KR20060011950A - 녹화 태양전지 복합 시스템 - Google Patents
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Abstract
열섬 현상 억제 효과를 갖는 식물군과, 이산화탄소 발생 억제 효과를 갖는 태양전지를 병설하는 녹화 태양전지 복합 시스템에 있어서, 식물군 및 태양전지 쌍방의 그림자의 악영향을 없애는 것, 또한 가대 측면 방향의 풍압력에 의한 태양전지 시스템의 비산을 방지하는 것을 과제로 하며, 이 과제를 달성하기 위해, 태양전지 모듈의 평균 높이를 식물군의 평균 높이보다 높게 설정하고, 또한 태양전지 모듈의 높이와 식물군의 높이의 차분(差分)에 상당하는 거리 이상의 간격을 두어 식물군과 태양전지 모듈을 설치하며, 또한 식물군과 태양전지 시스템이 상대하는 적어도 한 쌍 사이에 사람이 보행 가능한 영역을 설치하고, 또한 가대 측면의 통풍면적의 절반 이상을 식물군, 단열재, 보습성 재료로 덮었다.
열섬, 식물, 이산화탄소, 풍압력, 단열재, 보습성 재료
Description
본 발명은 열섬(heat island) 현상 억제 효과를 갖는 식물군과, 이산화탄소 발생 억제 효과를 갖는 태양전지를 병설(倂設)하는 녹화(綠化) 태양전지 복합 시스템에 관한 것이다.
최근 문제시되고 있는 인구 밀집 도시부의 열섬 현상을 억제하기 위해 빌딩 등의 건조물 옥상에 식물을 심어 녹화하는 것이 요즘 실행되고 있다. 또한, 화석 연료에 의하지 않는, 즉 이산화탄소 발생을 수반하지 않아 환경 부하가 낮은 발전(發電) 기술로서 태양전지가 실용화되고 있다. 이 양자(兩者)를 병설하는 방법으로서, 예를 들어 일본국 공개 특허 공보 2002-364137호에는 빌딩 옥상에 식물, 벽면에 태양전지를 설치하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 일본국 공개 특허 공보 2002-206349호에는 구배(勾配) 지붕의 한쪽 면에 식물, 다른쪽 면에 태양전지를 설치하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 식물 및 태양전지 모두 태양광의 수광(受光)이 효과 발현의 필수 요건임에도 불구하고, 이들 방법은 적어도 어느 한쪽의 수광량이 적어지는 설치 방법이며, 대략 동일 평면 상에 식물과 태양전지를 병설하는 설치 방법이 제안되지 않았다. 이것은 쌍방의 그림자의 영향, 메인터넌스성의 과제를 해결할 수 없었기 때문이라고 추찰된다.
또한, 「태양광 발전 시스템의 설계와 시공(개정 2 판)」(편자: 태양광 발전 간담회, 발행자: 옴사(Ohm Corp.), 발행소: 옴사, 2000 년 2 월 10 일 발행) 페이지 115∼116에 기재되어 있는 바와 같이, 태양전지 시스템에 작용하는 풍압력은 건물 높이가 높아질수록 강해지고, 예를 들어 풍압력은 건물의 높이가 16 m 이하인 부분은 높이의 제곱근에 비례, 16 m를 초과하는 부분은 높이의 네제곱근에 비례한다. 따라서, 이것은 고층 건축에서의 태양전지 시스템의 고정 방법이 고가(高價)로 되는 원인으로 추정된다.
태양전지 모듈은 태양광을 충분히 수광하기 위해 대면적의 평판 형상으로 형성되고, 또한 내부의 광전 변환 소자에 태양광이 충분히 도달하도록, 그리고 옥외에 설치하여 충분한 내구성을 갖도록 통상 투명한 유리판을 그 표면에 갖고 있으며, 이 대면적 평판 형상 유리판이 태양전지 모듈의 대부분의 중량을 차지하고, 또한 상당히 무거운 것으로 된다. 이 유리판은 파손되면, 날카로운 조각이 다수 존재하는 상태로 되기 때문에, 취급에 주의할 필요가 있다.
이러한 태양전지 모듈을 지붕면에 고정시키는 방법에 대해서는 종래부터 개발되고 있으며, 예를 들어 일본국 공개 특허 공보 평8-288532호에는 지붕면에 앵커(anchor)를 박아넣고 이것에 가대(架臺)를 고정시킴으로써 가대를 지붕면에 설치하고, 또한 이 가대에 태양전지 모듈을 설치하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 지붕면은 앵커를 박아넣음으로써 손상을 받기 때문에, 장기적인 방수성(防水性)의 저하가 우려된다. 가대가 설치되는 지붕면은 건물 내부로의 빗물의 침입 방지를 그 목적으로 하고 있어, 예를 들어 빌딩 지붕면 전면(全面)은 아스팔트 방수나 시트(sheet) 방수 등의 방수층을 갖는 구조가 채용되고 있는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해, 일본국 공개 특허 공보 2000-017802호에는 앵커를 박아넣은 부분의 방수 처치 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 방수 처치에는 비용이나 노동력이 소요된다는 문제가 있다. 따라서, 예를 들어 일본국 공개 특허 공보 평9-070188호에서는, 상기와 같은 앵커에 의한 고정 방법을 이용하는 대신에, 접착제를 통하여 콘크리트 기초를 지붕면에 접착함으로써 고정시키고, 이 콘크리트 기초에 태양전지 모듈을 고정시키는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 지붕면을 포함하는 지붕에는, 방수 시트의 재시공 등과 같은, 주로 방수를 위한 메인터넌스를 정기적으로 실시할 필요가 있고, 상기와 같은 접착제를 통하여 콘크리트 기초를 지붕면에 고착(固着)함으로써 고정시키는 접착제 고정에서는 태양전지 시스템을 일시적으로 제거할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 태양전지 모듈은, 당연하게도 그 주위 하측을 사람이 통행할 수 있도록 높은 곳에 존재하기 때문에, 지붕 주위로의 태풍시나 지진시에 탈락(脫落)을 방지하는 것도 중요하며, 종래부터 지붕면에 가대를 와이어에 의해 고정시키는 방법이 고려되고 있다. 이 방법에서는, 태양전지 모듈 및 가대의 위쪽으로의 바람에 의한 파열을 상정(想定)한 경우, 가대를 평탄한 지붕면에 고정시켰기 때문에, 와이어 인장력의 작용 방향을 지붕 면면(面面)의 수평 방향보다도 수직 방향으로 하는 것이 중요해진다. 와이어 인장력의 수직 방향 성분을 확보하기 위해는, 지붕 면면, 즉 설치면을 기준으로 한 와이어의 부착 각도를 어느 정도 수직에 가까운 각도로 할 필요가 있다. 한편, 이 방법에서는 상기 태양전지 모듈의 지붕면 주위로의 탈락을 방지하는 것이 가능하다. 그러나, 지붕면에 가대를 와이어에 의해 고정시킬 경우, 그 부착 각도를 수직에 가까운 각도로 하기 위해서는, 와이어의 고정 위치를 가대로부터 멀리 떼어놓을 수는 없기 때문에, 결국, 지붕 설치면에 앵커 볼트를 세울 필요가 생기고, 그 방수층을 손상시키는 것이 필요하게 된다. 또한, 이 방법의 다른 문제로서, 가대 면적이 클 경우에는, 주위만을 와이어에 의해 고정시키는 것만으로는 가대 중앙 부근의 파열을 방지할 수 없는 것을 들 수 있다. 그런데, 일본국 공개 실용 신안 등록 공보 소62-70454호에는, 고정된 가대에서 설치 각도 방향으로 연장 설치된 와이어에 태양전지 패널을 부착시키는 구조의 것이 개시되어 있다. 이 구조에서는, 와이어의 양단(兩端)이 가대 본체에 확실하게 연결되어 있고, 태양전지 모듈은 설치된 와이어에 고정 가능한 상태로 부착되어 있다. 이 경우, 태양전지 모듈이 받는 풍압 하중을 와이어에 의해 지지하기 때문에, 정상적으로 높은 와이어의 인장 강도가 필요해지는 동시에, 풍압 하중에 의한 미진동(微振動)을 피할 수 없고, 와이어 본체 및 부착부에서의 금속 피로에 의한 장기(長期) 내구성에 문제가 있다. 또한, 가대 면적이 커지면 상기 문제가 가속도적으로 증대된다. 한편, 일본국 공개 특허 공보 평 8-284351호에 개시되어 있는 바와 같이, 지붕 기와에 설치하는 구조에서는, 설치면을 관통한 앵커 볼트에 와이어를 확실하게 연결하고, 그 와이어에 가대를 부착시킨 구조가 있다. 이 경우, 바람 등에 의한 가대의 마찰 거동을 방지하기 위해 지붕면에 가대에 부착시킨 각부(脚部)를 접착재에 의해 고정시키는 방법이 있다. 이 방법에서는, 가대의 부착 하중을 와이어를 통하여 지붕면을 관통한 앵커 볼트에 의해 담보(擔保)하고 있기 때문에 관통 부분에서의 방수 구조에 과제가 있다. 또한, 와이어에 의해 고정시킨 후, 접착할 경우, 모든 개소에서 강고하고 균일하게 접착하는 것은 곤란하며, 과도한 하중이 가해진 경우, 약한 개소가 파괴될 가능성이 있다.
본 발명은 이러한 현상(現狀)을 감안하여 안출된 것으로서, 식물과 태양전지 쌍방의 그림자의 영향 및 메인터넌스성에 관한 과제를 해결하여, 비용이나 노동력이 소요되는 지붕면의 국소적인 방수 처리를 필요로 하지 않고, 또한 가대 중앙 부근의 파열이나 정상적인 하중 및 미진동 등에 의한 탈락 방지 조치의 장기 내구성 저하를 방지할 수 있게 하는 가대의 설치 구조를 제공하는 것 등에 의해, 대략 동일 평면 상에 식물과 태양전지를 병설할 수 있는 설치 방법을 제안하는 것이다.
본 발명자들은, 주의깊게 연구한 결과, 이하의 수단을 찾아내기에 이르렀다. 즉, 본 발명의 제 1 녹화 태양전지 복합 시스템은, 동일 지붕면 상에 태양전지 시스템과 식물군을 병설하는 시스템에 있어서, 태양전지 모듈 수광면의 지붕면으로부터의 평균 높이가 식물군의 평균 높이보다 높은 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것이며, 이것에 의해 식물의 그림자에 기인하는 태양전지의 수광 저해를 해결할 수 있다.
본 발명의 제 2는, 상기 식물군의 지붕면으로부터의 평균 높이를 a, 상기 태양전지 모듈의 지붕면으로부터의 평균 높이를 b, 가장 근접하는 상기 식물군과 상기 태양전지 모듈의 투영(投影) 거리를 c라고 했을 때, 하기 식 1을 만족하는 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것이며, 이것에 의해 식물의 그림자에 기인하는 태양전지의 수광 저해, 및 태양전지의 그림자에 기인하는 식물의 수광 저해를 해결하는 것이다.
c ≥ b - a …(식 1)
본 발명의 제 3은, 가장 근접하는 식물군과 태양전지 모듈 사이, 및/또는 태양전지 모듈 사이, 및/또는 식물군 사이에 단열재, 및/또는 보습성 재료를 부설(敷設)한 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것이며, 이것에 의해 식물이나 태양전지가 없는 부분에도 열섬 억제 효과를 부여하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 4는, 상기 단열재가 지붕면과 단열재 표면 사이에 공극(空隙)을 갖는 시멘트질(質) 성형체인 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것이고, 또한 본 발명의 제 5는, 보습성 재료가 흙, 모래 및 이들의 혼합물인 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것이며, 본 발명의 제 3 녹화 태양전지 복합 시스템을 저렴하게 실현할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 제 6은, 식물군이 저목(低木) 및/또는 풀인 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템으로서, 식물의 그림자에 기인하는 태양전지의 수광 저해를 해결할 수 있다.
본 발명의 제 7은, 동일 지붕면 상에 태양전지 시스템과 식물군을 병설하는 시스템에 있어서, 식물군과 태양전지 시스템이 상대하는 적어도 한 쌍 사이에 사람이 보행 가능한 영역을 갖는 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것이며, 메인터넌스를 용이하게 할 수 있는 것이다.
본 발명의 제 8은, 상기 사람이 보행 가능한 영역에 단열재를 부설한 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템을, 본 발명의 제 9는, 단열재가 흙, 모래 및 이들의 혼합물, 지붕면과 단열재 표면 사이에 공극을 갖는 시멘트질 성형체인 녹화 태양전지 복합 시스템을, 본 발명의 제 10은, 단열재의 지붕면으로부터의 높이가 태양전지 모듈보다 낮은 녹화 태양전지 복합 시스템을 각각 내용으로 하는 것으로서, 메인터넌스를 위한 보행 가능 영역에도 열섬 억제 효과를 부여하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 11은, 동일 지붕면 상에 가대를 설치하고 상기 가대 상에 태양전지 모듈을 고정시켜 이루어지는 태양전지 시스템과 식물군을 병설하는 시스템에 있어서, 상기 가대의 적어도 측면과 식물군이 실질적으로 인접한 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것으로서, 태양전지 모듈에 기인하는 그림자가 식물군의 육성(育成) 저해로 되는 것을 방지하고, 또한 식물의 방풍력(防風力)에 의해 태양전지 시스템에 작용하는 풍압력을 저감시키는 것이다.
본 발명의 제 12는, 식물군의 평균 높이가 태양전지 수광면의 평균 높이보다 낮고, 또한 가대 측면의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 식물군이 덮는 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것이며, 식물의 방풍력에 의해 보다 확실하게 태양전지 시스템에 작용하는 풍압력을 저감시키는 것이다.
본 발명의 제 13은, 근접하는 식물군과 태양전지 모듈 사이, 및/또는 태양전지 모듈 사이, 및/또는 식물군 사이에 단열재를 부설하고, 또한 단열재의 지붕면으로부터의 높이가 태양전지 모듈보다 낮으며, 단열재가 상기 태양전지 시스템의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 덮는 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것으로서, 단열재의 방풍력에 의해 태양전지 시스템에 작용하는 풍압력을 저감시키는 것이다.
본 발명의 제 14는, 근접하는 식물군과 태양전지 모듈 사이, 및/또는 태양전지 모듈 사이, 및/또는 식물군 사이에 보습성 재료를 부설하고, 또한 보습성 재료의 지붕면으로부터의 높이가 태양전지 모듈보다 낮으며, 보습성 재료가 상기 태양전지 시스템의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 덮는 녹화 태양전지 복합 시스템을 내용으로 하는 것으로서, 보습성 재료의 방풍력에 의해 태양전지 시스템에 작용하는 풍압력을 저감시키는 것이다.
본 발명의 제 15는, 상기 태양전지 시스템이 평판 형상 태양전지의 적어도 2 변에 상기 태양전지를 유지하는 프레임을 설치하고, 상기 지붕면과 상기 프레임을 점착재를 통하여 고착하여 이루어지는 것이다.
본 발명의 제 16은, 상기 태양전지 시스템이 평판 형상 태양전지의 적어도 2 변에 상기 태양전지를 유지하는 프레임 및 상기 프레임이 고정된 가대를 설치하고, 지붕면과 상기 가대를 점착재를 통하여 고착하여 이루어지는 것이다.
본 발명의 제 17은, 상기 점착재가 기재(基材)의 양면에 설치되어 이루어지는 것이다.
본 발명의 제 18은, 상기 점착재의 주성분이 부틸 수지 또는 아크릴 수지인 것이다.
본 발명의 제 19는, 상기 태양전지 시스템에, 지붕면 상에 태양전지 모듈을 고정시키기 위한 가대를 설치하는 동시에, 상기 가대를, 지붕면에 대하여 점착 테이프에 의해 고정시키고, 또한 와이어에 의해 탈락이 방지되도록 이루어지며, 상기 와이어는 상기 가대에서의 지붕면에 대하여 평행하게 존재하는 공극을 통하여 배치되어 있기 때문에, 지붕면의 방수성을 저하시키지 않고, 또한 태풍시나 지진시에도 태양전지 모듈의 지붕 주위로의 탈락을 방지할 수 있다. 또한, 지붕면의 국소적인 방수 처리가 불필요하며, 와이어가 항상 고강도로 인장될 필요가 없기 때문에 정상적인 하중 및 미진동 등에 의한 탈락 방지 조치의 장기 내구성 저하를 방지할 수 있다. 또한, 가대 중앙 부근의 파열도 방지할 수 있다.
본 발명의 제 20은, 상기 와이어의 양단을 상기 지붕면 상의 중량물에 고정시켰기 때문에, 방수층을 관통하는 와이어 고정용 앵커 볼트 등의 고정 도구를 설치하는 필요가 없어 방수성을 유지할 수 있다.
본 발명의 제 21은, 상기 중량물이 상기 식물군을 구성하는 식재(植栽) 유닛이기 때문에, 미관(美觀)이 우수하고, 또한 환경 친화적인 가대를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 22는, 상기 가대를 지붕면에 점착 테이프에 의해 고정시킨 후, 상기 와이어를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 와이어의 양단을 중량물에 고정시킴으로써 확실하고 간단하게 시공할 수 있다.
본 발명의 제 23은, 상기 태양전지 시스템에, 지붕면 상에 태양전지 모듈을 고정시키기 위한 가대를 설치하는 동시에, 상기 가대를 지붕면에 대하여 점착 테이프에 의해 고정시키고, 또한 접착 테이프에 의해 탈락이 방지되도록 이루어지며, 상기 접착 테이프는 상기 가대에 존재하는 공극을 통과하고 있기 때문에, 지붕면의 방수성을 저하시키지 않고, 또한 태풍시나 지진시에도 태양전지 패널의 지붕 주위로의 탈락을 방지할 수 있다. 또한, 지붕면의 국소적인 방수 처리가 불필요하며, 접착 테이프가 항상 고강도로 인장될 필요가 없기 때문에 정상적인 하중 및 미진동 등에 의한 탈락 방지 조치의 장기 내구성 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 제 24는, 상기 접착 테이프의 양단을 상기 지붕면에 접착 고정시켰기 때문에, 방수층을 관통하는 앵커 볼트 등의 고정 도구가 불필요하여, 방수성이 우수하고, 또한 경제적인 태양전지 설치 구조를 실현할 수 있다.
본 발명의 제 25는, 상기 가대를 지붕면에 점착 테이프에 의해 고정시킨 후, 상기 접착 테이프를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 접착 테이프의 양단을 지붕면에 접착 고정시킴으로써 확실하고 간단하게 시공할 수 있다.
본 발명의 제 26은, 상기 와이어에 의한 탈락 방지와 상기 접착 테이프에 의한 탈락 방지를 병용(倂用)함으로써, 점착 테이프에 의한 가대의 설치면으로의 고정이 안정된 것으로 되는 등 경제성 및 신뢰성이 보다 우수한 가대 설치 구조로 할 수 있다.
본 발명의 제 27은, 상기 가대를 지붕면에 점착 테이프에 의해 고정시킨 후, 상기 접착 테이프를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 접착 테이프의 양단을 지붕면에 접착 고정시키며, 다음에, 상기 와이어를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 와이어의 양단을 중량물에 고정시킴으로써 확실하고 간단하게 시공할 수 있다.
도 1은 태양전지 시스템과 식물군의 배치를 나타내는 평면도.
도 2는 지붕면으로부터의 태양전지 모듈(1)의 높이 및 식물군(3)의 높이를 나타내는 사시도.
도 3은 태양전지 모듈의 부착 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 마찬가지로 태양전지 모듈의 다른 부착 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 마찬가지로 태양전지 모듈의 다른 부착 구조를 나타내는 단면도.
도 6은 마찬가지로 태양전지 모듈의 다른 부착 구조를 나타내는 단면도.
도 7은 태양전지 시스템을 도 1의 화살표 A 방향으로 본 도면.
도 8은 제 3 실시예에서의 태양전지 시스템과 식물군의 배치를 나타내는 평면도.
도 9는 태양전지 모듈의 부착 구조를 나타내는 단면도.
도 10은 대좌(臺座)의 단면도.
다음에, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 먼저, 도 1 내지 도 6에 의거하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.
본 실시예의 녹화 태양전지 복합 시스템(S)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 동일 지붕면(4) 상에 태양전지 시스템(10)과 식물군(3)을 병설하는 시스템이고, 태양전지 모듈(1) 수광면의 지붕면(4)으로부터의 평균 높이 b가 식물군(3)의 평균 높이 a보다 높은 것을 특징으로 한다.
여기서, 지붕은 빌딩 및 가옥 등을 포함하는 건축물의 지붕을 나타내지만, 본 발명의 효과를 최대한으로 발현시키기 위해서는 경사가 적은 지붕, 즉 지붕면이 바람직하다.
식물군(3)은 1종류 또는 2종류 이상의 식물을 나타낸다. 식물에는 활엽수, 상록수, 낙엽수, 침엽수, 대나무 등의 수목(樹木) 및 이변화류 식물, 합변화류 식물, 단자엽류 식물, 겉씨 식물, 삼나무과 식물, 이끼 식물 등을 예시할 수 있다. 본 발명에서는 비교적 성장 높이가 낮아 손질이 용이한 식물이 바람직하고, 특히 다육 식물(선인장)이 바람직한 형태의 하나이며, 백합과 하월티아(Haworthia)속, 백합과 가스테리아(Gasteria)속, 용설란과 아가베(Agave)속, 선인장국화과 리톱스(Litops)속 등을 예시할 수 있다. 가장 바람직한 식물로서는, 상록 다년초이며, 특히 Crassulaceae Sedum(돌나물과, 학명 "Sedum")을 예시할 수 있고, 보다 상세하게는 리틀젬(Little Gem), Sedum lineare f.variegatum, Echinacea purpurea, Sedum stahlii, Sedum dendroideum, Sedum Oryzifolium, Sedum hintonii, Sedum porifera, Sedum adolphii, Sedum brevifolium, Sedum aurora, Sedum Corynephyllum, Sedum chameleon 등을 예시할 수 있다. 또한, 식물의 발병, 색조 등을 고려하면 복수 종류의 식물을 설치하는 것이 바람직하다.
태양전지는 유기계, 화합물 반도체계, 실리콘계 등을 예시할 수 있고, 또한 형태별로는 결정계, 다결정계, 박막계 등을 예시할 수 있으며, 더 나아가서는 이들의 복합계 예를 들어 결정계와 박막계의 복합 형태, 다결정계와 박막계의 복합 형태도 예시할 수 있다. 후술하는 바와 같이 태양전지 모듈 수광면의 지붕면으로부터의 평균 높이 b가 식물군의 평균 높이 a보다 높은 것을 요건으로 할 경우, 태양전지의 설치 경사각이 저(低)각도인 것이 식물군 높이의 선택 자유도가 보다 더 증 대되기 때문에, 태양광이 저각도로 입사할 때에도 발전 효율이 현저하게 저하되지 않는 태양전지를 선택하는 것이 바람직하고, 박막 실리콘계, 및 박막 실리콘계와 다결정 실리콘의 복합계를 바람직한 형태로서 예시할 수 있다.
태양전지 시스템(10)은 적어도 태양전지 모듈을 포함하며, 배선, 태양전지 고정 도구 또는 고정 가대 및 배선 접속 기재(機材), 인버터, 컨버터의 전체 또는 일부로 구성되어, 태양광을 에너지원으로 하여 발전된 전력을 장기간 효과적으로 이용할 수 있는 형태를 나타낸다.
보다 상세하게는, 도 4나 도 6에 나타낸 바와 같이, 평판 형상 태양전지의 적어도 2 변에 상기 태양전지를 유지하는 프레임(7) 및 상기 프레임을 지지하는 가대(2)가 설치되고, 지붕면(4)과 상기 가대(2)가 점착재를 통하여 고착되어 있다.
도 4는 방수 시트(40) 상에 양면 테이프(8)를 이용하여 가대(2)를 고정시키고 있으며, 방수 시트(40)에 전혀 구멍을 뚫지 않고 태양전지 모듈을 고정시킬 수 있다. 또한, 도 6은 콘크리트 블록(5) 상의 방수 시트(40)에 가대(2)를 양면 테이프에 의해 고정시키는 방법의 예시이다. 이러한 태양전지 시스템은 지붕면의 방수성 또는 방수에 대한 신뢰성을 저하시키지 않고, 또한 지붕의 메인터넌스 실시 시에 용이하게 제거할 수 있다는 특징을 갖는다.
가대(2)는 태양전지 모듈을 고정시키기 위한 연결부나 볼트 구멍 등을 갖는 금속 재료나 시멘트 성형물 등의 강직체(剛直體)이며, 태양전지 모듈을 고정시키기 위해 복수개 또는 복수 종류의 재료를 사용하는 것도 포함된다. 일반적으로는, 막대 형상 재료의 길이 방향으로 태양전지 모듈을 복수개 고정시켜 1 가대에 복수의 태양전지 모듈을 고정시켜 사용할 수 있지만, 1 가대에 1 모듈을 부착시키는 방식도 바람직하다.
상기 점착재는 점착성을 갖는 유기물 및 무기물의 총칭이지만, 보다 구체적으로는 아크릴계, 부틸계, 실리콘계, 우레탄계, 천연고무계, 합성고무계 등을 예시할 수 있고, 본 예에서는 내수성, 고온 안정성 등의 장기 내구성 및 비용의 면에서 아크릴계 및 부틸계가 가장 적합하다.
양면 테이프(8)는 기재(基材)의 양면에 점착재를 설치한 것으로서, 기재로서는, 수지 필름, 금속 테이프, 발포 수지, 무발포 수지, 부직포, 종이 등을 예시할 수 있다. 기재는 사용상의 용이성, 기재의 탄력성, 기재의 강도(强度), 점착재와의 적합성의 관점에서 적절히 선택되고, 본 예에서는 발포 수지 또는 부직포가 가장 바람직한 예시이다. 또한, 양면 테이프(8)에 외력(外力)이 작용한 경우, 기재와 점착재의 계면(界面)에서의 박리가 우려되기 때문에, 기재와 점착재의 친화성이 양호한 것을 선택해야만 하며, 이 점에서 기재와 점착재가 동종(同種) 재료에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 아크릴계 발포체 기재와 아크릴계 점착재를 바람직한 조합으로서 예시할 수 있다. 또한, 양면 테이프(8)는 기재에 대하여 점착재를 도포 또는 압착(壓着) 또는 열융착(熱融着) 또는 함침(含浸)하여 제조되지만, 기재와 점착재를 공압출(共押出)하거나 하여, 상기 기재와 점착재의 계면을 실질적으로 없앨 수도 있다. 점착재의 사용량, 도포 면적 또는 양면 테이프의 사용량, 점착 면적에 대해서는 태양전지 시스템이 받는 풍하중, 지진에 의한 진동 하중을 계산, 상정하여 적절히 결정할 필요가 있다. 이것에 의해, 점착재나 양면 테이 프(8)에 맞닿는 가대 저부(底部)의 면적, 프레임 저부의 면적은 점착재나 양면 테이프(8)를 충분히 점착시킬 수 있도록 설계해야만 한다.
본 예에서는, 일단 고정시킨 가대(2)나 프레임(7)을 방수 시트(40)의 메인터넌스 등을 위해 제거하는 것이 가능하다. 이 때, 예를 들어 가열시킨 전열선을 점착재에 대고, 부분적으로 연화(軟化)시키면서 제거함으로써 비교적 용이한 작업으로 된다. 한편, 접착제에 의해 고정시킬 경우, 접착제는 경화(硬化)되어 있기 때문에 제거 작업이 상당히 곤란해지는 점에 주의해야 한다.
또한, 변형예로서, 도 5에 나타낸 바와 같이 가대를 사용하지 않고 프레임(7)을 양면 테이프(8)에 의해 고정시키는 방법, 즉 평판 형상 태양전지의 적어도 2 변에 상기 태양전지를 유지하는 프레임(7)이 설치되고, 상기 지붕면(4)과 상기 프레임(7)이 점착재를 통하여 고착되어 있는 것도 바람직하다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 가대(2)를 앵커 볼트(6)를 이용하여 지붕면(4)에 고정시키고, 태양전지 모듈(1)에 프레임(7)을 조합한 태양전지 모듈이 볼트(21)에 의해 가대(2)에 고정된 것일 수도 있다.
도 2는 태양전지 모듈(1)의 지붕면(4)으로부터의 높이 및 식물군(3)의 높이를 나타내고 있으며, 태양전지 모듈 수광면의 지붕면으로부터의 평균 높이 b는, 태양전지 모듈의 최저 높이를 b1, 최고 높이를 b2로 한 경우에, 하기 식 2에 의해 표시된다.
b = (b1 + b2) / 2 …(식 2)
또한, 식물군(3)의 지붕면(4)으로부터의 평균 높이 a는, 각 식물 단체(單體) 의 높이의 개수 가중 평균에 의해 규정되는 높이이다. 태양전지 모듈 수광면의 지붕면으로부터의 평균 높이 b는, 식물군의 지붕면으로부터의 평균 높이 a보다 높은 것이 바람직하다. 이것은 식물군에 기인하는 그림자가 태양전지 모듈의 수광면에 발생하여, 태양전지 모듈이 수광 저해를 초래하는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 도 1에 나타낸 가장 근접하는 식물군과 태양전지 모듈의 투영 거리 c는, 하기 식 1을 충족시키는 것이 바람직하다.
c ≥ b - a …(식 1)
이것은, 상기 식 1을 충족시키지 않고 하기 식 3을 충족시키는 것으로 된 경우, 태양전지 모듈에 기인하는 그림자가 식물군에 작용하여, 식물군의 육성 저해를 초래하기 때문이다.
c < b - a …(식 3)
도시하지 않지만, 식물군(3)과 태양전지 시스템(10) 사이나, 식물군(3, 3) 서로의 사이, 태양전지 시스템(10, 10) 서로의 사이에는 메인터넌스 시의 통로로서 사람이 보행 가능한 영역이 유지되어 있으며, 상기 영역에는 단열재나 보습성 재료가 부설되어, 열섬 억제 효과가 부여된다. 단열재로서는, 발포체 예를 들어 발포 스티렌, 발포 에틸렌프로필렌 공중합체, 발포 우레탄 등의 유기물 발포체 및 이들에 금속판, 자외선 차단 도료(塗料), 내광성 재료 등을 부여한 것, 발포 시멘트, 경석(輕石) 등의 무기질 발포체 등을 예시할 수 있고, 더 나아가서는 중공(中空) 시멘트 성형물, 중공 수지 성형물, 단열(斷熱) 블록, 및 공기를 내포하도록 적층된 자갈층 등을 예시할 수 있으며, 또한 보습성 재료로서는, 빗물을 유지하고, 고온 시에 빗물의 기화열에 의해 주위를 실질적으로 냉각시키는 재료로서, 흡수성 폴리머, 연통(連通) 기포 발포체, 공극을 내포하도록 적층된 분말체 등을 예시할 수 있지만, 가격 및 내구성의 관점에서 흙이나 모래가 바람직하다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시예를 도 7에 의거하여 설명한다.
본 실시예의 녹화 태양전지 복합 시스템(S)은, 동일 지붕면(4) 상에 가대(2)를 설치하고 상기 가대 상에 태양전지 모듈(1)을 고정시켜 이루어지는 태양전지 시스템과 식물군이 병설되며, 상기 가대(2)의 적어도 측면과 식물군(3)이 실질적으로 인접한다. 그리고, 가대 측면(20)의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 상기 식물군(3)이 덮도록 설정되고, 태양전지 시스템에 작용하는 풍압력을 식물의 방풍력에 의해 저감시키는 것이다.
본 실시예의 태양전지 시스템(10)과 식물군(3)의 배치는 제 1 실시예의 도 1과 동일하며, 도 7은 가대의 측면 및 가대 측면의 통풍 가능 면적에 대해서 설명하기 위해서 화살표 A 방향으로 본 부분 도면이고, 가대 측면(20)은 태양전지 열(列)의 측면을 나타낸다.
가대(2)는 태양전지 모듈을 고정시키기 위한 의붓자식부나 볼트 구멍 등을 갖는 금속 재료나 시멘트 성형물 등의 강직체 및 가대를 지붕에 고정시키기 위한 의붓자식부나 볼트 구멍 등을 갖는 금속 재료나 시멘트 성형물 등의 강직체이며, 태양전지 모듈을 고정시키기 위해 복수개 또는 복수 종류의 재료를 사용하는 것도 포함된다. 일반적으로는, 막대 형상 재료의 길이 방향으로 태양전지 모듈을 복수개 고정시켜 일 가대에 복수의 태양전지 모듈을 고정시켜 사용할 수 있지만, 본 발 명에서는 일 가대에 일 모듈을 부착시키는 방식도 포함된다.
태양전지 모듈 수광면의 지붕면으로부터의 평균 높이 b는, 상기 제 1 실시예와 동일하게, 식물군(3)의 지붕면으로부터의 평균 높이 a보다 높은 것이 바람직하다. 이것은 식물군에 기인하는 그림자가 태양전지 모듈의 수광면에 발생하여, 태양전지 모듈이 수광 저해를 초래하는 것을 방지하기 위함이다.
상술한 바와 같이, 일반적으로 가대는 막대 형상 재료를 사용하여 구성하기 때문에, 가대 측면(20)은 통풍 가능 상태이고, 본 실시예에서는 이 면적을 통풍 가능 면적이라고 부른다. 한편, 가대 측면의 일부 또는 전부가 판재(板材) 등으로 구성되어 통풍 불가능할 경우에는, 가대 측면 면적의 일부가 통풍 가능 면적으로 된다. 도 8 중에 나타낸 통풍 방향에 수직인 방향으로도 통풍은 가능하지만, 가대가 막대 형상 재료일 경우, 가대 측면 측의 통풍 가능 면적이 더 크고, 본 발명이 착안하는 면으로 된다. 태양전지 시스템은, 태양전지 모듈 상면을 통과하는 바람에 의해 발생하는 부압력을 정량적으로 상정하고, 비산(飛散)을 방지할 수 있는 강도로 지붕에 고정시키도록 설계 및 시공된다. 그러나, 가대 측면 방향의 통풍에 의해 발생하는 풍압력은 정량적으로 상정하기 어렵고, 안전율을 보다 고려한 강고한, 즉 고가의 태양전지 시스템의 고정 설계 및 시공으로 되어 경제적으로 문제가 된다. 이것을 해결하는 방법으로서, 가대 측면을 판재로 덮어 통풍 가능 면적을 저감시키는 것을 예시할 수 있지만, 이하의 3 가지 문제가 있다. (1) 가대 중량이 증가하여, 지붕 내하중(耐荷重) 상의 문제가 발생할 가능성이 있다. (2) 가대가 고가로 된다. (3) 태양전지 모듈과 지붕 사이의 공기가 고온으로 되어, 옥내(屋 內)의 냉방 부하가 증가한다. 본 실시예에 의하면, 식물군, 단열재, 보습재를 가대 측면에 인접 배치하거나, 또는 이들을 통풍 가능 면적의 절반 이상을 덮는 상태로 배치함으로써, 가대 측면 방향의 통풍에 의해 발생하는 풍압력의 문제는 해결하는 것이 가능해진다.
또한, 도시하지 않지만, 식물군(3)과 태양전지 시스템(10) 사이나, 식물군(3, 3) 서로의 사이, 태양전지 시스템(10, 10) 서로의 사이에는 상술한 제 1 실시예와 동일하게 단열재나 보습성 재료가 부설되어, 열섬 억제 효과가 부여되지만, 이들 단열재나 보습성 재료의 지붕면으로부터의 높이는 태양전지 모듈보다 낮게, 또한 태양전지 시스템의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 덮도록 설정되고, 태양전지 시스템에 작용하는 풍압력을 이들 단열재나 보습성 재료의 방풍력에 의해 저감시킬 수 있도록 구성되어 있다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시예를 도 8 내지 도 10에 의거하여 설명한다.
본 실시예의 녹화 태양전지 복합 시스템(S)은, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 태양전지 모듈(1)을 고정시키기 위한 가대(2)가 지붕면(4)에 대하여 점착 테이프(80)에 의해 고정되어 있는 동시에, 와이어(9)에 의해 탈락이 방지되어 있다. 구체적으로는, 상기 와이어(9)는 상기 가대(2)의 지붕면(4)에 대하여 평행하게 존재하는 공극(22a)을 통하여 배치되어 있고, 이것에 의해 태풍시나 지진시에도 태양전지 모듈(1)의 지붕 주위로의 탈락을 보다 확실하게 방지한다.
가대(2)는 가대 레일(23) 및 대좌(22)를 포함하고, 이 가대(2)에 태양전지 모듈(1)이 적재된다. 대좌(22) 상에 가대 레일(23)이 볼트에 의해 고정되고, 그 가대 레일(23) 상에 태양전지 모듈(1)이 적재된다. 이 때, 하지(下地)의 불륙(non-landing), 즉 지붕면(4)과 최하층에 위치하는 가대 레일(23) 사이가 충분히 접촉하지 않는 상태의 영향에 의해 가대 레일(23)의 평행도를 확보할 수 없는 상황을 피하기 위해 적시에 경질(硬質) 고무로 이루어지는 시트편을 스페이서로서, 가대 레일(23)과 대좌(22) 사이에 삽입하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 전지(電池) 패널(5) 및 가대 레일(23) 등의 하중의 불균일한 분포에 의한 일부 대좌(22)로의 집중 하중이 경감되고, 안정된 가대(2)의 지붕면(4)으로의 고정이 가능해진다.
상기 대좌(22)에 설치된 공극(22a)에 와이어(9)를 통과시키고, 그 양단을 옥상 녹화 시스템(30)의 식물군(3)을 구성하는 식재 유닛(31)의 외주부와 같은 지붕면(4) 상의 중량물의 적절한 개소에 고정시킨다. 와이어 개수는 가대 레일(23)의 길이당 그 길이 방향과 직교하는 방향으로 복수개 설치할 수 있지만, 튼튼한 와이어의 경우는 레일(23) 양단의 대좌(22)의 공극(22a)에 1 개씩의 2 개에 의해 외팔보(cantilever) 없이 안정되어 있으면 충분하며, 레일(23) 중앙의 대좌(22)의 공극(22a)에 통과시키는 것이면 1 개라도 된다.
중량물은, 상기 식재 유닛(31) 이외에, 콘크리트 또는 금속 덩어리 등으로 이루어지는 것일지라도, 상기 와이어(9)의 양단에 배치되고, 그 자중(自重)에 의해 태풍시나 지진시에 가대(2)가 이동하거나 파괴되어 태양전지 모듈(1)의 탈락을 방지할 수 있는 것이면 된다. 일반적으로, 건물의 내하중은 180 ㎏/㎡ 이하이며, 상기 중량물, 가대(2) 및 태양전지 모듈(1)의 총중량으로서는, 건물 지붕면의 총면적에 상기 내하중을 곱한 중량 이하로 설정할 필요가 있다. 한편, 태양전지 모듈(1) 의 탈락 방지를 위해서는, 상기 총중량으로서, 가대 총면적에서 받는 파열 하중의 10 % 이상의 중량을 확보할 필요가 있다. 상기 와이어(9)는 지붕면(4) 상에 설치된 중량물에 고정되기 때문에, 지붕면(4)의 방수층을 손상시킬 필요가 없고, 방수층의 보수(補修) 공사가 발생하지 않기 때문에 경제적이다.
옥상 녹화 시스템(30)은 열섬 대책으로서 빌딩 옥상 일면을 식물로 덮는 시스템이며, 직사(直射) 태양광의 차폐 효과에 의해 빌딩 옥상의 콘크리트 축열(蓄熱)을 방지할 수 있고, 미관도 우수한 시스템이다. 또한, 녹음(綠陰)이 적은 도시에서 옥상 녹화 시스템은 환경 친화적인 공간을 제공한다. 옥상 녹화 시스템(30)은 식물군(3)으로 이루어지며, 보다 구체적으로는 토양과 식물을 조합한 식재 유닛(31)을 지붕면 상에 복수 나열하여 구성된다. 식물군(3)의 식물에 대해서는 상술한 제 1 실시예의 경우와 동일하다.
식재 유닛(31)은 일반적으로 태풍시에 비산되지 않도록 4 개의 코너가 부착 도구에 의해 지붕면(4) 상에 고정되어 있고, 또한 복수개의 식재 유닛(7)이 일체화된 구조로 되어 있다. 따라서, 일체화된 식재 유닛(7)을 상기 중량물로서 사용할 수 있어, 3O kg/㎡ 내지 6O kg/㎡의 중량을 확보할 수 있고, 또한 중량물로서 옥상 녹화 시스템을 사용하는 것은 새롭게 중량물을 준비할 필요가 없기 때문에 공사용 자재의 저감에 직결되어 경제적이기도 하다.
와이어(9)로서는, 일본공업규격 JIS G 3549에 기재된 구조용 와이어 로프가 강도 및 내구성의 면에서 바람직하다. 또한, 이 와이어(9)는 강하게 인장될 필요는 없으며, 느슨함이 없는 상태로 양단이 고정되어 있으면 된다. 이 와이어(9)를 사용하는 목적은, 점착 테이프에 의해 고정되어 있는 대좌가 예측할 수 없는 원인에 의해 그 고정 강도가 현저하게 저하된 경우, 태풍시의 가대 탈락을 방지하기 위함이다.
태양전지 모듈(1)은 가대 레일(23) 상에 볼트에 의해 고정시켜 부착된다. 태양전지 모듈(1)의 설치 각도는 풍하중의 경감을 위해 수평면에 대하여 10 도 이하인 저(低)각도가 바람직하다. 또한, 태양전지 모듈(1) 표면은 끊임없이 먼지 등의 퇴적의 영향을 받기 때문에, 강우(降雨)에 의해 자연스럽게 이들이 씻겨내려 청소 등의 메인터넌스가 불필요하여, 1 도 이상의 설치 각도로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 저각도에 의한 풍하중의 저감과, 강우에 의한 자연스러운 세정 효과를 함께 달성할 수 있는, 2 도 내지 8 도의 설치 각도가 가장 바람직하다. 태양전지에 대해서는 상술한 제 1 실시예와 동일하다.
대좌(22)는 공극(22a)을 갖는 구조로 되어 있다. 이 공극(22a)은 태양전지 모듈(1)의 경사 방향으로 개구하도록 부착시키는 것이 와이어(9)에 의한 돌풍(突風) 시의 풍하중에 대한 예비적인 강도 확보의 점에서 바람직하다. 대좌(22)의 하면(下面)은 지붕면(4)에 점착 테이프(80)에 의해 고정되고, 그 상면에는 볼트에 의해 가대 레일(23)이 고정된다. 즉, 대좌(22)는 가대 레일(23)을 지붕면(4)에 고정시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 대좌(22)의 표면 처리로서 일본공업규격(JIS)에 준거한 도포막 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다. 대좌(22)의 점착 테이프(80)가 점착되는 표면은, 그 점착 강도 및 그 점착 강도의 장기 내후성에 크게 영향을 주기 때문에, 클리어 코팅 처리한 것인 것이 바람직하다. 상기 대좌(22)는 건축기 준법에 의거한 태양전지 모듈(1) 및 가대(2)를 포함하는 태양전지 시스템 전체의 파열 하중을 담보(擔保)하는 점착 강도를 확보하기 위한 지붕면(4)과의 점착 면적이 그 개수에 대좌(22)의 하면 면적을 곱한 면적으로 확보되어 있을 필요가 있다. 또한, 대좌(22)의 재료로서는, 구조 강도와 장기 내후성을 확보할 수 있는 것으로서, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 용융 아연 도금 강재, 고강도 플라스틱이 있지만, 알루미늄이 가공성이나 경제적으로 가장 바람직하다. 본 발명에 사용하는 대좌(22)는, 상술한 와이어(9)에 의한 탈락 방지 기능을 발휘하기 위해, 공극(22a)을 갖는 구조로 되어 있지만, 이 공극의 단면(斷面)으로서는 작업의 용이성, 비용 및 점착 강도의 점에서 저변(底邊)이 길고, 면적이 10 ㎠ 이상인 사다리꼴 형상으로 하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 공극은 이것에 한정되지 않아, 와이어나 접착 테이프를 고정시킬 수 있는 고정부이면 되고, 위쪽으로 개방되어 있는 오목한 홈 등일 수도 있다.
지붕면(4)에는 방수 처리로서는 아스팔트 방수층(41)이 설치되어 있고, 이 방수층(41)은 지붕면의 표면에 강고하게 형성될 필요가 있다. 상기 아스팔트 방수층(41)의 상면에는 PET로 이루어지는 시트층(42)이 부틸계 접착제를 이용하여 일면에 강고하게 접착되어 있고, 또한 플라즈마 처리하여 형성되는 것이 바람직하다. 이 플라즈마 처리는 상기 점착 테이프의 지붕면(4)으로의 점착 강도를 확보하기 위해 바람직하게 실시된다. 또한, 점착 강도를 확보하는 관점에서는, 그 이외의 처리가 실시되어 있어도, 또는 다르거나 부가적인 최표면이 형성되어 있어도 상관없다.
점착 테이프(80)는 아크릴계, 난연(難燃) 아크릴계, 합성고무계에서 선택되는 적어도 하나로 이루어지고, 접착 강도 및 내후성의 점에서 아크릴계가 바람직하다. 또한, 점착 테이프의 두께는 기재의 두께에 따라 선정할 수 있으며 5 ㎜ 이하이지만, 점착 강도 확보 및 경제성의 관점에서 0.8 내지 2 ㎜가 특히 바람직하다. 전형적인 구조로서는, 상기 시트층(42)에 압출 성형된 알루미늄제 대좌(22)가 이 점착 테이프(80)에 의해 강고하게 고정된다. 점착 테이프(80)는 점착 시의 면압(面壓)을 적시에 가할 필요가 있다.
본 실시예에 따른 녹화 태양전지 복합 시스템(S)의 구체적인 실시예를 나타내면, 이하와 같이 된다.
빌딩 옥상의 대략 수평인 지붕면(4)은 아스팔트 방수층(41)이 강고하게 형성되어 이루어지고, 또한 상기 아스팔트층(1)의 상면에는 PET로 이루어지는 시트층(42)이 부틸계 접착제를 이용하여 일면에 강고하게 접착되며, 또한 최표면은 플라즈마 처리하여 형성된다. 이 플라즈마 처리는 점착 테이프(80)의 접착 강도를 확보하기 위한 것이다.
먼저, 두께가 1 ㎜인 난연 아크릴계 점착 테이프(80)를 이용하여, 상기 시트층(42)에, 와이어(9)를 통과시키는 공극을 갖고, 압출 성형되어 클리어 코팅 표면 처리된 알루미늄제 대좌(22)가 이 점착 테이프(80)에 의해 강고하게 고정된다. 점착 테이프(80)는 지붕면(4)으로의 점착 시에 대좌(22) 상으로부터 면압을 가하여 점착된다. 이 대좌(22)를 태양전지 모듈(1)의 경사면 방향으로 개구부를 향하게 하는 방향으로 부착시킨다. 또한, 이 대좌(22)의 지붕면(4)에 접하는 면은, 건축 기준법에 의거한 파열 하중을 담보하는 강도를 확보하기 위한 접착 면적으로서 20O ㎠로 하고 있으며, 상기 점착 테이프(80)가 효과적으로 점착에 기여하는 유효 접착 면적으로서 50 %로서 설계되어 있다.
다음에, 대좌(22)의 상면에는 볼트에 의해 가대 레일(23)이 고정된다. 이 때, 불륙의 영향을 완화시키고 가대 레일(23)의 평행도를 확보하기 위해 경질 고무로 이루어지는 시트편을 스페이서로서, 가대 레일(23)과 대좌(22) 사이에 필요에 따라 삽입한다. 이어서, 상기 대좌(22)의 공극(22a)에 와이어(9)를 통과시키고, 그 양단을 옥상 녹화 시스템(30)의 식물군(3)을 구성하고 있는 연결된 식재 유닛(31)의 외주부의 적절한 개소에 고정시킨다. 와이어 개수는 가대 레일(23)의 길이당 4개가 설치되어 있다. 그 후, 상기 가대 레일(23) 상에 태양전지 모듈(1)을 적재한다. 본 구체적인 예에 의해, 방수층으로의 영향이 없고, 또한 경제적으로 가대의 탈락 방지 기능이 달성된다.
그 이외의 실시예로서는, 상기 가대 레일의 대좌(22)로의 볼트에 의한 고정 후, 와이어(9)를 공극(22a)에 통과시키기 전에, 또한 일부의 상기 대좌(22)의 공극(22a)을 통과시킨 접착 테이프(81)의 양단을 지붕면(4)에 접착 고정시키는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 방수층으로의 영향이 없고, 또한 경제적으로 가대의 탈락 방지 기능이 달성된다. 접착 테이프(81)는 아크릴계, 난연 아크릴계, 합성고무계에서 선택되는 적어도 하나로 이루어지며, 부틸계, 에폭시계 등의 접착재가 그 편면(片面) 도포되어 이루어지는 테이프이다. 또한, 알루미늄이나 용융 아연 도금된 금속판 편면의 적어도 양단에 상기 점착 테이프 또는 상기 접착재를 점착시킨 것을 이용할 수도 있다. 그 이외에, 와이어를 사용하지 않고, 그 대신에 접착 테이프를 사용한 것도 바람직한 실시예이다.
이상으로 하여 이루어지는 본 발명에 의하면, 동일 지붕면 상에 태양전지 시스템과 식물군을 병설하는 녹화 태양전지 복합 시스템에 있어서, 식물군의 그림자에 의한 태양전지의 발전 저해를 방지할 수 있다.
또한, 태양전지의 그림자에 의한 식물군의 발육 저해를 방지할 수 있다.
또한, 가대 측면 방향의 통풍에 의해 발생하는 풍압력의 문제를 해결하여 저렴한 가대를 제공할 수 있다.
Claims (27)
- 동일 지붕면 상에 태양전지 시스템과 식물군(植物群)을 병설(倂設)하는 시스템에 있어서,태양전지 모듈 수광면(受光面)의 지붕면으로부터의 평균 높이가 식물군의 평균 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 녹화(綠化) 태양전지 복합 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 식물군의 지붕면으로부터의 평균 높이를 a, 상기 태양전지 모듈의 지붕면으로부터의 평균 높이를 b, 가장 근접하는 상기 식물군과 상기 태양전지 모듈의 투영(投影) 거리를 c라고 했을 때, 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.c ≥ b - a …(식 1)
- 제 2 항에 있어서,상기 가장 근접하는 상기 식물군과 상기 태양전지 모듈 사이, 및/또는 태양전지 모듈 사이, 및/또는 식물군 사이에 단열재 및/또는 보습성 재료를 부설(敷設)한 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 3 항에 있어서,상기 단열재가 지붕면과 단열재 표면 사이에 공극(空隙)을 갖는 시멘트질(質) 성형체인 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 3 항에 있어서,상기 보습성 재료가 흙, 모래 및 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 식물군이 저목(低木) 및/또는 풀인 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 동일 지붕면 상에 태양전지 시스템과 식물군을 병설하는 시스템에 있어서,상기 식물군과 상기 태양전지 시스템이 상대(相對)하는 적어도 한 쌍 사이에 사람이 보행 가능한 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 7 항에 있어서,상기 사람이 보행 가능한 영역에 단열재를 부설한 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 단열재가 흙, 모래 및 이들의 혼합물, 지붕면과 단열재 표면 사이에 공극을 갖는 시멘트질 성형체인 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 9 항에 있어서,상기 단열재의 지붕면으로부터의 높이가 태양전지 모듈보다 낮은 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 동일 지붕면 상에 가대를 설치하고 상기 가대 상에 태양전지 모듈을 고정시켜 이루어지는 태양전지 시스템과 식물군을 병설하는 시스템에 있어서,상기 가대의 적어도 측면과 식물군이 실질적으로 인접하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 11 항에 있어서,상기 식물군의 평균 높이가 상기 태양전지 수광면의 평균 높이보다 낮고, 또한 가대 측면의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 식물군이 덮는 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 근접하는 식물군과 태양전지 모듈 사이, 및/또는 태양전지 모듈 사이, 및/또는 식물군 사이에 단열재를 부설하고, 또한 상기 단열재의 지붕면으로부터의 높이가 태양전지 모듈보다 낮으며, 상기 단열재가 상기 태양전지 시스템의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 덮는 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 근접하는 식물군과 태양전지 모듈 사이, 및/또는 태양전지 모듈 사이, 및/또는 식물군 사이에 보습성 재료를 부설하고, 또한 상기 보습성 재료의 지붕면으로부터의 높이가 태양전지 모듈보다 낮으며, 상기 보습성 재료가 상기 태양전지 시스템의 통풍 가능 면적의 절반 이상을 덮는 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 태양전지 시스템이 평판 형상 태양전지의 적어도 2 변에 상기 태양전지를 유지하는 프레임을 설치하고, 상기 지붕면과 상기 프레임을 점착재(粘着材)를 통하여 고착(固着)하여 이루어지는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 태양전지 시스템이 평판 형상 태양전지의 적어도 2 변에 상기 태양전지를 유지하는 프레임 및 상기 프레임이 고정된 가대를 설치하고, 지붕면과 상기 가대를 점착재를 통하여 고착하여 이루어지는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,상기 점착재가 기재(基材)의 양면에 설치되어 이루어지는 것인 녹화 태양전 지 복합 시스템.
- 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 점착재의 주성분이 부틸 수지 또는 아크릴 수지인 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 태양전지 시스템에, 지붕면 상에 태양전지 모듈을 고정시키기 위한 가대를 설치하는 동시에, 상기 가대를, 지붕면에 대하여 점착 테이프에 의해 고정시키고, 또한 와이어에 의해 탈락이 방지되도록 이루어지며, 상기 와이어는 상기 가대에서의 지붕면에 대하여 평행하게 존재하는 공극을 통하여 배치되어 있는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 19 항에 있어서,상기 와이어의 양단을 상기 지붕면 상의 중량물에 고정시켜 이루어지는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 20 항에 있어서,상기 중량물이 상기 식물군을 구성하는 식재(植栽) 유닛인 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,상기 가대를 지붕면에 점착 테이프에 의해 고정시킨 후, 상기 와이어를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 와이어의 양단을 중량물에 고정시켜 이루어지는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 태양전지 시스템에, 지붕면 상에 태양전지 모듈을 고정시키기 위한 가대를 설치하는 동시에, 상기 가대를 지붕면에 대하여 점착 테이프에 의해 고정시키고, 또한 접착 테이프에 의해 탈락이 방지되도록 이루어지며, 상기 접착 테이프는 상기 가대에 존재하는 공극을 통과하고 있는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 23 항에 있어서,상기 접착 테이프의 양단을 상기 지붕면에 접착(接着) 고정시켜 이루어지는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,상기 가대를 지붕면에 점착 테이프에 의해 고정시킨 후, 상기 접착 테이프를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 접착 테이프의 양단을 지붕면에 접착 고정시켜 이루어지는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,또한, 상기 가대에 존재하는 공극을 통과한 접착 테이프에 의해 가대가 탈락이 방지되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 녹화 태양전지 복합 시스템.
- 제 26 항에 있어서,상기 가대를 지붕면에 점착 테이프에 의해 고정시킨 후, 상기 접착 테이프를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 접착 테이프의 양단을 지붕면에 접착 고정시키며, 다음에, 상기 와이어를 가대의 공극에 통과시키고, 또한 상기 와이어의 양단을 중량물에 고정시켜 이루어지는 녹화 태양전지 복합 시스템.
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