의 실내 유입을 제어하는 기능을 하며, 본원 고안을 건축물의 디자인 요소로 활용할 수 있다.
건축물의 벽면에 본원 고안 설치 시, 일반적으로 실내차양부를 생략하도록 하는데, 아트리움 등에 형성하는 커튼월이나 SPG 벽면에 설치하는 경우에는 실내차양부를 형성할 수도 있다.
이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100 : 실외차양부 101 : 태양전지 바
102 : 차양 바 200 : 지지대부
201 : 측면지지대 202 : 고정판
300 : 천창부 301 : 유리천장
302 : 천창프레임 400 : 실내차양부
401 : 차양판연결대 402 : 실내차양판
500 : 벽면개구부 501 : 유리창호
502 : 창호프레임

Claims (10)

  1. 태양광 발전을 위하여 형성하는 태양전지 바와 태양광 차단을 위하여 형성하는 차양 바를 포함하는 실외차양부와;
    상기 실외차양부를 양측에서 지지 및 고정하는 측면지지대와 상기 측면지지대를 건축물에 부착하는 고정판을 포함하는 지지대부와;
    상기 실외차양부 하부에 형성하여 건축물의 천창 기능을 하는 천창부와;
    상기 천창부와 연접하는 실내 측 하단에 형성하는 실내차양부와;
    상기 실외차양부 하부의 건축물 벽면에 형성하여 창호 기능을 하는 벽면개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실외차양부는 태양전지의 형태를 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 태양전지 바와, 일측단부가 상기 태양전지 바와 접합되며 소정의 넓이와 길이를 갖는 선형으로 형성하는 차양 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지대부의 상기 측면지지대가 수평과 이루는 각도는 동지의 태양 남중고도(서울 기준 29도)에 근접하게 설치하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 태양전지 바는 수평과 이루는 각도가 20도 내지 40도가 되도록 형성하며, 상기 측면지지대의 기울기를 따라 2개 이상 형성하는데, 상기 태양전지 바 간의 간격은 집광에 대한 상호 간섭이 없도록, 최소 간격 L=tan(측면지지대 각도+태양전지 바 각도)*(태양전지 바 넓이) 공식에 따라 일정 간격 이상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    건축물의 지붕 또는 벽면에 2개 이상 형성하는 상기 지지대부 간 최대 거리는, 상위 실외차양부의 상단 끝단부로부터 하지의 태양 남중고도(서울 기준 76도)로 가상의 연장선을 작성하였을 때 하위 실외차양부의 하단 끝단부가 맞닿도록 설정하고, 상기 지지대부 간에 최대 간격 이하를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 차양 바는 상기 태양전지 바와 직각에 가까운 각도로 접합하여 상기 태양전지 바의 집광을 방해하지 않도록 하고, 앞 태양전지 바와의 사이에 태양광은 각도상 투과되지 않으면서 바람은 통과할 수 있는 일정한 통공이 형성되도록 상기 차양 바가 적절한 넓이를 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 천창부는 지붕면을 통한 태양광의 실내 유입을 위하여 투광률이 높은 소재로 상기 실외차양부 하부에 연접하여 형성하는 유리천창과, 가로 및 세로로 교차하여 상기 유리천창의 테두리를 형성하고 지지 및 고정하기 위한 천창프레임을 포함하며, 건축물 지붕에 일정 면적 이상으로 설치하는 경우, 상기 천창부를 상기 실외차양부 및 상기 실내차양부와 함께 2개 이상으로 반복 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 실내차양부는 상기 천창부와의 연결부인 차양판연결대와, 상기 차양판연결대 하부에 소정의 넓이와 길이를 갖는 판의 형태로 돌출되도록 형성하여 봄 또는 가을철에 태양광의 실내 유입을 제어하는 실내차양판을 포함하며, 춘분 또는 추분의 태양 남중고도(서울 기준 53.5도)를 기준으로, 상기 실외차양부의 상단 끝단부로부터 태양의 남중고도로 가상의 연장선을 작성하였을 때 상기 실내차양판의 하단 끝단부와 맞닿도록 상기 실내차양판의 크기를 설정하며, 경우에 따라 상기 실내차양판의 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 벽면개구부는 투광률이 높은 소재로 형성하는 유리창호와 상기 유리 창호를 지지 및 고정하고 건축물에 부착하기 위한 창호프레임을 포함하며, 수직면을 통한 태양광의 실내 유입 제어를 위하여 상기 실외차양부의 하부 벽면에 형성하고, 복수층 또는 일정 높이 이상의 건축물에서 2개 이상의 상기 벽면개구부를 상기 실외차양부와 함께 층별로 반복 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 집광 및 제어를 위한 차양을 포함하는 천창 및 창호 시스템.
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