KR20080004031U - 건축물을 이용한 풍력발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건축물을 이용한 풍력발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고층건축물의 수직벽면을 이용하여 풍력발전하는 시스템에 관한 것이다.

본 고안의 요지는 건축물의 벽면을 활용하여 수집된 바람을 덕트를 통해풍속을 증가시켜 발전하거나 또는 고층 건물에 형성된 통풍로와 통풍로 양측부에 온실형태의 집열공간을 만들어 공기순환방식을 이용하여 풍속을 증가시켜 발전하는 것으로서, 이의 구조는 중층부 덕트에 비해 직경이 작은 상층부 및 발전부 덕트에 축열재를 사용하여 공기의 상승속도를 증가시키거나 또는 건물의 통풍로 및 통풍로 양측의 집열 공간으로 유입된 공기의 풍속을 증가시켜 발전하는 것으로서, 이는 구조가 간단하고 계속적으로 풍력발전을 할 수 있어 매우 실용적이고 경제적인 효과가 있는 것이다.

풍력발전 시스템, 덕트, 축열재,

Description

건축물을 이용한 풍력발전시스템{A Wind Power Plant System used a Building}

본 고안은 고층 건축물의 벽면에 부는 바람을 이용한 풍력발전시스템에 관한 것이다.

종래의 풍력발전시스템은 구조가 복잡하고 고장이 많이 발생함으로서 투자비에 비해 생산효율이 낮은 문제점이 있어, 이를 해결하고자 고층건축물의 벽면을 이용한 풍력발전시스템을 안출한 것이다.

본 고안은 건축물의 벽면을 이용한 풍력발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고층 건축물의 벽면으로 부는 바람을 이용한 풍력 발전시스템에 관한 것이다.

최근들어 고층건축물의 옥상에서 풍력을 이용하는 친환경적인 방식에 의해 전기를 생산하는 발전 시스템을 많이 연구하고 있으나, 상기 시스템은 대체로 구조가 복잡하고 고장이 많이 발생하며 특히 투자비에 비해 생산효율이 떨어지는 등의 문제점이 많이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 이의 고안요지는 덕트를 이용하는 방식과 통풍로 및 집열공간을 이용하는 방식에 의한 발전 시스템에 관한 것인 바, 덕트를 이용하는 방법으로는 직경이 작은 상층부 덕트(2)와 발전실 덕트(3)의 외면에는 동일한 축열재(4)를 도포함으로서 상기 상층부 덕트(2)와 발전실 덕트(3)의 내부온도가 중층부용 덕트(1)의 내부온도보다 높도록 하고 덕트실의 좌우 양측에 돌출된 형태의 바람 유입실을 형성하고 각 바람 유입실의 처마형상은 덕트실 쪽이 높은 경사형으로 하며 또한 상기 덕트는 중층부 이상 부분에만 설치하되 중층부 덕트실의 전면과 좌우 측면에는 개구부를 형성하고 상층부 덕트실과 발전용 덕트실은 전면과 좌우 측면을 밀폐형 구조로 하며, 또한 건물의 통풍로와 통풍로 양측부에 흡열공간을 형성하되 이 흡열공간의 투명 유리창을 통해 흡수한 태양열을 이용하여 더운 공기의 상승기류를 이용하여 풍력발전을 하는 방식이다.

본 고안은 여러 방향에서 건축물쪽으로 부는 바람을 모아서 풍속을 증가시켜 풍력발전을 하는 시스템으로서, 이의 특징은 덕트내의 상하부의 온도와 기압차에 의해 덕트내로 유입되는 바람의 상승속도를 증가시키거나 또는 건물에 형성된 통풍로 및 통풍로 양측에 형성된 흡열공간을 통해 효율적으로 풍력발전을 할수 있게 한 것으로, 이는 양방향 또는 편방향으로 부는 바람을 모두 이용할 수 있어 매우 친환 경적이고 고효율적인 발전시스템일 뿐만 아니라 구조가 간단하고 고장 발생이 대폭 감소됨으로서 매우 실용적이고 경제적인 효과가 있는것이다.

본 고안은 고층 건물쪽으로 임의방향에서 불어오는 바람을 모아서 덕트를 통과시키되 덕트내의 상부측과 하부측의 온도와 기압차에 의해 상승기류가 형성되어 상부로 갈수록 풍속이 빨라지게 하거나 또는 건물에 형성된 수평형의 통풍로 및 통풍로 양측의 집열공간의 공기순환방식을 이용하여 효율적으로 풍력발전을 할 수 있게 하는 시스템에 관한 것이다.

도1은 덕트부분의 구분평면도로서 1a는 하층부 평면도, 1b는 중층부 평면도, 1c는 상층부 평면도, 1d는 발전실 평면도이고,도2는 바람이 덕트실 쪽으로 유입되는 바람 통로를 표시한 건축물의 입면도이며, 도3은 본 고안을 설치한 건축물의 단면도이고 도4는 통풍로와 집열공간을 형성한 별도 실시예의 평면도이고, 도5는 도4의 입면도이며 도6은 도4의 단면도이다.

이를 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 고안의 고층 건물은 20층이상(높이가 50m이상)되는 건축물로서, 상기 건축물의 저층부와 증층부 및 고층부는 건물의 총 층수에서 각각 1/3씩으로 구분하고 발전실은 건물의 옥상부분에 설치되는 구조이다. 또한 덕트가 설치되는 위치로는 건축물(50)의 후측중심부의 요입형태로 된 지점이 적합하고 하층부 덕트실(5), 중층부 덕트실(6), 상층부 덕트실(7) 및 발전부 덕트실(8)을 수직방향으로 동일한 크기로 형성하되 상기 각 덕트실(5,6,7,8)의 벽면에는 내부온도를 상승시키기 위하여 액상축열재(9)를 도포하고, 상기 하층부 덕트실(5), 중층부 덕트실(6), 상층부 덕트실(7) 및 발전부 덕트실(8)의 좌우양측에는 상,하 동일한 구조로 된 하층부 바람유입실(10)과 중층부 바람유입실(11)을 수직방향으로 형성하되 하층부 바람유입실(10)과 중층부 바람유입실(11)이 상기 각 덕트실(5,6,7,8)보다 앞쪽으로 약간 돌출된 구조로 하고, 상기 각 바람 유입실(10,11)의 처마형상은 덕트실(5,6,7,8)쪽의 처마는 높고 반대쪽처마로 갈수록 낮은 경사형 처마(10a,11a,12a,13a)를 형성함으로써 외부 바람을 덕트실(5,6,7,8)쪽으로 모으기 쉽도록 하며, 또한 건축물(50)의 하층부 덕트실(5)에는 덕트를 설치하지 않고 중층부 덕트실(6)과 상층부 덕트실(7) 및 옥상의 발전부 덕트실(8)에만 덕트를 연통되게 설치하되 중층부 덕트실(6)의 전면과 좌우측면에는 개구부(14)를 형성하고 상층부 덕트실(7)과 발전부 덕트실(8)의 전면과 좌우측면은 개구부가 없는 밀폐형 구조로 형성하고, 또한 상기 각 덕트실에 설치되는 덕트의 구조에 있어서 중층부용 덕트(1)가 상층부용 덕트(2)및 발전부용 덕트(3)에 비해 단면적이 크고, 대신에 상층부용 덕트(2)와 발전부용 덕트(3)의 외면에는 축열재(4)를 사용함으로서 상기 상층부용 덕트(2)와 발전부용 덕트(3)의 내부온도가 중층부용 덕트(1)의 내부온도에 비하여 높도록 한다.

그리고 바람이 많이 부는 곳에 위치한 고층건축물에 수평 방향으로 통풍로(31)을 형성하되 이 통풍로(31)의 바람 유입구(32)는 넓고 발전실(40)쪽으로 갈수록 차츰 좁혀지고 발전실(40)뒤쪽의 바람 유출구(33)는 아주 좁게 설치한 구조로 한다. 아울러 상기한 통풍로(31)의 양측에 온실 형태로 된 집열공간(34)를 형성하 되 이 집열공간(34)의 측면에는 보온용의 투명유리창(35)을 설치하고 또한 집열공간(34)의 상부 일측에는 온풍유출구(36)를 만들고 상기 집열공간(34)의 하부 일측에는 냉풍 유입구(37)을 형성한 구조이다.

본 고안의 실시예는 다음과 같다.

본 고안은 주로 20층(높이로 50m) 이상되는 고층 아파트나 빌딩등의 고층 건축물(50)에 설치되는 엘리베이트실의 측부(주로 후측부)의 움푹 들어간 위치에 각 덕트실(5,6,7,8)을 수직형으로 설치하고, 상기 하층부 및 중층부 덕트실(5,6)의 좌우양측에 설치되는 바람유입실(10,11)은 상기 덕트실(5,6,7,8)에 비하면 전면으로 약간 돌출되게 함으로서 임의의 방향에서 건축물(50)쪽으로 부는 바람을 모두 덕트실(5,6,7,8)속으로 유입하기 쉽도록 하며 하층부 덕트실(5)에는 바람의 유입통로가 많으므로 덕트를 별도로 설치할 필요가 없고 중층부덕트실(6)부터 덕트를 설치하되 중층부덕트실(6)의 전면과 좌우 측면에 형성한 개구부(6a)를 통해 바람이 쉽게 중층부덕트실(6)쪽으로 유입되도록 하며 또한 중층부용 덕트(1)는 상층부 및 발전부용 덕트(2)(3)에 비하여 단면적이 크고, 또 상층부용 덕트(2) 및 발전부용 덕트(3)의 외부에는 축열재(4)로 도포함으로서 중층부덕트(1)를 통해 유입된 바람이 각 덕트(1,2,3)내부의 온도 및 기압차에 의해 상부로 갈수록 풍속이 증가되어 덕트 상단부에서는 풍력발전에 적합한 풍속(10m/s 이상)을 갖게 되고, 이에 따라 지속적으로 고효율의 풍력발전을 할수 있게 되는 것이다. 그리고 건축물의 구조와 크기에 따라 풍력발전기를 다수를 설치할 수도 있다.

또한 통풍로(31) 및 집열공간(34)을 이용한 풍력발전시스템은 바람이 많이 불지 않는 시기에 지속적으로 풍력을 발전하기 위하여 고안한 것으로서, 이는 고층 건축물(50)에 수평방향으로 형성되는 통풍로(바람 통로)(31)와 한낮의 태양열을 모으는 집열공간(34) 내에서는 태양열에 의해 실내공기가 가열하게 되고 가열된 더운바람이 온풍 유출구(36)를 통해 집열 공간(34)에서 빠져나가고 대신에 냉풍 유입구(37)를 통해 찬바람이 집열 공간(34)속으로 유입됨으로써 공기의 온도차에 의해 기압이 상승하고 아울러 밀도가 증가함으로서 바람의 속도가 풍력발전에 적합한 속도(10m/초)가 됨으로서 지속적으로 고효율의 풍력발전을 할수 있게 되는 것이다. 뿐만 아니라 건축물의 구조와 크기에 따라 풍력발전기를 다수로 설치할 수도 있다.

도1은 도1의 덕트부분의 구분평면도로서,

1a는 하층부평면도

1b는 중층부평면도

1c는 상층부평면도

1d는 발전실평면도

도2는 바람의 유입 통로를 표시한 건축물의 입면도

도3은 본 고안을 설치한 건축물의 단면도

도4는 통풍로와 집열공간을 형성한 별도 실시예의 평면도

도5는 도4의 입면도

도6은 도4의 단면도

※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

1-중층부용 덕트 2-상층부용 덕트 3-발전부용 덕트 4-축열재

5-하층부 덕트실 6-중층부 덕트실 6a-개구부 7-상층부 덕트실

8-발전부덕트실 9-액상축열재 10-하층부 바람유입실

11-중층부 바람유입실 10a,11a,-처마 14-개구부

31-통풍로 32-바람 유입구 33-바람 유출구 34-집열공간

35-투명유리창 36-온풍유출구 37-냉풍유입구 40-발전실

50-건축물

Claims (4)

1. 고층건축물(50)에 하층부 덕트실(5), 중층부 덕트실(6), 상층부 덕트실(7) 및 발전부 덕트실(8)을 설치하되 상기 각 덕트실(5,6,7,8)의 벽면에는 액상축열재(9)를 도포하고, 상기 하층부 덕트실(5), 중층부 덕트실(6), 상층부 덕트실(7) 및 발전부 덕트실(8)의 좌우측에 하층부 바람유입실(10), 중층부 바람유입실(11)을 수직으로 형성하되 상기 각 바람 유입실(10,11)의 처마형상은 경사형 처마(10a,11a)로 형성함을 특징으로 하는 건축물을 이용한 풍력발전시스템
2. 중층부용 덕트(1)가 상층부용 덕트(2) 및 발전부용 덕트(3)에 비해 단면적이 크고, 상층부용 덕트(2)와 발전부용 덕트(3)의 외면에는 축열재(4)로 도포함을 특징으로 하는 건축물을 이용한 풍력발전시스템
3. 고층건축물에 수평 방향으로 형성한 통풍로(31)의 바람 유입구(32)는 넓고 바람 유입구(32)의 후측에는 발전실(40)을 설치하고 발전실(40)후측에는 바람 유출구(33)를 설치함을 특징으로 하는 건축물을 이용한 풍력발전시스템
4. 고층건축물(50)에 형성된 통풍로(31)의 양측에 집열공간(34)를 형성하고 집열공간(34)의 측면에는 보온용의 투명유리창(35)을 설치하고 집열공간(34)의 상부 일측에는 온풍유출구(36)를 만들며, 하부 일측에는 냉풍 유입구(37)을 형성함을 특 징으로 하는 건축물을 이용한 풍력발전시스템

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