KR20180088863A

KR20180088863A - 태양 차광 모듈, 유리 구조물, 건물, 및 태양 차광 모듈의 작동 방법

Info

Publication number: KR20180088863A
Application number: KR1020187018337A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 마르티누스 페트루스 데 리더; 샘 킨; 루카스 요하네스 코르넬리스 코우터스; 잡 레오나르두스 네퍼스
Original assignee: 솔라스윙 에너지 비.브이.
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2016-11-28
Publication date: 2018-08-07
Also published as: CN108884701A; US20180320382A1; EP3380695A1; CN108884701B; NL2015879B1; US10738473B2; WO2017091077A1; CA3008364A1

Abstract

본 발명은 직사광선을 차광하기 위한 태양 차광 모듈(1)에 관한 것으로, 최대 차광은, 태양을 따르기 위한 태양 추적 시스템(7)에 의해 움직이는, m x n 배열의 차광 패널(5)을 제공함으로써 높은 방해받지않는 조망 요인이 얻어진다. 본 발명은 또한 이를테면 건물의 정면 또는 지붕의 부분으로서 본 발명에 따른 하나 이상의 태양 차광 모듈(1)이 제공되는 유리 구조물 및 건물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 차광 패널(5)의 법선 지점이 태양을 향하도록 차광 패널(5)의 위치를 제어하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 태양 차광 모듈(1)을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

태양 차광 모듈, 유리 구조물, 건물, 및 태양 차광 모듈의 작동 방법

본 발명은 직사광선을 차광하기위한 태양 차광 모듈 및 하나 이상의 태양 차광 모듈을 포함하는 건물의 정면, 지붕 및 고속도로를 따라 설치된 방음벽과 같은 유리 구조물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 하나 이상의 태양 차광 모듈을 포함하는 건물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 태양 차양 모듈을 작동시키는 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 차광 모듈은 통상적으로 종축을 중심으로 회전할 수 있는 수직 또는 수평 블라인드를 포함하 되, 바람직하게는 모든 직사광선이 블라인드에 의해 차단되도록 블라인드가 위치되도록 한다.

그러나, 예를 들어 건물의 정면에서 사용될 때의 수직 및 수평 블라인드의 단점은 블라인드가 많은 방향으로 관찰자의 시야를 방해한다는 것이다. 즉, 방해받지 않는 조망요인(view factor)은 상대적으로 낮다. 즉, 블라인드는 간접 조명의 대부분을 차단한다.

방해받지 않는 조망요인을 향상시키기 위해, 즉 방해받지 않는 조망요인을 높이기 위하여, 다시 말해 더 많은 간접적인 빛이 차광 모듈을 통과할 수 있게 하기 위해서, 수직 및 수평 블라인드가 태양을 따라갈 수 있게 해주는 태양 추적 시스템을 제공하는 것이 가능하며, 그로인해 직사광선이 효과적으로 차단되는 것을 보장하는 동시에 블라인드를 통과할 수 있는 간접 조명을 가능한 많이 허용하도록 블라인드가 배치된다.

태양 추적 시스템의 제공으로 인해 개선이 이루어졌지만 개선만으로는 충분하지 않다. 따라서, 차광 모듈을 더 개선할 필요가 있다. 그러나, 지금까지는 방해받지 않는 조망요인을 개선하는 동시에 태양의 실질적으로 모든 가능한 위치에서 모든 직사 광선을 차단하는 것이 어렵다는 것이 판명되었다.

특허공보 WO 01/88312 A1은, 차광 요소가 m 및 n이 1보단 큰, m x n 배열로 제공되고, 태양을 추적하고 이에 따라 그들의 위치들 조정할 수 있는 종래 기술을 개시한다. 그러나 방해받지 않는 조망요인은 여전히 상대적으로 낮다.

본 발명의 목적은 실질적으로 모든 직사광선을 실질적으로 차단할 수 있게 하면서 방해받지 않은 개선된 조망 요인을 갖는 차광 모듈을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 다음을 포함하는 태양 차광 모듈(solar shading module)이 제공되는데:

- 프레임;

- m x n 배열의 차광 패널; 및

- 태양을 추적하기 위해 차광 패널을 이동 시키도록 구성된 태양 추적 시스템을 포함하고,

m 및 n은 1보다 큰 정수이고,

차광 패널은 길이, 폭 및 두께를 갖는데, 상기 길이는 상기 폭과 동일하거나 그보다 크고, 상기 폭은 상기 두께보다 적어도 5배 더 크며,

차광 패널은 태양으로부터 멀어지는 배면 및 배면과 대향하여 태양을 향해 직면하는 전면을 가지며, 상기 전면은 길이 방향 및 폭 방향으로 연장되되 전면에 대해 평행한 차광 패널의 법선을 한정하며,

차광 패널은 전면에 입사하고 차광 패널의 법선과 평행한 적어도 가시 광선을 차광하도록 구성되며,

프레임은 다수의 차광 패널을 지지하는 하나 이상의 지지 기둥을 포함하고,

태양 추적 시스템은 대응하는 지지 기둥의 길이 방향 축에 대해 차광 패널을 회전시키도록 구성되며,

태양 추적 시스템은 또한 대응하는 지지 기둥의 길이방향 축에 수직이자 각각의 차광 패널의 법선에 수직인 회전 축에 대해 차광 패널을 회전시키도록 구성되며,

차광 패널은 각각 다음의 방식들 중 하나의 방식으로, 대응하는 지지 기둥에 각각의 차광 패널을 연결하기 위한 연결 부재를 포함하는바:

a) 상기 연결 부재는 대응하는 지지 기둥에 각각의 차광 패널의 측부를 연결하여서, 차광 패널이 모두 단일 평면에 위치되는 경우 지지 기둥 또한 상기 평면에 위치되며, 둘 이상의 지지 기둥들에는 인접한 지지 기둥들 사이에 배치되는 제1 쌍의 차광 패널 및 제2 쌍의 차광 패널이 제공되되, 제1 쌍의 차광 패널은 인접한 지지 기둥 중 하나에 연결되고, 제2 쌍의 차광 패널은 인접한 지지 기둥 중 다른 하나에 연결됨; 또는

b) 상기 연결 부재는 차광 패널의 두께 방향으로 차광 패널로부터 멀리 연장되어서, 차광 패널이 모두 단일 평면에 위치되는 경우 상기 평면이 지지 기둥들에 의해 뻗어있는 평면에 소정 거리를 두고 평행하게 놓여짐;을 특징으로 한다.

본 발명은 수직 또는 수평 블라인드가 m x n 배열의 차광 패널로 대체될 필요가 있고, 태양 추적 시스템이 방해되지 않는 조망 요인을 개선하기 위해 차광 패널을 2개의 직교 축 주위로 회전시킬 필요가 있다는 이해에 기초한 것이다.

그러나, 최대 차광이 이루어 지거나 달성되도록 하기 위해, 본 발명자는 차광 패널의 폭 및 길이보다 훨씬 작은 두께를 갖는 차광 패널, 예를 들어, 5배 작은, 바람직하게는 10배 작고, 보다 바람직하게는 20배 작고, 가장 바람직하게는 50배 작은 두께를 갖는 차광 패널에 의해 가장 잘 달성될 수 있다는 것을 발견하였다. 이를 통해 차광 패널을 서로 가깝게 배치 할 수 있으며, 해당되는 경우 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널을 움직이는 동안 상호 간섭없이 지지 기둥에 가깝게 배치할 수 있다.

연결 유형 a)에 대해서, 본 발명자는 인접한 지지 기둥에 인접한 차광 패널을 위치시키는 것이, 차광 패널이 연결되는 지지 기둥에 대해서만 달성될 수 있어서, 인접한 지지 기둥 사이에 있는 두 세트의 차광 패널은 인접한 지지 기둥과의 간섭 없이 차광 패널이 움직일 수 있도록 해야한다.

연결 유형 a)의 장점은 회전 각도가 비교적 쉽게 커지기 쉽기 때문에 이 연결 유형이 건물의 정면과 지붕 모두에 통합하기에 적합하다는 것이다. 다른 이점은 차광 패널의 무게 중심과 지지 기둥 사이의 거리가 더 짧기 때문에 지지 기둥에 가해진 하중이 더 낮을 수 있다는 것이다.

연결 유형 a)의 또 다른 이점은, 움직이는 차광 패널들 및 이들 프레임부 사이에 간섭으로 인한 위험이 없기 때문에, 지지 기둥들의 자유단부에 제공되는 프레임부가 차광 패널에 근접하게 위치될 수 있다는 점이다.

연결 유형 b)의 이점은, 지지 기둥과 같은 프레임부 및 가능하게는 다른 프레임부가 차광 패널 뒤에 적어도 부분적으로 숨겨질 수 있다는 점이다.

예를 들어, 프레임부가 외부 관찰자에 대해 숨겨질 필요가 있는 경우, 연결 요소는 각각의 차광 패널의 후면의 상부로부터 연장될 수 있다. 따라서 태양 차광 모듈의 태양 쪽에서 보았을 때 차광 패널이 지지 기둥의 앞에 위치한다. 이것은 또한, 예를 들어 건물의 내벽에 부착되도록, 지지 기둥이 차광 패널로부터 차광 모듈의 차광된 측면까지 연장되는 프레임부에 의해 지지될 때 유리할 수 있다.

대안적으로, 프레임부가 내부 관찰자에 대해 숨겨질 필요가 있는 경우, 연결 요소는 각각의 차광 패널의 전면의 하부로부터 연장될 수 있다. 따라서 태양 차광 모듈의 태양 쪽에서 보았을 때 차광 패널이 지지 기둥의 뒤에 위치된다. 이는 또한, 예를 들어 건물의 외측 벽에 부착되도록, 지지 기둥이 차광 패널로부터 차광 모듈의 차광된 측면까지 연장되는 프레임부에 의해 지지될 때 유리할 수 있다.

일 실시예에서, 차광 패널이 연결 유형 a)를 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결될 때, 차광 패널들 사이의 면간 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥들 사이의 면간 거리는, 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이 실질적으로 최소화 된다.

일 실시예에서, 차광 패널이 연결 유형 a)를 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결될 때, 차광 패널들 사이의 면간 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥들 사이의 면간 거리는, 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이 최대 50mm, 바람직하게는 25mm, 보다 바람직하게는 10mm, 더욱 바람직하게는 5mm, 가장 바람직하게는 1mm가 된다.

일 실시예에서, 차광 패널이 연결 유형 b)를 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결될 때, 차광 패널들 사이의 면간 거리는 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이 실질적으로 최소화 된다.

일 실시예에서, 차광 패널이 연결 유형 b)를 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결될 때, 차광 패널들 사이의 면간 거리는 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이 최대 50mm, 바람직하게는 25mm, 보다 바람직하게는 10mm, 더욱 바람직하게는 5mm, 가장 바람직하게는 1mm가 된다.

일 실시예에서, 차광 패널의 폭 방향에서 본 면내 거리는 차광 패널의 길이 방향에서 본 면간 거리와 상이하다. 이것은 차광 패널이 서로 간섭하지 않도록 면 간격의 다른 최소치를 야기하는 차광 패널의 길이 및 폭의 차이에 의해 야기될 수있다. 또한, 본 발명으로 인해 비슷한 차광 결과를 얻으려면 평면 거리가 같지 않아도 된다.

따라서, 일 실시예에서, 특정 방향, 즉 길이 방향 또는 폭 방향에서의 면간 거리는 대안적으로 상기한 특정 방향으로 차광 패널의 치수의 10 % 이하, 바람직하게는 5 % 이하, 더욱 바람직하게는 2 % 이하, 가장 바람직하게는 1 % 이하가 되는 것으로 기술된다.

일 실시예에서, 연결 유형 b)의 경우, 차광 패널의 길이 및 폭은 태양 추적 시스템에 의한 차광 패널의 움직임 중에 차광 패널이 인접한 지지 기둥과 간섭하지 않도록한다. 이것은 차광 패널의 회전 각도를 향상시킨다.

일 실시예에서, 하나 이상의 차광 패널은, 입사되는 적어도 가시 광선을 전기 또는 열로 전달하기 위한 태양 전지판(solar panel)을 포함한다. 이것은 태양 차광 모듈이 다른 곳에서 사용될 수 있는 에너지를 모으는 데에도 사용될 수 있다는 장점이 있다. 생성된 열은 예를 들어 건물의 물 또는 건물 자체를 가열하는 데 사용될 수 있거나 자연 환기를 구동하는 데 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 하나 이상의 차광 패널은 예컨대 적어도 가시 광선을 전기 또는 열로 전달하기 위해 차광 패널의 법선과 평행하여 렌즈에 입사되는 적어도 가시 광선을 광전지에 가이드하거나 집중시키는 광학 광도체(optical light guide)와 같은 광학 소자를 포함하는 태양 전지판을 포함한다. 이는 광전지가 렌즈보다 작아서 광전지에 초점을 맞추지 않은 방사선이 차광 패널을 통과하고, 예를 들어 건물의 내부에 조명을 제공 할 수 있다는 이점이 있다. 바람직하게는, 광학 소자는 편평한 소자이고 광전지는 편평한 차광 패널에 통합될 수 있도록 광학 소자에 가깝게 위치될 수 있다.

태양 차광 모듈을 사용하는 동안 태양을 추적하면 일정 기간 동안 일 차광 패널의 일부가 다른 차광 패널의 그림자에 놓이게 된다. 따라서 이러한 부분은 에너지를 수집하는 데 효율적으로 사용될 수 없다. 일 실시예에서, 태양 전지판은 차광 패널의 영역 내에만 제공되며, 차광 패널의 영역은 태양에 의해 미리 결정된 기간 예컨대 50 % 이상의 가용 시간 동안 조명될 수 있으며, 바람직하게는 태양을 추적 할 때 가용 시간의 60 % 이상, 보다 바람직하게는 70 % 이상, 가장 바람직하게는 80 % 이상 조명될 수 있다.

일 실시예에서, 차광 패널은, 전면에 입사되고 각각의 차광 패널의 법선과 평행한 적어도 가시 광선을 제외하고, 방사선의 통과를 허용하도록 구성된다. 이것은 건물의 내부와 같은 간접 조명을 허용하는 이점이 있다.

일 실시예에서, 차광 패널은 탄성 부재를 포함하되, 차광 패널 사이에 직사 광선의 통과를 방지하기 위하여 인접한 차광 패널과 맞물린 또는 인접한 차광 패널의 탄성 부재와 맞물린 단일 평면에 차광 패널이 모두 위치된다. 차광 패널이 서로 충분히 가깝게 위치될 수 없기 때문에 100% 차광은 달성이 어려울 수 있다. 따라서, 1년 내내, 직사광선이 연중 적어도 일부는 하루 중 몇분 동안 차광 패널을 통과할 수 있으며, 예를 들어 최대 2시간, 바람직하게는 최대 1시간, 좀 더 바람직하게는 최대 30분, 보다 바람직하게는 최대 15분이 될 수 있다. 이는 차광 패널들 사이에 탄성 요소를 제공함으로써 감소되거나 제거될 수 있다.

일 실시예에서, 차광 패널은 연결 유형 a)를 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널은 차광 패널과 차광 패널이 연결된 지지 기둥 사이에서 직사광선의 통과를 방지하게 위하여, 차광 패널이 연결된 지지 기둥과 맞물리는 탄성 부재를 포함한다. 차광 패널이 각각의 지지 기둥에 충분히 가깝게 위치될 수 없기 때문에 100% 차광은 달성이 어려울 수 있다. 따라서, 1년 내내, 직사광선이 연중 적어도 일부는 하루 중 몇분 동안 차광 패널을 통과할 수 있으며, 예를 들어 최대 2시간, 바람직하게는 최대 1시간, 좀 더 바람직하게는 최대 30분, 보다 바람직하게는 최대 15분이 될 수 있다. 이는 차광 패널 및 지지 기둥 사이에 탄성 요소를 제공함으로써 감소되거나 제거될 수 있다.

일 실시예에서, 태양 추적 시스템은 제1 모터와, 제1 모터 및 하나 이상의 지지 기둥 사이의 제1 트랜스미션 시스템을 포함하고, 모든 지지 기둥들은 이에 연결된 차광 패널의 회전으로 인해 제1 모터를 구동시킴으로써 그들의 길이방향 축 주위로 회전가능하게 된다. 그 결과, 제 1 모터로 인해 효율적인 사용이 가능하고, 지지 기둥 및 그에 연결된 차광 패널의 동작을 동기화시키는 것이 더 쉬울 수 있다. 또한, 지지 기둥을 작동시켜 차광 패널을 회전 시키면, 예를 들어 프레임에서, 제 1 전송 시스템을 은폐할 수 있게 된다.

일 실시예에서, 태양 추적 시스템은 제2 모터와, 제2 모터 및 차광 패널 사이의 제2 트랜스미션 시스템을 포함하고, 모든 지지 기둥들은 제2 모터를 구동시킴으로써 지지 기둥의 각각의 길이방향 축에 수직이자, 차광 패널의 법선에 수직인 회전 축 주위로 회전가능하게 된다. 그 결과, 제2 모터로 인해 효율적인 사용이 가능하고, 차광 패널의 동작을 동기화시키는 것이 더 쉬울 수 있다.

일 실시예에서, 제 2 트랜스미션 시스템은 하나 이상의 지지 기둥 내부에 제공되는 부분을 포함한다. 이러한 방식으로, 제 2 트랜스미션은 적어도 부분적으로 숨겨지며 직사광 또는 간접광을 차단할 수 없게 된다.

일 실시예에서, 차광 패널은 적어도 가시 광선을 흡수, 반사 또는 재지향(redirection)함으로써 전면에 입사하고 차광 패널의 법선과 평행한 적어도 가시 광선을 차광하도록 구성된다. 방사선이 반사 또는 재지향될 때, 방사선은 이를테면 건물의 다른 부분을 밝게하는데 사용될 수 있는바, 예를 들어 직사 광선이 들오이지 않을 수 있는 건물의 일부분에 일광을 제공하는데 사용될 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 하나 이상의 태양 차광 모듈을 포함하는 유리 구조물 및 건물에 관한 것이다.

일 실시예에서, 다수의 태양 차광 모듈은 서로 인접하여 배열될 수 있으며, 이 배열은 단일 태양 차광 시스템으로서 작용하기 위해 협력하도록 구성된다.

따라서, 인접한 모듈간에 직사 광선이 통과하지 못하도록 적절한 조치가 제공될 수 있다. 이는 이를테면, 인접한 모듈을 서로에 대해 충분히 근접하게 배치하거나, 모듈간에 차단 부재(shielding members)를 제공함으로써 이루어질 수 있는데, 차단 부재는 이를테면 프레임부에 의해 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 태양 차광 모듈은 열 수확 목적을 위해서 차광 패널에 의해 생성되는 열을 저장할 수 있도록 건물의 일반적인 사용자 영역과는 별도로 건물의 공간에 배치된다.

태양 차광 모듈은 건물의 지붕, 건물의 정면 또는 어느 다른 건물 외피(envelope)의 유리창에 제공될 수 있다.

유리로 덮인 구조물은 고속도로 옆에 유리하게 사용될 수 있는 방음벽 또는 차광막(light barrier)일 수도 있다.

본 발명은 또한 차광 패널의 법선이 태양을 향하도록 차광 패널의 위치를 제어하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 태양 차광 모듈을 작동시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 전술한 목적을 달성할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 방식으로 설명 될 것이며, 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 표시되며,
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양 차광 모듈의 그늘진 측으로부터의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 태양광 차광 모듈의 태양측으로부터의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2, 도 3a 내지 도 3c는 각각 도 1 및 도 2의 태양 차광 모듈의 평면도, 정면도 및 측면도를 도시한다. 도 1 및 도 2에 도시 된 바와 같이, 차광 패널은 단일 평면에 위치한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양 광 차폐 모듈을 포함하는 건물의 정면 부분을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양 광 차폐 모듈을 포함하는 건물의 지붕 부분을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 태양 광 차폐 모듈의 일부를 도시한다.

도 1, 2와, 3a 내지 3c는 직사광선을 차광하기 위한 태양 차광 모듈(1)을 개략적으로 도시하며, 상기 모듈(1)은 프레임(3)과, 3 x 4 배열의 차광 패널(5, shading panel)과, 태양을 따르기 위하여 차광 패널(5)을 이동시키도록 형성된 태양 추적 시스템(7)을 포함한다.

도 1은 모듈(1)의 그늘진 쪽에서 본 모듈(1)을 도시하는 반면, 도 2는 모듈(1)의 태양 쪽에서 본 모듈(1)을 도시한다. 도 3a는 평면도, 도 3b는 정면도, 도 3c는 측면도이다. 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에서, 차광 패널은 모두 프레임(3)의 전방에서 단일 평면 내에 위치된다. 도 1 및 2에서, 차광 패널은 모두 유사하게 회전되었다.

3 x 4 배열 차광 패널은 단지 예시에 불과하다. 본 발명의 범주 내에 속하는 가장 작은 배열은 2 x 2 배열의 차광 패널이지만, 배열은 또한 훨씬 더 클 수도 있다. 단순화를 위해, 이 예시는 상대적으로 작게 선택된다. 따라서 모든 실제 m x n 배열은 m과 n이 1보다 큰 정수값인 것으로 가정할 수 있으며, 여기서 m = n 일수도 있다.

도 1 및 도 3a 내지 도 3c에 있는 하나의 차광 패널(5)에서, 각 차광 패널은 길이 l, 폭 w, 두께 t를 가지며, 본 실시예에서, 길이 l은 폭 w보다 더 크고, 이는 다시 두께 t보다 훨씬 크다. 길이, 폭 및 두께에 대한 언급이 차광 패널이 정사각형 또는 직사각형의 형태를 갖는 것을 의미하지는 않는다는 것을 명시적으로 언급한다. 다각형, 원형 또는 타원형의 차광 패널들과 같이 차광 패널의 다른 형태도 고려될 수 있다. 이러한 형태에 있어서, 길이, 폭 및 두께라는 용어는 세 직각 방향의 최대 치수를 나타낸다. 또한 모든 차광 패널들이 동일한 형태 및 치수를 가질 필요는 없다. 그러나, 차광 패널은 인접한 차광 패널의 형태에 대하여 상호 보완적인 형태를 갖는 것으로 고려된다.

차광 패널은 도 1에 명확히 도시된 바와 같이 후면(9)을 가지는데, 후면은 태양으로부터 외면하도록 형성되어서 도 1의 시점에서 보여지게 된다. 차광 패널은 또한 후면(9)의 다른편에 전면(11, front side)을 가지는데, 해당 전방표면(13)을 지닌 전면(11)이 도 2에 명확히 도시된다. 전방표면(13)은 길이 l에 대응하는 길이 방향과 폭 w에 대응하는 폭 방향으로 연장된다. 전방표면(13)은 또한 전방표면(13)에 직각인, 도 2의 하나의 차광 패널(5)에 대해서만 묘사된 법선(15, normal)을 한정한다. 전방표면(13)은 태양을 향해 직면하도록 구성되므로, 도 2에서 볼 수 있다.

차광 패널(5)이 직사광선을 차단하기 위해서, 차광 패널들은 최소한 전방표면(13)에 입사되고(incident) 각각의 차광 패널(5)의 법선(15)에 평행한 가시광선을 가리도록 형성된다. 이러한 최소 요구는 태양광 추적 시스템(7)의 제공으로 인해 가능해지는데, 이는 태양을 따르기 위해, 예컨대 차광패널(15)을 배향시키기 위해 차광 패널들을 이동시키도록 구성된 태양 추적 시스템(7)을 제공하는 것이다. 그 결과, 차광 패널에 입사되는 직사광선은 법선에 평행하므로 법선에 평행한 광선(radiation)을 차단하는 것이, 직사광선을 차단하고 차광 기능을 수행하기에 충분하다는 것을 보증한다.

가시광선은 인간의 눈에 보이는 파장의 범위로 정의될 수 있으며, 이는 약 390 내지 700 nm의 파장을 포함하는 것으로 간주된다. 대안적으로, 가시광선은 태양 차광 모듈이 주로 눈부심 방지를 위해 사용되는 경우에 눈부심을 야기하는 파장의 범위로 한정될 수 있다. 그러나, 차광 패널에 의해 차단된 광선은 가시범위 외로 연장될 수도 있으며, 이는 예컨대 적외선 또는 자외선 스펙트럼에 이른다.

차광 패널(5)은 프레임(3)의 지지기둥(17a, 17b 및 17c)에 의해 지지된다. 이를 위해, 차광 패널은 각 차광 패널을 대응 지지기둥(17a, 17b 또는 17c)에 연결하는 연결부재(19)(도 1에서 차광 패널의 상부 열에 대해서만 도시됨)를 각각 포함한다.

태양 추적 시스템(7)은 예를 들어 지지 기둥을 그들의 각 종방향 축선 주위로 회전시킴으로써, 그들이 연결되는 대응 지지기둥(17a, 17b, 17c)의 종방향 축선 주위로 차광 패널(5)을 회전시키도록 구성된다.

태양 추적 시스템(7)은 또한, 차광 패널이 연결되는 대응 지지기둥의 각 종방향 축선에 수직이자, 각각의 차광 패널(5)의 법선(15)에 수직인 회전축선(23)(도 1에서 차광 패널의 상부 열에 대해서만 도시됨) 주위로 차광 패널(5)을 회전시키도록 구성된다.

도 1 및 2에 도시된 실시예에서, 연결부재(19)는 차광 패널(5)의 두께(t)에 대응하는 방향으로 각각의 차광 패널(5)로부터 멀리 연장되어, 도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이 차광 패널이 모두 단일 평면에 위치되는 경우, 상기 평면은 지지기둥(17a, 17b, 17c)에 의해 뻗어있는 평면에 평행하지만 소정 거리에 놓이며, 차광 패널(5) 사이의 면간 거리는 태양 추적 시스템에 의한 차광 패널의 움직임 중에 간섭을 야기하지 않고 실직적으로 최소화된다.

실질적으로 최소한의 것은, 반드시 태양의 모든 위치에 대하여 차광이 완벽하다는 것을 의미하지는 않는다. 아주 제한된 기간, 예컨대 최대 2시간, 바람직하게는 최대 1시간, 보다 바람직하게는 최대 30분, 가장 바람직하게는 하루에 최대 15분 동안, 직사광선이 차광 패널을 통과할 수 있다.

이러한 모듈(1)의 이점은 태양의 모든 위치에 대해 모든 직사광선이 실질적으로 차단될 수 있고, 간접적인 햇빛이 차광 패널을 통과하도록 차광 패널 사이에 충분한 공간(room)을 허용하면서, 차례로 모듈의 차광 측에 있는 관찰자(observer)에게 비교적 높은 방해받지않는 조망요인을 제공하게 된다. 이는 예를 들면 도 1 및 2에 명확히 보여질 수 있다.

지리적 위치에 따라, 평균 30% 및 50% 사이의 방해받지않는 조망요인을 얻을 수 있는데, 이는 평균적으로 동일한 조건을 제공하는 수직 또는 수평 블라인드와 비교하여 현저한 개선이며, 심지어 태양 추적 시스템을 사용할 때 평균 10% 및 30% 사이의 방해받지 않는 조망요인을 얻을 수 있다.

본 명세서에서 사용된 방해받지 않는 조망요인은, 방해받지 않는 외부의 시야를 전체의 창문 표면 영역의 일부분으로 제공하는 영역으로 정의되며, 이는 Radboud University의 J. Bos-Coenraad에 의해 개발된 광선-추적 알고리즘을 사용하여 계산될 수 있다. 이 알고리즘에서 너비 6.0 미터, 높이 2.4 미터의 표준 창이 정의된다. 이 창문 앞에, 수직 블라인드, 수평 블라인드 또는 본 발명에 따른 태양 차광 모듈인 차광 시스템이 배치된다. 그 후 관측자(spectator)가 창 중앙에서 거리 D에, 창 중앙에 1.2 미터 높이에 놓여진다. 본 명세서에 사용된 방해받지 않는 조망요인의 경우, 거리 D는 4.0 미터이다.

본 실시예에서, 1년 동안 지리적 위치에 따라 다음과 같은 평균의 방해받지 않는 조망요인이 얻어졌다.

	본 발명에 따른 태양 차광 모듈	수평 블라인드	수직 블라인드
Amsterdam	42%	11%	20%
Rome	50%	15%	23%
Abu Dhabi	61%	27%	30%

따라서, 본 발명에 따른 태양 차광 모듈을 사용하면, 수평 및 수직 블라인드에 비해 방해받지 않는 조망 요인이 현저히 개선된다.차광 패널(5)은 태양 전지판(solar panel)을 포함할 수 있다. 도 3b에서, 각 차광 패널은 앞면(13) 상에 원형 피처(25)로 지시된 멀티플 광학 소자를 지닌 태양 패널을 포함하는 것이 도시된다. 각 광학 소자는 차광 패널의 법선에 평행한 광선, 즉 적어도 가시 광선을 예컨대, 그 중앙의 광학 소자의 배면에 배치되는 가급적이면 더 작은 광전지(photovoltaic cell)에 집중시켜서, 전기와 열을 발생시킬 수 있다. 그의 이점은, 간접 광이 광전지에 집중되지 않으므로, 차광 패널을 통과한다는 것이다. 따라서, 렌즈로 인해 이미지가 흐려질 수 있지만 차광 패널을 통해 볼 수 있다. 따라서, 태양이 직접적으로 빛나지 않는 기간 동안, 예컨대 밤 동안에, 도 3a 내지 3c에 도시된 바와 같이 그들을 위치시킴으로써 프라이버시 유리로서 차광 패널을 사용할 수 있다.

도 4는 내측 벽(40) 및 외측벽(42)을 포함하는 빌딩의 정면(facade) 부분을 개략적으로 도시하는데, 이들은 바람직하게는 예컨대 유리와 같이 투명한 물질로 형성된다. 이는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 차광 모듈(1)이 위치되는 내측 및 외측벽 사이에 간격(44)을 제공한다. 본 실시예는 도 1, 2 및 3a 내지 3c의 실시예와 유사하며, 각각의 지지 기둥(17a, 17b, 17c 및 17d)에 연결되는 차광 패널(5)의 배열을 포함하는데, 모든 차광 패널들이 단일 평면에 위치될 때 상기 평면은 지지 기둥들에 걸친 평면에 평행하게 일정 거리로 있게 된다.

지지 기둥들은 프레임부(3)에 의해 회전가능하게 지지되는바, 내측벽(40)에 차례로 연결된다. 프레임부(3)는 또한 차광 패널을 두개의 직교축에 대하여 회전시키기 위해서 태양 추적 장치를 수용할 수 있다.

도 5는 예컨대 유리와 같이 투명한 루프(50)를 포함하는 빌딩의 지붕 부분을 개략적으로 도시한다. 루프(50) 아래에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 개의 차광 모듈(1a, 1b)이 제공된다. 모듈들은 도 1, 2 및 3a 내지 3c의 실시예와 유사하며, 각각의 지지 기둥(17a, 17b, 17c 및 17d)에 연결된 차광 패널(5)의 배열을 포함하는데, 차광 패늘들이 단일 평면에 배치될 때, 상기 평면은 지지 기둥들에 걸쳐진 평면에 평행하게 일정 거리로 있게 된다.

지지 기둥들은 루프(50)를 지지하는 크로스 빔이 될 수 있는 프레임부(3)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 프레임부(3)는 두 개의 직교 축에 대하여 차광 패널을 회전시키기 위해서 태양 추적 장치를 수용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 차광 모듈의 일부를 도시한다. 두 개의 지지 기둥(17a, 17b)이 도시되어 있는데, 각각은 4 x 2 배열의 차광 패널을 형성하기 위해서 네 개의 차광 패널(5', 5")을 지닌다. 연결 요소(19)는 각 차광 패널(5', 5")의 측부(5a)를 대응하는 지지 기둥(17a, 17b)에 연결하게 되는데, 차광 패널은 단일 평면(도 6에 도시되지 않음)에 모두 위치되며, 지지 기둥들은 또한 상기 평면에 위치된다. 지지 기둥의 길이방향 축(21a, 21b)과, 회전 축(23)에 대한 차광 패널(5', 5")의 방해받지 않는 회전을 허용하기 위해서, 제1 쌍의 차광 패널(5')은 지지 기둥(17a)에 연결되고, 제2 쌍의 차광 패널(5")은 지지 기둥(17b)에 연결되며, 그로인해 인접한 지지 기둥 사이에 두 개의 차광 패널들을 가지게 되어, 회전축(23)에 대한 차광 패널의 방향과는 관계없이 길이방향 축(21a, 21b)에 대한 차광 패널의 자유 회전을 가능하게 한다.

비록 도면에서, 통상적으로 단지 단일의 태양 추적 모듈만이 도시되었지만, 일부 모듈들은 단일의 태양 추적 시스템을 형성하기 위해 결합될 수 있는바, 인접한 태양 차광 모듈들이 프레임부와, 모터 및 제어 시스템과 같은 태양 추적 시스템의 일부를 공유할 수 있다.

명세서 및 청구범위는 태양 추적 시스템에 의한 차광 패널의 움직임 중에 간섭을 일으키지 않으면서 인접한 차광 패널들 사이와, 차광 패널 및 인접한 지지 기둥 사이의 평면 거리가 실질적으로 최소화되는 것에 대해 이야기하고 있지만, 대안적으로 최대 50mm, 바람직하게는 최대 25mm, 보다 바람직하게는 최대 10mm, 더욱 바람직하게는 5mm, 및 가장 바람직하게는 최대 1mm의 거리로 정의될 수 있다. 또한, 통상의 사용시 차광 패널의 움직임 도중에 최대 50mm, 바람직하게는 25mm, 보다 바람직하게는 10mm, 더욱 바람직하게는 5mm, 그리고 가장 바람직하게는 최대 1mm의 최소 거리로 정의될 수도 있다.

실질적으로 최소임에도 불구하고, 길이 방향으로 보여지는 차광 패널들 사이의 평면 거리가 폭 방향으로 보여지는 차광 패널들 사이의 평면 거리와 동일할 필요가 있다는 것을 배제하지는 않는다. 가급적이면, 태양 차광 모듈의 지리적 위치 및 방향에 따라 폭 방향의 평면 거리가 동일한 차광 결과를 얻는 동안 길이 방향의 평면 거리보다 클 수 있다.

그 결과로서, 실질적으로 최소인 평면 거리는 즉, 길이 또는 폭 방향으로 본, 차광 패널의 대응하는 치수의 최대 10%가 되는 거리로서 정의될 수 있다.

Claims

직사광선을 차광하기위한 태양 차광 모듈에 있어서, 상기 모듈은,
- 프레임;
- m x n 배열의 차광 패널; 및
- 태양을 추적하기 위해 차광 패널을 이동 시키도록 구성된 태양 추적 시스템을 포함하고,
m 및 n은 1보다 큰 정수이고,
차광 패널은 길이, 폭 및 두께를 갖는데, 상기 길이는 상기 폭과 동일하거나 그보다 크고, 상기 폭은 상기 두께보다 적어도 5배 더 크며,
차광 패널은 태양으로부터 멀어지는 배면 및 배면과 대향하여 태양을 향해 직면하는 전면을 가지며, 상기 전면은 길이 방향 및 폭 방향으로 연장되되 전면에 대해 평행한 차광 패널의 법선을 한정하며,
차광 패널은 전면에 입사하고 차광 패널의 법선과 평행한 적어도 가시 광선을 차광하도록 구성되며,
프레임은 다수의 차광 패널을 지지하는 하나 이상의 지지 기둥을 포함하고,
태양 추적 시스템은 대응하는 지지 기둥의 길이 방향 축에 대해 차광 패널을 회전시키도록 구성되며,
태양 추적 시스템은 또한 대응하는 지지 기둥의 길이방향 축에 수직이자 각각의 차광 패널의 법선에 수직인 회전 축에 대해 차광 패널을 회전시키도록 구성되며,
차광 패널은 각각 다음의 방식들 중 하나의 방식으로, 대응하는 지지 기둥에 각각의 차광 패널을 연결하기 위한 연결 부재를 포함하는바:
a) 상기 연결 부재는 대응하는 지지 기둥에 각각의 차광 패널의 측부를 연결하여서, 차광 패널이 모두 단일 평면에 위치되는 경우 지지 기둥 또한 상기 평면에 위치되며, 둘 이상의 지지 기둥들에는 인접한 지지 기둥들 사이에 배치되는 제1 쌍의 차광 패널 및 제2 쌍의 차광 패널이 제공되되, 제1 쌍의 차광 패널은 인접한 지지 기둥 중 하나에 연결되고, 제2 쌍의 차광 패널은 인접한 지지 기둥 중 다른 하나에 연결됨; 또는
b) 상기 연결 부재는 차광 패널의 두께 방향으로 차광 패널로부터 멀리 연장되어서, 차광 패널이 모두 단일 평면에 위치되는 경우 상기 평면이 지지 기둥들에 의해 뻗어있는 평면에 소정 거리를 두고 평행하게 놓여짐;을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 1에 있어서,
차광 패널은 상기 a) 연결 유형을 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널 사이의 평면 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥 사이의 평면 거리는 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이, 최대 50mm, 바람직하게는 25mm, 보다 바람직하게는 10mm, 더욱 바람직하게는 5mm인 것을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 1에 있어서,
차광 패널은 상기 b) 연결 유형을 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널 사이의 평면 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥 사이의 평면 거리는 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이, 최대 50mm, 바람직하게는 25mm, 보다 바람직하게는 10mm, 더욱 바람직하게는 5mm인 것을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 차광 패널은, 입사되는 적어도 가시 광선을 전기 또는 열로 전달하는 태양 전지판을 포함하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 차광 패널은 예컨대 적어도 가시 광선을 전기 또는 열로 전달하기 위해 차광 패널의 법선과 평행하여 렌즈에 입사되는 적어도 가시 광선을 광전지에 집중시키는 광도체와 같은 광학 소자를 포함하는 태양 전지판을 포함하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 각각의 차광 패널의 법선에 평행하여 차광 패널의 전면에 입사되는 적어도 가시광을 제외하고, 광선의 통과를 허용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 탄성 부재를 포함하되, 차광 패널 사이에 직사 광선의 통과를 방지하기 위하여 인접한 차광 패널과 맞물린 또는 인접한 차광 패널의 탄성 부재와 맞물린 단일 평면에 차광 패널이 모두 위치되는 것을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 상기 a) 연결 유형을 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널은 차광 패널과 차광 패널이 연결된 지지 기둥 사이에서 직사광선의 통과를 방지하게 위하여, 차광 패널이 연결된 지지 기둥과 맞물리는 탄성 부재를 포함하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
태양 추적 시스템은 제1 모터와, 제1 모터 및 하나 이상의 지지 기둥 사이의 제1 트랜스미션 시스템을 포함하고, 모든 지지 기둥들은 이에 연결된 차광 패널의 회전으로 인해 제1 모터를 구동시킴으로써 그들의 길이방향 축 주위로 회전가능한 것을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
태양 추적 시스템은 제2 모터와, 제2 모터 및 차광 패널 사이의 제2 트랜스미션 시스템을 포함하고, 모든 지지 기둥들은 제2 모터를 구동시킴으로써 지지 기둥의 각각의 길이방향 축에 수직이자, 차광 패널의 법선에 수직인 회전 축 주위로 회전가능한 것을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 10에 있어서,
제2 트랜스미션 시스템은 하나 이상의 지지 기둥 내부에 제공되는 부분을 포함하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 적어도 가시 광선을 흡수, 반사 또는 재지향함으로써 전면에 입사하고 차광 패널의 법선과 평행한 적어도 가시 광선을 차광하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양 차광 모듈.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나 이상의 태양 차광 모듈을 포함하는 유리 구조물.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 따른 다수의 태양 차광 모듈을 포함하는, 청구항 13에 있어서,
다수의 태양 차광 모듈은 서로 인접하여 배열되고, 단일 태양 차광 시스템으로서 작용하기 위해 협력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유리 구조물.
청구항 13 또는 14에 있어서,
유리 구조물은 빌딩의 정면, 빌딩의 지붕, 또는 고속도로 옆에 설치된 차광막 또는 방음벽인 것을 특징으로 하는 유리 구조물.
청구항 13 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 a) 연결 유형을 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널 사이의 평면 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥 사이의 평면 거리는 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이, 실질적으로 최소화 되는 것을 특징으로 하는 유리 구조물.
청구항 13 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 상기 b) 연결 유형을 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널 사이의 평면 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥 사이의 평면 거리는 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이, 실질적으로 최소화 되는 것을 특징으로 하는 유리 구조물.
청구항 16 또는 17에 있어서,
실질적으로 최소화된 것은, 일년 내내, 직사광선이 연중 적어도 일부는 하루당, 최대 2시간, 바람직하게는 최대 1시간, 좀 더 바람직하게는 최대 30분, 보다 바람직하게는 최대 15분 동안 차광 패널을 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 유리 구조물.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 태양 차광 모듈을 포함하는 건물.
청구항 19에 있어서,
다수의 태양 차광 모듈은 서로 인접하여 배열되고, 단일 태양 차광 시스템으로서 작용하기 위해 협력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 건물.
청구항 19 또는 20에 있어서,
차광 패널 모듈은 열 수확 목적을 위해 차광 패널에 의해 생성된 열을 저장하도록 건물의 일반적인 사용자 영역과는 별도의 건물의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 건물.
청구항 19 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 a) 연결 유형을 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널 사이의 평면 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥 사이의 평면 거리는 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이, 실질적으로 최소화 되는 것을 특징으로 하는 건물.
청구항 19 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
차광 패널은 상기 a)연결 유형을 사용하여 하나 이상의 지지 기둥에 연결되고, 차광 패널들 사이의 면간 거리 및 차광 패널과 인접한 지지 기둥들 사이의 면간 거리는, 태양 추적 시스템에 의해 차광 패널의 움직임 동안에 간섭 발생 없이 실질적으로 최소화 되는 것을 특징으로 하는 건물.
청구항 22 또는 23에 있어서,
실질적으로 최소화된 것은, 차광 패널들 간의 거리 또는 차광 패널 및 지지 기둥 사이의 거리가, 대응하는 방향으로 차광 패널의 치수의 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 더욱 바람직하게는 2% 이하, 가장 바람직하게는 1% 이하가 되는 것을 특징으로 하는 건물.
청구항 1 내지 12 중 어느 한항에 따른 태양 차광 모듈을 작동시키기 위한 방법에 있어서,
차광 패널의 법선이 태양을 향하도록, 차광 패널의 위치를 제어하기 위한 단계를 포함하는 방법.