KR200492288Y1 - Multi-functional bipv windows system - Google Patents

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KR200492288Y1
KR200492288Y1 KR2020180003371U KR20180003371U KR200492288Y1 KR 200492288 Y1 KR200492288 Y1 KR 200492288Y1 KR 2020180003371 U KR2020180003371 U KR 2020180003371U KR 20180003371 U KR20180003371 U KR 20180003371U KR 200492288 Y1 KR200492288 Y1 KR 200492288Y1
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김상명
이승준
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Abstract

본 고안의 목적은 BIPV 시스템의 전력 생산 효율을 높이고 여름철 냉방 부하와 겨울철 결로 현상을 모두 방지할 수 있는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 고안은, 정면 유리와 배면 유리 사이에 양면형 태양전지를 설치하고 배면 유리에는 반사층을 형성하여 발전 효율을 높이고, 실내를 향해 배치되는 배면 유리 표면에 투명전극을 형성하거나 배면 유리 후면, 즉 실내와 접하는 쪽에 투명전극이 형성된 발열 유리를 더 배치하여 결로 현상을 방지할 수 있는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다.
The purpose of the present invention is to provide a multi-functional BIPV system that can increase the power production efficiency of the BIPV system and prevent both cooling loads in summer and condensation in winter.
In accordance with the above purpose, the present invention installs a double-sided solar cell between the front glass and the rear glass, and increases power generation efficiency by forming a reflective layer on the rear glass, and forms a transparent electrode on the rear glass surface disposed toward the interior or A multi-functional BIPV system capable of preventing condensation is provided by further disposing a heating glass with a transparent electrode on the rear side, that is, the side in contact with the room.

Description

다중 기능형 BIPV 창호 시스템{MULTI-FUNCTIONAL BIPV WINDOWS SYSTEM}Multi-functional BIPV window system {MULTI-FUNCTIONAL BIPV WINDOWS SYSTEM}

본 고안은 태양광 발전을 건물 창호에 적용하되, BIPV 창호에 의한 태양광 발전설비를 운용하여 에너지를 효율적으로 사용하는 BIPV 창호 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a BIPV window system that applies solar power generation to the windows of a building, but efficiently uses energy by operating a solar power generation facility by BIPV windows.

태양광 발전은 대표적인 친환경 에너지 공급 수단으로서 널리 보급되고 있다. 특히, 건물 외벽이나 창호에 태양전지를 부착하여 에너지를 얻는 BIPV 모듈은 건물 일체형이기 때문에 발전시스템과 더불어 건축 외장재로서의 역할도 겸한다. 이러한 BIPV 모듈은 건축외장재로서는 구조적인 안전성과 내구성을 구비하여야 하고 발전시스템으로서는 지속적인 전기 발전 성능과 전기 재해로부터 시설물과 사람을 보호할 수 있는 전기적 안전성을 구비해야 한다. BIPV 모듈이 설치된 건물은 창의 투명도를 적절히 조절하여 바깥 풍경을 볼 수 있으면서 빛의 유입을 어느 정도 차단하여 여름철 냉방 부담을 줄이는 것이 좋다. Solar power generation is widely spread as a representative eco-friendly energy supply means. In particular, the BIPV module, which acquires energy by attaching solar cells to the exterior walls or windows of a building, is a building-integrated type, and thus serves as a building exterior material as well as a power generation system. Such a BIPV module must have structural safety and durability as a building exterior material, and as a power generation system, it must have continuous electric power generation performance and electrical safety that can protect facilities and people from electrical disasters. Buildings with BIPV modules should be able to see the outside landscape by appropriately adjusting the transparency of the window, while blocking the inflow of light to some extent to reduce the cooling burden in summer.

한편, 겨울철의 경우, BIPV 모듈이 설치된 창문에 결로현상이 발생 되어 이에 대한 하자보수가 문제되고 있다. On the other hand, in the case of winter, condensation occurs in the window where the BIPV module is installed, causing a problem to be repaired.

대한민국 등록특허 제10-1506590호는 태양전지와 면상 발열체가 구비된 복층유리에 대해 기재하나, 면상 발열체는 카본 블랙 등의 소재로 구성되어 투명한 창을 이룰 수 없다. Korean Patent Registration No. 10-1506590 describes a multilayer glass equipped with a solar cell and a planar heating element, but the planar heating element is made of a material such as carbon black, so that a transparent window cannot be formed.

따라서 본 고안의 목적은 BIPV 모듈이 적용된 창호 시스템의 전력 생산과 소비를 최적화한 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공하고자 하는 것이다.Therefore, the object of the present invention is to provide a multi-functional BIPV system that optimizes power generation and consumption of a window system to which a BIPV module is applied.

즉, 본 고안의 목적은 BIPV 시스템의 전력 생산 효율을 높이고 여름철 냉방 부하와 겨울철 결로 현상을 모두 방지할 수 있는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공하고자 하는 것이다.That is, the object of the present invention is to provide a multi-functional BIPV system capable of increasing the power production efficiency of the BIPV system and preventing both cooling loads in summer and condensation in winter.

상기 목적에 따라 본 고안은, 정면 유리와 배면 유리 사이에 양면형 태양전지를 설치하고 배면 유리에는 반사층을 형성하여 발전 효율을 높이고, 실내를 향해 배치되는 배면 유리 표면에 투명전극을 형성하거나 배면 유리 후면, 즉 실내와 접하는 쪽에 투명전극이 형성된 발열 유리를 더 배치하여 결로 현상을 방지할 수 있는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. In accordance with the above purpose, the present invention installs a double-sided solar cell between the front glass and the rear glass, and increases power generation efficiency by forming a reflective layer on the rear glass, and forms a transparent electrode on the rear glass surface arranged toward the interior, or Provides a multi-functional BIPV system that can prevent condensation by further disposing a heating glass with a transparent electrode on the rear side, that is, the side in contact with the room.

본 고안은, The present invention,

외부에 노출되는 정면 유리;Front glass exposed to the outside;

실내에 접하는 배면 유리;A rear glass in contact with the room;

상기 정면 유리와 배면 유리 사이에 설치되는 양면형 태양전지; 및A double-sided solar cell installed between the front glass and the rear glass; And

반사층이 코팅된 유리;를 포함하여 발전효율을 높이고 냉방부하를 저감할 수 있는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. It provides a multi-functional BIPV system that can increase power generation efficiency and reduce cooling load, including glass coated with a reflective layer.

상기에 있어서, 반사층이 코팅된 유리는 배면 유리이거나, 별도의 이중유리인 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. In the above, it provides a multi-functional BIPV system, characterized in that the glass coated with the reflective layer is a rear glass or a separate double glass.

상기에 있어서, 상기 반사층은 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. In the above, the reflective layer provides a multi-functional BIPV system, characterized in that having a pattern.

본 고안은, The present invention,

외부에 노출되는 정면 유리;Front glass exposed to the outside;

실내에 접하는 배면 유리;A rear glass in contact with the room;

상기 정면 유리와 배면 유리 사이에 설치되는 양면형 태양전지; 및A double-sided solar cell installed between the front glass and the rear glass; And

변색물질과 투명전극을 포함한 변색유리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. It provides a multi-functional BIPV system comprising; color-changing glass including a color-changing material and a transparent electrode.

상기에 있어서, 반사층이 코팅된 유리의 안쪽인 실내 면에 투명전극이 형성된 발열 유리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. In the above, it provides a multi-functional BIPV system, characterized in that it further comprises a heating glass in which a transparent electrode is formed on the interior surface of the glass coated with the reflective layer.

상기에 있어서, 변색 유리 안쪽인 실내 면에 투명전극이 형성된 발열 유리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. In the above, it provides a multi-functional BIPV system, characterized in that it further comprises a heating glass in which a transparent electrode is formed on the interior surface inside the color change glass.

상기에 있어서, 제어모듈을 포함하여 변색 유리 또는 발열 유리에 양면형 태양전지로부터 발전된 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. In the above, it provides a multi-functional BIPV system, characterized in that the power generated from the double-sided solar cell is supplied to the discolored glass or the heating glass including a control module.

상기에 있어서, 제어모듈은 실내 조명의 전력공급 제어를 포함하며, 변색 유리를 제어하여 입사광의 차단량을 높일 경우, 실내 조명의 조도를 밝게 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템을 제공한다. In the above, the control module provides a multi-functional BIPV system comprising controlling the power supply of indoor lighting, and brightly controlling the illuminance of the indoor lighting when increasing the blocking amount of incident light by controlling the color change glass. .

본 고안에 따르면, 양면형 태양전지를 적용함으로써 외부에서 실내를 향한 태양광은 물론 실내에서 외부를 향한 빛까지 모두 발전에 기여할 수 있게 함으로써 발전 효율을 높일 수 있다. According to the present invention, by applying a double-sided solar cell, it is possible to increase power generation efficiency by enabling all of the sunlight directed from the outside to the indoor as well as the light from the indoor to the outside to contribute to power generation.

또한, 본 고안에 따르면, 실내 쪽에 발열 유리를 설치하여 태양전지에서 발전된 전력을 발열유리에 공급하여 겨울철 결로 현상을 제거할 수 있으며, 발열유리는 투명전극이 설치되어 창문으로서의 투광도는 여전히 유지되게 하였다. In addition, according to the present invention, a heating glass is installed indoors to supply power generated from solar cells to the heating glass to eliminate condensation in winter, and a transparent electrode is installed on the heating glass so that the transmittance as a window is still maintained. .

양면 태양전지의 구동을 위해 배면 유리에 형성되는 반사층도 패턴형으로 형성하여 창문의 심미감을 주면서 투광도는 유지하며, 변색 물질의 적용으로 일사량이 조절되어 냉방 부하를 저감할 수 있게 하였다. To drive the double-sided solar cell, the reflective layer formed on the rear glass is also formed in a pattern shape to give the window aesthetics while maintaining the transmittance, and the amount of solar radiation is controlled by the application of a color-changing material to reduce the cooling load.

또한, 정면 유리와 배면 유리 사이에 로이유리(Low-e glass)를 적용함으로써 열 차단 효과를 높였다.In addition, the heat shielding effect was enhanced by applying a low-e glass between the front glass and the rear glass.

또한, 본 고안은 제어모듈을 이용하여 태양전지에서 발전 된 전력으로 변색 유리의 변색 정도 또는 발열 유리의 발열량을 조절할 수 있어 매우 편리하고 효율적이다. In addition, the present invention is very convenient and efficient because it is possible to control the degree of discoloration of the discoloration glass or the amount of heat generated by the heating glass with electric power generated from a solar cell using a control module.

또한, 본 고안은 변색유리를 제어하여 입사광량을 줄일 경우, 제어모듈에서 지동으로 실내조명을 밝게 조절하도록 하여 실내환경을 쾌적하게 하였다. In addition, in the case of reducing the amount of incident light by controlling the color-changing glass, the present invention makes the indoor environment comfortable by allowing the control module to automatically adjust the indoor lighting to be bright.

도 1은 본 고안에 따라 양면 태양전지를 적용한 BIPV 모듈을 보여주는 단면구성도이다.
도 2는 본 고안에 따라 양면 태양전지를 적용하고 반사층을 코팅한 로이 유리를 배면 유리 안쪽에 배치한 것을 보여주는 개략적인 구성도들이다.
도 3은 반사층 코팅에 의한 양면 태양전지의 발전 효율 향상을 설명하는 모식도들이다.
도 4는 본 고안에 따라 발열 유리와 로이 유리가 적용된 BIPV 모듈을 보여주는 사시도 이다.
도 5은 본 고안에 따라 변색유리가 적용된 BIPV 창호를 보여주는 사진이다.
도 6은 본 고안에 따라 변색유리가 적용된 BIPV 모듈의 구성을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 본 고안에 따라 태양전지에서 발전 된 전력을 제어모듈로 제어하여 이용하는 것을 보여주는 개요도이다.
도 8은 다중기능형 BIPV 창호 융복합 시스템에 대한 구성의 개요도이다.
1 is a cross-sectional view showing a BIPV module to which a double-sided solar cell is applied according to the present invention.
2 is a schematic configuration diagram showing that a double-sided solar cell is applied and a low-E glass coated with a reflective layer is disposed inside the rear glass according to the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating improvement of power generation efficiency of a double-sided solar cell by coating a reflective layer.
4 is a perspective view showing a BIPV module to which heating glass and low-E glass are applied according to the present invention.
5 is a photograph showing a BIPV window to which a color-changing glass is applied according to the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a BIPV module to which a color-changing glass is applied according to the present invention.
7 is a schematic diagram showing that power generated from a solar cell is controlled and used by a control module according to the present invention.
8 is a schematic diagram of the configuration of a multifunctional BIPV window and door convergence system.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 고안에 따른 양면 태양전지를 적용한 BIPV 모듈을 보여주는 단면 구성도가 나와있다. 양면형 태양전지(100)는 건물 밖과 접하는 정면 유리(200)와 실내 쪽으로 향하는 배면 유리(300) 사이에 배치되어 하나의 BIPV 유리모듈이 되고, 배면 유리(300) 표면에는 반사층(400)이 형성될 수 있다. BIPV 유리모듈 제작시 양면형 태양전지(100)는 투명 필름 사이에 샌드위치 되어 정면유리(200)와 배면유리(300) 사이에 다시 샌드위치된다. 1 is a cross-sectional view showing a BIPV module to which a double-sided solar cell according to the present invention is applied. The double-sided solar cell 100 is disposed between the front glass 200 facing the outside of the building and the rear glass 300 facing the interior to become one BIPV glass module, and a reflective layer 400 is formed on the rear glass 300 surface. Can be formed. When manufacturing the BIPV glass module, the double-sided solar cell 100 is sandwiched between the transparent film and sandwiched between the front glass 200 and the rear glass 300 again.

반사층(400)은 후술 되겠지만, 패턴으로 형성되어 10 내지 30% 정도의 광 투과면을 구비할 수 있다. 그 외에도 반사층 자체를 반투명을 유지하는 소재로 형성하여 창문으로서 바깥 풍경을 볼 수 있게 할 수 있다. 반사코팅 소재와 형성 방법은 공지 기술에 따를 수 있다. As will be described later, the reflective layer 400 may be formed in a pattern to have a light transmitting surface of about 10 to 30%. In addition, the reflective layer itself can be formed of a material that maintains translucency, so that the outside scenery can be seen through a window. The reflective coating material and formation method may be in accordance with known techniques.

양면형 태양전지는 정면 유리(200)를 통해 입사된 빛을 이용하여 발전함과 동시에 반사층(400)에 의해 반사된 빛과 실내에서 반사층을 투과하여 입사되는 빛을 통해서도 발전하게 되므로 발전 효율을 단면형 태양전지에 비해 기존 BIPV 모듈 대비 10%이상 향상시킬 수 있다. The double-sided solar cell generates power by using light incident through the front glass 200 and also generates power through light reflected by the reflective layer 400 and light transmitted through the reflective layer indoors. Compared to the type solar cell, it can improve by more than 10% compared to the existing BIPV module.

도 2에는 반사층(400) 코팅을 스트라이프, 사각형 배열, 마름모 배열과 같은 패턴으로 하여 도형의 여백을 통해 빛이 입사될 수 있게 한 것을 보였다. 좌측 상단에는 반사층이 로이 유리면 전체에 실시된 것을, 우측 상단에는 스트라이프 패턴으로 된 것을 예시하여 반사층에 의해 반사된 빛이 양면형 태양전지에 흡수되어 발전에 기여하는 것을 설명한다. 도 2 하단에는, 반사층을 다양한 패턴으로 할 수 있다는 것을 예시하며, 마름모 배열, 사각형 배열의 경우, 심미적인 효과를 낼 수 있고, 광 투과율이 각각 30%, 20%로 실내의 조도에도 기여할 수 있다. 스트라이프형의 경우, 투과율이 10% 정도이나 이러한 수치는 선폭 조절 등으로 조절된다. 그밖에 원형이나 다각형, 무정형, 특정 형상 등 다양한 패턴이 구비될 수 있다. In FIG. 2, it was shown that the reflective layer 400 is coated in a pattern such as a stripe, a square arrangement, and a rhombus arrangement so that light can be incident through the margin of the figure. In the upper left, the reflective layer is applied to the entire low-E glass surface, and the upper right is in a stripe pattern to explain that the light reflected by the reflective layer is absorbed by the double-sided solar cell and contributes to power generation. In the lower part of FIG. 2, it is illustrated that the reflective layer can be formed in various patterns, and in the case of a rhombus arrangement and a square arrangement, an aesthetic effect can be achieved, and light transmittances of 30% and 20%, respectively, can contribute to indoor illumination. . In the case of the stripe type, the transmittance is about 10%, but this value is adjusted by adjusting the line width or the like. In addition, various patterns such as circular, polygonal, amorphous, and specific shapes may be provided.

도 3에는 반사층을 적용한 BIPV 모듈의 구성과 기능을 좀 더 상세히 보였다. 3 shows the configuration and function of the BIPV module to which the reflective layer is applied in more detail.

상단 좌측에는 일반적인 이중 유리를, 우측에는 반사층 없이 이중 구조로 된 BIPV 모듈을 보였고, 하단 좌측에는 정면유리와 배면 유리 사이에 양면형 태양전지가 배치된 양면형 태양전지 모듈과 그 안쪽에 공백을 두고 이중유리가 배치된 BIPV 모듈을 보였으며, 여기서 반사층을 배면 유리의 정면(실외 측을 향한 면을 일컫는다)에 형성하여 양면형 태양전지에 의한 발전을 촉진하게 하였다. 하단 우측에는 양면형 태양전지 모듈과 공백을 두고 배치된 이중유리에 반사층이 형성된 것을 보였다. 즉, 안쪽에 배치된 이중유리의 정면에 반사층을 형성하여 반사광을 양면형 태양전지에 흡수되게 하였다. 반사층은 패턴형이거나 전면코팅될 수 있다. On the upper left, a general double glass is shown, and on the right, a double structured BIPV module is shown, and on the lower left, a double-sided solar cell module in which a double-sided solar cell is placed between the front glass and the back glass, and a blank space inside it. A BIPV module with double glass was shown, where a reflective layer was formed on the front of the rear glass (referred to as the side facing the outside) to promote power generation by double-sided solar cells. At the bottom right, it was seen that a reflective layer was formed on the double-sided solar cell module and the double-glazed glass arranged with a blank space. That is, by forming a reflective layer on the front of the double glass disposed inside, the reflected light was absorbed by the double-sided solar cell. The reflective layer may be patterned or may be full-coated.

도 4에는 결로방지를 위한 발열 유리(500)와 로이(Low-e) 유리(600, 610)를 포함한 BIPV용 유리모듈이 나와있다. 태양전지가 설치된 창호의 경우, 겨울철 실내외 온도차로 인한 결로 현상은 소비자의 큰 불만의 주 요인이 되고 있다. 따라서 실내와 접하는 안쪽에 발열 유리(500)를 배치하는 것이 바람직하다. 발열 유리(500)는 투명도를 유지하도록 투명전극을 형성하고 여기에 전력을 인가하여 발열 되게 한다. 투명전극은 ITO, IZO, ZnO, AZO 등, 기존에 알려진 것을 증착 공정으로 형성할 수 있다. 4 shows a glass module for BIPV including a heating glass 500 for preventing condensation and a low-e glass 600 and 610. In the case of windows with solar cells, condensation caused by temperature differences between indoors and outdoors in winter is a major factor of consumer complaints. Therefore, it is desirable to place the heating glass 500 inside the room in contact with the room. The heating glass 500 forms a transparent electrode to maintain transparency, and power is applied thereto to generate heat. The transparent electrode can be formed by a deposition process known as ITO, IZO, ZnO, AZO.

발열 유리(500)는 실내에 바로 접하는 맨 안쪽에 배치하고, 로이 유리(600, 610) 두 장을 배치하고 그 외 측에 상술한 양면형 태양전지(100)를 포함하고 반사층이 코팅된 유리모듈을 배치할 수 있다. The heating glass 500 is disposed on the innermost side in direct contact with the room, and two low-E glasses 600 and 610 are disposed, and a glass module coated with a reflective layer including the above-described double-sided solar cell 100 on the other side Can be placed.

로이 유리들(600, 610)과 발열 유리(500)는 알루미늄 프레임에 조립되고 절연성 PVC 커버로 마감되며, 열 브레이크가 설치된다. 열 브레이크는 알루미늄은 열 전도성이 좋기 때문에 열 전도율이 나쁜 재질을 중간에 넣어 열 차단 효과를 내기 위한 것이다. The low-E glasses 600 and 610 and the heating glass 500 are assembled on an aluminum frame and finished with an insulating PVC cover, and a thermal break is installed. Since aluminum has good thermal conductivity, the thermal break is to provide a heat shielding effect by putting a material with poor thermal conductivity in the middle.

발열 유리에 의해 온도차 비율 TDR은 0.22 이하에서 제어되도록 하였다. The temperature difference ratio TDR was controlled at 0.22 or less by the heating glass.

Figure 112020013226381-utm00001
Figure 112020013226381-utm00001

상기에서 발열 유리의 실내면 쪽에는 투명전극을 형성하여 일정 온도 이하에서 양면형 태양전지에서 발전된 전기에너지를 이용하여 발열시킬 수 있다. In the above, a transparent electrode is formed on the indoor surface of the heating glass to generate heat by using electric energy generated from a double-sided solar cell under a certain temperature.

도 5는 본 고안에 따라 변색물질이 유리에 적용된 BIPV 모듈을 보여주는 사진이다. 즉, 여름철 냉방 부하를 저감시키기 위해, 유리에 변색물질을 적용하여 다양한 색으로 조절하도록 하였다. 변색 물질은 전기변색을 일으키는 텅스텐산화물(WO3)과 같은 것이 있으며, 유리기판/투명전극/WO3/고체 전해질을 포함하는 모듈로 되어 제작된다. 변색 유리는 발열 유리(500) 바로 다음에 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 전체적으로, 실내에서부터 발열유리/변색유리/반사층이 형성된 로이유리/양면형 태양전지/정면유리 순으로 BIPV 모듈이 구성된다. 5 is a photograph showing a BIPV module to which a color change material is applied to glass according to the present invention. That is, in order to reduce the cooling load in the summer, a color change material was applied to the glass to adjust it to various colors. The color change material is such as tungsten oxide (WO 3 ) that causes electrochromism, and is manufactured as a module containing a glass substrate/transparent electrode/WO 3 /solid electrolyte. It is preferable to place the discolored glass immediately after the heating glass 500. That is, as a whole, the BIPV module is constructed from indoors in the order of heating glass/discoloration glass/low-E glass with a reflective layer/double-sided solar cell/front glass.

상기에서 변색유리(Electro Chromic)의 SHGC(Solar Heat Gain Coefficient)는 0.4 이하에서 조절되는 것으로 하였고, 가시광선투과율(차양효과)은 20% 이하에서 조절되는 것으로 하였다. In the above, the SHGC (Solar Heat Gain Coefficient) of the electrochromic glass was adjusted to be less than 0.4, and the visible light transmittance (shading effect) was adjusted to less than 20%.

이러한 BIPV 모듈은 제어모듈을 통해 변색 정도와 발열 정도를 제어하여 상황에 대해 최적상태를 만들 수 있다. Such a BIPV module can create an optimum state for the situation by controlling the degree of discoloration and heat generation through the control module.

도 6에서 변색유리가 적용된 경우, 태양광의 차단효과를 좀 더 상세히 비교설명하였다. 입사되는 태양광을 가시광과 적외선으로 분리 표시하였으며, 상단 좌측에는 일반 이중 유리에서는 양자가 모두 일부 흡수되지만 거의 대부분 투과되어 여름철 냉방 부하를 높이게 된다. 상단 우측의 경우, 양면형 태양전지와 이중유리를 설치하여 적외선(태양열)은 일부 흡수되지만 대부분 실내로 입사되며, 가시광선은 태양전지가 없는 곳을 통해 입사되어 이 경우도 여름철 냉방 부하가 상당하다.In the case where the color-changing glass is applied in FIG. 6, the effect of blocking sunlight is compared in more detail. The incident sunlight is separated into visible light and infrared light, and on the upper left, both are partially absorbed in the general double glass, but almost transmitted, thereby increasing the cooling load in summer. In the case of the upper right, double-sided solar cells and double-glazed glass are installed to absorb some of the infrared (solar heat), but most of them are incident indoors, and visible rays are incident through places without solar cells, so in this case, the cooling load in summer is also significant. .

하단의 좌측에는 반사층을 배면유리에 코팅하고 이중유리를 배치한 경우로, 반사층에 의해 가시광선 대부분이 반사되어 양면형 태양전지에 흡수되거나 실외로 보내지고, 적외선 일부는 반사층을 통과하여 실내로 입사된다. 따라서 이 경우도 여름철 냉방부하를 저감시킬 필요가 어느 정도 존재한다. 하단 우측에는 양면형 태양전지의 배면유리에 반사층을 코팅하지 않은 상태로 양면형 태양전지 모듈을 배치하고 이중유리 대신, 변색 유리를 배치한 것을 보였다. 이 경우, 가시광과 적외선은 모두 변색유리에 의해 반사된다. 특히, 변색유리의 투명전극에 인가하는 전압을 조절하여 변색정도를 강화하면 가시광과 적외선의 반사율을 높일 수 있어 여름철 냉방부하를 크게 저감시킬 수 있다. On the left side of the bottom, a reflective layer is coated on the rear glass and a double glass is placed. Most of the visible light is reflected by the reflective layer and is absorbed by the double-sided solar cell or sent to the outdoors, and some infrared rays pass through the reflective layer and enter the room. do. Therefore, even in this case, there is a need to reduce the cooling load in summer to some extent. At the bottom right, it was shown that the double-sided solar cell module was placed without coating a reflective layer on the rear glass of the double-sided solar cell, and a color-changing glass was placed instead of double-sided glass. In this case, both visible light and infrared light are reflected by the color-changing glass. In particular, if the degree of discoloration is enhanced by controlling the voltage applied to the transparent electrode of the color-changing glass, the reflectance of visible and infrared light can be increased, and thus the cooling load in summer can be greatly reduced.

도 7은 본 고안에 따라 태양전지에서 발전 된 전력을 제어모듈로 제어하여 이용하는 것을 보여주는 개요도이다. 7 is a schematic diagram showing that power generated from a solar cell is controlled and used by a control module according to the present invention.

다중 기능 BIPV 시스템에 사물인터넷(IoT) 기술을 접목하여 냉난방 부하를 저감시킬 수 있게 한다. 양면형 태양전지에서 발전 되는 전기에너지를 이용하여 변색유리와 발열유리를 제어한다. 즉, 변색유리에 인가되는 전력을 조절하여 변색 정도를 제어함으로써 냉방 부하를 줄이도록 하며, 겨울철에는 발열유리에 인가되는 전력을 제어하여 발열유리에서 내는 열량을 조절한다. 이러한 변색정도 및 발열량 조절은 온도센서와 연계시켜 제어모듈에서 임계치 이상일 때 자동적으로 전력이 소정 시간 동안 인가되게 하고 다시 자동으로 차단되게 하여 발전에너지를 충전하도록 할 수 있다. By incorporating Internet of Things (IoT) technology into a multi-functional BIPV system, it is possible to reduce the heating and cooling load. It controls the discolored glass and the heating glass by using the electric energy generated by the double-sided solar cell. That is, the power applied to the discolored glass is controlled to reduce the degree of discoloration, thereby reducing the cooling load, and in winter, the amount of heat generated from the heating glass is controlled by controlling the power applied to the heating glass. The degree of discoloration and the amount of heat generated can be adjusted in conjunction with a temperature sensor so that power is automatically applied for a predetermined period of time when the control module exceeds a threshold value, and automatically shut off again to charge the generated energy.

또한, 변색유리에 대한 전력 인가로 실내로 입사되는 빛을 차단하게 되면, 자연채광량이 감소되므로 실내 조명의 조도도 연계 제어하는 것이 에너지 효율상 바람직하다. In addition, when the light entering the room is blocked by applying power to the color-changing glass, the amount of natural light is reduced, so it is desirable for energy efficiency to control the illuminance of the indoor lighting.

도 8은 다중기능형 BIPV 창호융복합 시스템에 대한 구성의 개요도이다. 8 is a schematic diagram of the configuration of a multifunctional BIPV window and door convergence system.

양면형 태양전지/변색유리/발열유리가 구비된 BIPV 모듈은 ESS(Energy Storage System)을 통해 충방전된다. 리튬이온 배터리 등을 포함한 ESS는 태양전지에서 발전된 에너지를 배터리에 충전저장하고 각종 실내 전기장치에 공급된다. 이때, 변색유리와 발열유리에도 전력공급되며, 여름철에는 변색유리에, 겨울철에는 발열유리에 전력이 공급된다. 온도센서는 실외면에 설치되거나 필요에 따라서는 실내외에 모두 설치될 수도 있다. 임계온도들을 설정하여 소정 온도 이상에서 온도별로 변색유리에 인가되는 전력량을 차등화하고, 소정 온도 이하에서 또는 실외와 실내의 온도차에 대해 임계치들을 설정하여 임계치별로 발열유리에 공급되는 전력을 차등화하도록 제어모듈을 구성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 변색유리에 대한 전력량 제어는 실내 조명등의 조도 제어와 연계될 수 있다. 변색유리의 변색정도를 높여 광량 투과를 많이 차단할수록 조명을 더 밝게 조절하는 것이다. BIPV modules equipped with double-sided solar cells/discoloration glass/heating glass are charged and discharged through ESS (Energy Storage System). ESS, including lithium-ion batteries, charges and stores energy generated from solar cells in batteries and is supplied to various indoor electric devices. At this time, power is supplied to the discolored glass and the heating glass, and power is supplied to the discolored glass in summer and the heating glass in winter. The temperature sensor may be installed on the outdoor surface or both indoors and outdoors if necessary. Control module to differentiate the power supplied to the heating glass for each threshold by setting critical temperatures to differentiate the amount of power applied to the color-changing glass by temperature at or above a predetermined temperature, and by setting threshold values for the temperature difference between outdoors and indoors below a predetermined temperature Can be configured. As described above, the control of the amount of power for the color-changing glass may be linked with control of the illuminance of an indoor lighting lamp. By increasing the degree of discoloration of the color-changing glass, the more light transmission is blocked, the brighter the illumination is adjusted.

변색유리와 발열유리에 대한 전력 공급에 대해서는 전자동으로 제어되게 설정할 수 있을뿐 아니라 수동으로 조작될 수 있게 제어모듈을 구성하는 것이 바람직하다. It is desirable to configure the control module so that the power supply to the color-changing glass and the heating glass can be set to be fully controlled as well as manually operated.

이와 같은 다중기능형 BIPV 모듈과 ESS는 에너지 효율을 높이며, 실내 조명 및 습도, 온도 등을 조절하여 줌으로써 쾌적한 환경을 제공할 수 있다. Such a multi-functional BIPV module and ESS can increase energy efficiency and provide a pleasant environment by controlling indoor lighting, humidity, and temperature.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by what is described in the claims, and that a person having ordinary knowledge in the field of the present invention can make various modifications and adaptations within the scope of the rights described in the claims. It is self-evident.

양면형 태양전지(100)
정면 유리(200)
배면 유리(300)
반사층(400)
발열 유리(500)
로이(Low-e) 유리(600, 610)
Double-sided solar cell (100)
Front Glass(200)
Back glass (300)
Reflective layer 400
Heating glass (500)
Low-e glass (600, 610)

Claims (4)

실내에 접하는 발열 유리;
상기 발열 유리 외측에 배열되며, 전기변색을 일으키는 변색 유리;
상기 변색 유리와 로이 유리 사이에 공백을 유지하는 스페이서;
상기 변색 유리 외측에 배열되어 빛을 반사하는 반사층 코팅이 형성된 로이 유리;
상기 로이 유리 외측에 배열되는 양면형 태양전지; 및
상기 양면형 태양전지 외측에 배치되어 외부에 노출되는 정면 유리;를 포함하는 BIPV 모듈과,
상기 BIPV 모듈을 충 방전하는 ESS(Energy Storage System);
상기 변색 유리와 상기 발열 유리에 대해 인가되는 전력을 사물인터넷(IoT) 기술을 접목하여 조절하는 제어모듈; 및
상기 제어모듈과 연계된 온도센서;를 포함하고,
상기 변색 유리와 상기 발열 유리에 상기 양면형 태양전지에서 발전 되는 전력이 공급되며,
상기 발열 유리에 인가되는 전력은 겨울철에 온도센서와 연계하여 상기 제어모듈에 의해 제어되어 발열 유리에서 내는 열량을 조절하고,
상기 변색 유리에 인가되는 전력은 여름철에 온도센서와 연계하여 상기 제어모듈에 의해 제어되어 변색 정도를 제어함으로써 냉방 부하를 줄이도록 하되, 자연채광량 감소에 대응하여 실내 조명의 조도 제어와도 연계하여 실내 조명의 조도를 제어하며, 상기 변색유리(Electro Chromic)의 SHGC(Solar Heat Gain Coefficient)는 0.4 이하에서 조절되고,
변색 정도 및 발열량 조절은 제어모듈에서 연계된 온도센서의 값이 임계치 이상일 때 자동적으로 전력이 소정 시간 동안 인가되게 하고 다시 자동으로 차단되게 하여 발전에너지를 충전하도록 한 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템.
Heating glass in contact with the room;
A discolored glass that is arranged outside the heating glass and causes electrochromic;
A spacer for maintaining a space between the discolored glass and the low-E glass;
A low-E glass arranged on the outside of the color-changing glass to form a reflective layer coating that reflects light;
A double-sided solar cell arranged outside the low-E glass; And
BIPV module including; a front glass disposed outside the double-sided solar cell and exposed to the outside,
ESS (Energy Storage System) charging and discharging the BIPV module;
A control module for controlling the electric power applied to the discolored glass and the heating glass by grafting Internet of Things (IoT) technology; And
Includes; a temperature sensor connected to the control module,
Power generated by the double-sided solar cell is supplied to the color-changing glass and the heating glass,
Power applied to the heating glass is controlled by the control module in connection with a temperature sensor in winter to adjust the amount of heat emitted from the heating glass,
The power applied to the color-changing glass is controlled by the control module in connection with the temperature sensor in summer to reduce the cooling load by controlling the degree of discoloration, but in response to the reduction of natural light, the indoor lighting is also linked to Controls the illuminance of the lighting, and SHGC (Solar Heat Gain Coefficient) of the electrochromic glass is adjusted to 0.4 or less,
Multifunctional BIPV system, characterized in that the degree of discoloration and the amount of heat generated are automatically applied for a predetermined time when the value of the temperature sensor connected in the control module is higher than the threshold value and automatically shut off again to charge the power generation energy. .
제1항에 있어서, 반사층 코팅은 전면형이거나 스트라이프, 사각형 배열, 마름모 배열과 같은 패턴으로 하여 패턴 도형의 여백을 통해 빛이 입사될 수 있게 하며 패턴으로 인한 광 투과율 제어 효과 및 심미적인 효과를 내는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템.The method of claim 1, wherein the reflective layer coating is a front surface or a pattern such as a stripe, a square arrangement, a rhombus arrangement, so that light can be incident through the margin of the pattern figure, and has an effect of controlling light transmittance and an aesthetic effect due to the pattern. Multi-functional BIPV system, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 변색유리(Electro Chromic)의 가시광선투과율(차양효과)은 20% 이하에서 조절되는 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템.The multifunctional BIPV system according to claim 1, wherein the visible light transmittance (shading effect) of the electrochromic glass is adjusted to 20% or less. 제1항에 있어서, 발열 유리에 의해 온도차 비율 TDR(
Figure 112020013226381-utm00002
)은 0.22 이하에서 제어되도록 한 것을 특징으로 하는 다중 기능형 BIPV 시스템.









The temperature difference ratio TDR according to claim 1 (
Figure 112020013226381-utm00002
) Is a multi-functional BIPV system, characterized in that to be controlled below 0.22.









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