KR20210045094A - 태양광열(pvt)을 이용하여 전기 및 열을 복합 생산하는 다기능성 방음모듈 및 이를 적용한 방음벽체 시공방법 - Google Patents

태양광열(pvt)을 이용하여 전기 및 열을 복합 생산하는 다기능성 방음모듈 및 이를 적용한 방음벽체 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 판 형상으로 형성되는 방음패널(210); 상기 방음패널(210)의 전면과 간격을 두고 마주하여 배치되고 태양광을 전기로 변환시키는 태양광패널(220); 및 상기 방음패널(210) 및 상기 태양광패널(220)과 결합되고 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하는 PVT(photovoltaic thermal)프레임(230);을 포함하는 다기능성 방음모듈(200)을 제공한다.
상기 PVT프레임(230)에 결합된 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이에는 상기 유입구(232) 및 배출구(234)와 연통되고 유체가 흐르는 유로가 형성되고, 상기 유로에서 열교환을 통해 가열된 유체는 열원으로 이용되는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명은 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열을 용이하게 흡수 및 전달하여 열원으로 이용할 수 있다. 따라서, 에너지효율을 향상시킬 수 있고 히팅비용을 절감할 수 있다. 또한, 방음성능이 향상될 수 있다.

Description

태양광열(PVT)을 이용하여 전기 및 열을 복합 생산하는 다기능성 방음모듈 및 이를 적용한 방음벽체 시공방법{MULTIFUNCTIONAL SOUNDPROOFING MODULE TO PRODUCE ELECTRICITY AND HEAT COMPLEX USING PVT(PHOTOVOLTAIC THERMAL) AND SOUNDPROOF WALL CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 태양에너지를 활용하여 전기 및 열을 복합 생산하는 다기능성 방음모듈 및 이를 적용한 방음벽체 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 태양광열(PVT, photovoltaic thermal)패널을 방음벽에 융합 적용함으로써, 태양광패널의 열을 흡수하여 태양광발전의 효율을 향상시키고, 흡수된 열을 열원으로 사용함과 동시에, 융합 기술로 인해 방음 성능이 향상되는 다기능성 방음모듈 및 이를 적용한 방음벽체 시공방법에 관한 것이다.
태양광열(PVT, photovoltaic thermal) 시스템은 태양광열패널을 이용하여 태양광 발전으로 전기를 제공하는 동시에 태양열을 흡수하여 열원을 제공하는 시스템을 의미한다.
구체적으로, 태양광열(PVT) 시스템은 태양광열패널을 구성하는 태양광판의 열을 흡수하여 온도 상승에 따른 태양광발전의 효율감소 문제를 보완하고 흡수된 열을 열원으로 이용할 수 있으므로 단위면적당 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 소음차단 및 에너지확보를 위해 도로 또는 철도 주변에는 태양광패널과 융합된 방음벽이 설치되고 있다. 또한, 이와 같은 방음벽에 융합된 태양광패널의 발전효율을 향상시키려는 시도가 이루어지고 있다.
이와 관련된 종래기술은 다음과 같다.
한국공개특허 10-2017-0117751호는 태양광발전패널을 구비한 방음벽에 관한 것으로, 내부에는 빈 공간이 형성되어 있는 상자형태로 이루어진 태양광 발전 방음유닛에는 흡음재로 이루어진 흡음판이 배면판의 내측에 구비되어, 정면판과 흡음판 사이에는 공기가 흘러갈 수 있는 공기흐름통로가 연직방향으로 형성되어 있고; 공기흐름통로에는 온도를 측정할 수 있는 열감지 센서가 복수개의 위치에 구비되어 있으며; 상부판 또는 하부판에는, 회전에 의해 공기흐름통로에서 강제적인 공기 흐름을 형성하게 되는 쿨링 팬이 구비되어 있다.
상기 쿨링 팬은 열감지 센서에 의해 측정된 온도값이 사전 설정된 기준 온도값 이상이 되면 작동하되, 사전 설정된 시간 내에 태양광 발전 방음유닛의 온도값이 사전 설정된 기준 온도값 보다도 낮아지지 않으면 쿨링 팬은 그 작동 강도가 더 증가된 상태로 작동하게 되는 것을 특징으로 한다.
그러나, 이러한 종래기술은 방음벽에 태양광열패널이 아니라 태양광패널을 융합한 것이고, 태양광패널에서 발생된 열이 태양광패널의 냉각을 위해 외부로 방출될 뿐 열원으로 이용되지 않으므로, 종래의 태양광패널을 구비한 방음벽은 태양광열(PVT) 시스템에 해당하지 않는다.
따라서, 종래의 태양광패널을 구비한 방음벽은 에너지효율이 낮을 수 있다.
또한, 종래기술에서는 태양광패널의 열을 방출하기 위해 방음유닛마다 다수의 쿨링 팬이 구비되어 사용되므로 에너지소비량이 증가할 수 있고 열을 외부로 방출하기 위해 방음유닛마다 다수의 공기배출구가 형성되므로 방음성능이 저감될 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 태양광패널 또는 방음패널의 열을 흡수하여 열원으로 이용할 수 있고 방음성능이 향상되는, 다기능성 방음모듈, 다기능성 방음벽체 및 히팅시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 다기능성 방음모듈 내부를 흐르는 유체가 태양광패널 또는 방음패널의 열을 저비용으로 효과적으로 흡수 및 전달할 수 있는, 다기능성 방음모듈, 다기능성 방음벽체 및 히팅시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 간단한 구성으로 내구성을 향상시킬 수 있는, 다기능성 방음모듈 및 PVT 방음벽체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 태양광패널 또는 방음패널의 열을 흡수하여 열원으로 이용할 수 있는 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 판 형상으로 형성되는 방음패널(210); 상기 방음패널(210)의 전면과 간격을 두고 마주하여 배치되고 태양광을 전기로 변환시키는 태양광패널(220); 및 상기 방음패널(210) 및 상기 태양광패널(220)과 결합되고 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하는 PVT(photovoltaic thermal)프레임(230);을 포함하는 다기능성 방음모듈(200)을 제공한다.
상기 PVT프레임(230)에 결합된 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이에는 상기 유입구(232) 및 배출구(234)와 연통되고 유체가 흐르는 유로가 형성된다.
상기 유로에서 열교환을 통해 가열된 유체는 열원으로 이용된다.
상기 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 상기 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하고, 상기 유입구(232)와 배출구(234)의 높이는 서로 대응된다.
상기 유로는 상기 유입구(232)를 통해 유입된 유체가 상기 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이를 순환하고 상기 배출구(234)를 통해 배출된다.
상기 PVT프레임(230)은 상기 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이를 가로막는 배플(baffle, 236)을 구비하고, 상기 유로는 상기 배플(236)에 의해 형성된다.
상기 배플(236)은 상기 유로를 따라 흐르는 유체의 이동방향의 총변화량이 작아지도록 위치 또는 각도가 결정된다.
상기 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 높이는 서로 대응되는 상기 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하고, 상기 배플(236)은, 제1종배플(236a), 제1횡배플(236b) 및 제2횡배플(236c)을 포함하여 구성된다.
상기 제1종배플(236a)은 일단부가 상기 PVT프레임(230)의 상면 또는 하면 중 선택된 어느 하나의 면에 연결되고 타단부가 개방된다.
상기 제1횡배플(236b)은 일단부가 상기 제1종배플(236a)의 타단부 부근에 연결되고 타단부가 개방된다.
상기 제2횡배플(236c)은 일단부가 상기 PVT프레임(230)의 측면에 연결되고 타단부가 상기 제1횡배플(236b)과 이격되어 개방된다.
상기 제1횡배플(236b) 또는 제2횡배플(236c)은 제1횡배플(236b) 또는 제2횡배플(236c)의 하부공간의 공기유동방향으로 갈수록 상향하도록 경사진다.
상기 배플(236)은 길이방향을 따라 측단에 상기 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)과 나란하게 돌출된 날개부(238)를 구비한다.
상기 다기능성 방음모듈(200)은 상기 방음패널(210)의 후면과 마주하여 배치되고 관통공(242)을 구비하는 커버패널(240);을 더 포함하고, 상기 방음패널(210) 또는 상기 PVT프레임(230)은 상기 커버패널(240)과 결합된다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상기 어느 하나의 다기능성 방음모듈(200)을 적층한 다기능성 방음벽체(100)를 제공한다.
상기 다기능성 방음벽체(100)는 상기 각 다기능성 방음모듈(200)의 측단을 양측에서 가이드하고 상방으로 세워지는 2 이상의 지지프레임(300);을 더 포함하고, 상기 다기능성 방음모듈(200)들은 상기 지지프레임(300)을 따라 지지프레임(300)의 양측에 차례로 적층된다.
상기 지지프레임(300)은 관통공(310)을 포함하여 구성되고, 상기 각 다기능성 방음모듈(200)의 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 높이는 서로 대응하는 유입구(232) 및 배출구(234)를 각각 구비한다.
상기 관통공(310)을 통해 상기 지지프레임(300)의 일측에 적층된 상기 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234)가 지지프레임(300)의 타측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232)와 연통된다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상기 다기능성 방음벽체(100); 상기 다기능성 방음벽체(100)를 구성하는 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234)와 연통되는 히팅수요부(400); 및, 상기 다기능성 방음벽체(100) 및 상기 히팅수요부(400)와 연통되는 유체압송부(500);를 포함하는 히팅시스템(10)을 제공한다.
상기 히팅수요부(400)에서는 상기 다기능성 방음모듈(200)의 유로에서 열교환을 통해 가열된 유체가 배출된다.
상기 유체압송부(500)는 유체를 상기 다기능성 방음벽체(100)에 유입시키고 상기 히팅수요부(400)에 압송한다.
상기 유체압송부(500)는 팬에 해당하고, 상기 팬은 상기 다기능성 방음모듈(200)에 포함된 태양광패널(220)에 의해 생산된 DC전력으로 작동한다.
상기 히팅수요부(400)는 부스(booth)이거나 물탱크이다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 다기능성 방음벽체(100)를 구성하는 다기능성 방음모듈(200) 및 지지프레임(300)이 제작되는 제작단계(S610); 일정한 간격을 두고 2 이상의 상기 지지프레임(300)이 배치되는 지지프레임 배치단계(S620); 및 상기 지지프레임(300)을 따라 지지프레임(300)의 양측에 상기 다기능성 방음모듈(200)들이 차례로 적층되는 적층단계(S630);를 포함하는 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법(600)을 제공한다.
상기 다기능성 방음모듈(200)은 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하고, 상기 지지프레임(300)은 관통공(310)을 포함하여 구성된다.
상기 적층단계(S630)에서는 상기 지지프레임(300)의 일측에 적층된 상기 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234), 상기 지지프레임(300)의 타측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 상기 관통공(310)을 상호 연통시키면서 상기 다기능성 방음모듈(200)이 적층된다.
상기 제작단계(S610)에서는, 상기 적층단계(S630)에서 상기 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이에 맞추어 상기 지지프레임(300)에 관통공(310)이 형성된다.
상기 지지프레임 배치단계(S620)에서는, 상기 관통공(310)의 높이를 맞추면서 2 이상의 상기 지지프레임(300)이 배치된다.
상기 지지프레임 배치단계(S620)에서는, 상기 다기능성 방음모듈(200)의 너비만큼 간격을 두고 상기 지지프레임(300)이 배치된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다기능성 방음모듈(200)에서 방음패널(210) 및 태양광패널(220)은 간격을 두고 마주하여 배치되고 방음패널(210) 및 태양광패널(220)의 사이공간에는 유로가 형성될 수 있다. 따라서, 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열이 유로를 따라 흐르는 유체를 통해 히팅수요부(400)에 용이하게 전달될 수 있고 방음성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 유로에서 가열된 유체는 히팅수요부(400)에서 열원으로 이용될 수 있으므로, 다기능성 방음모듈(200)의 에너지효율을 향상시킬 수 있고 히팅비용을 절감할 수 있다. 아울러, 태양광패널(220)의 냉각 효과를 가져오므로, 태양광패널의 전력 생산 효율도 더 높일 수 있다.
또한 상기 태양광패널(220)은 방음패널(210)에서 흡음되지 못한 소음을 차폐하는 차음형 방음벽의 기능까지 수행하므로, 방음 효과가 더욱 확실하다.
또한, 유로에서 가열된 유체는 대기 중으로 곧바로 방출되지 않고 히팅수요부(400)까지 이동하므로 소음이 대기 중으로 유출되는 것을 방지하여 방음성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, PVT프레임(230)은 양측(양측면)에 유입구(232) 및 배출구(234)를 각각 구비할 수 있고 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이는 서로 대응하여 형성될 수 있다. 따라서, 다기능성 방음모듈(200)을 좌우로 나란히 배치하기만 하면 복수 개의 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로를 용이하게 서로 연통시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로가 서로 연통되어 있으므로, 다기능성 방음모듈(200) 외부에 별도의 유로가 없어도, 유체를 히팅수요부(400) 근처에 용이하게 저비용으로 압송할 수 있다.
또한, 내부의 유로가 서로 연통된 복수 개의 다기능성 방음모듈(200)에 대해서는 한 개의 유체압송부(500)만으로도 연통된 유로 전체에 유체를 흐르게 할 수 있으므로, 유체압송부(500)의 개수를 최소화하여 제조 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다기능성 방음모듈(200)의 유로는 다기능성 방음모듈(200)에 유입된 유체가 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이의 공간을 순환한 후에 배출되도록 할 수 있다. 따라서, 다기능성 방음모듈(200)에서 최소개수의 유로만으로도 열교환이 이루어지는 전열면적을 넓힐 수 있으므로, 유체가 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열을 효과적으로 흡수 및 전달할 수 있다.
또한, 최소개수의 유로에 대해서 상응하는 최소개수의 유체압송부(500)로 유체를 흐르게 할 수 있으므로, 유체압송부(500)의 개수를 최소화하여 제조 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 배플(236)은 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이를 가로막아서 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이의 공간에서 유체가 흐를 수 있는 유로를 결정할 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 용이하게 저비용으로 유로를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 유로를 따라 흐르는 유체의 이동방향의 총변화량이 작아지도록 배플(236)의 위치 또는 각도가 결정될 수 있다. 따라서, 압력손실이 작아져서 작은 동력으로 유체를 유동시킬 수 있으므로 열을 저비용으로 효과적으로 흡수 및 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 유입구(232) 및 배출구(234)가 PVT프레임(230)의 양측에 대응하는 높이로 각각 구비되는 경우에는, 1개의 종배플(236a)과 2개의 횡배플(236b, 236c)로 배플(236)을 구성하면 열을 저비용으로 효과적으로 흡수 및 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 횡배플(236b, 236c)이 하부공간의 공기유동방향으로 갈수록 상향하도록 경사지게 구성되면, 열교환이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 배플(236)은 길이방향을 따라 측단에 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)과 나란하게 돌출된 날개부(238)를 구비할 수 있다. 따라서, 배플(236)이 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)을 안정적으로 지지하여 간단한 구성으로 다기능성 방음모듈(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 방음패널(210) 후면에 커버패널(240)을 배치함으로써, 방음패널(210)을 보호할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 지지프레임(300)을 이용하여 지지프레임(300)의 양측에 다기능성 방음모듈(200)을 적층시킬 수 있으므로, 간단한 구성으로 다기능성 방음벽체(100)의 내구성을 향상시킬 수 있고 다기능성 방음벽체(100)를 용이하게 저비용으로 연장시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 지지프레임(300)에 관통공(310)을 형성하고 관통공(310)을 통해 지지프레임(300) 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234) 및 유입구(232)를 연통시킬 수 있다. 따라서, 다기능성 방음모듈(200)을 지지프레임(300) 양측에 적층시키기만 하면 복수 개의 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로를 용이하게 안정적으로 서로 연통시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 히팅시스템(10)은 유체에 압력을 가하여 유체가 다기능성 방음벽체(100)에 포함된 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열을 흡수하여 히팅수요부(400)에 전달하게 할 수 있다. 따라서, 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열이 히팅수요부(400)의 열원으로 이용될 수 있으므로, 에너지효율을 향상시킬 수 있고 히팅비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 유체압송부(500)는 근처에 있는 다기능성 방음모듈(200)의 태양광패널(220)로부터 전력을 공급받을 수 있으므로, 근거리에서 전력을 수급하여 전력손실을 저감할 수 있고 별도의 전원공급장치를 설치할 필요가 없다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 히팅수요부(400)가 다기능성 방음벽체(100) 근처의 도로변 또는 주거단지에 설치된 부스 또는 물탱크인 경우에는, 다기능성 방음벽체(100) 내부에서 가열된 유체가 근거리에서 열원으로 이용되어 열에너지손실을 최소화하여 에너지효율을 향상시킬 수 있고 유체압송비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 지지프레임(300)의 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)을 상호 연통시키면서 지지프레임(300) 양측에 다기능성 방음모듈(200)이 적층될 수 있다. 따라서, 지지프레임(300) 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)이 어긋나는 것을 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이에 맞추어 지지프레임(300)에 관통공(310)이 형성될 수 있다. 따라서, 지지프레임(300) 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)이 어긋나는 것을 미연에 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 관통공(310)의 높이를 맞추면서 2 이상의 지지프레임(300)이 배치될 수 있다. 따라서, 지지프레임(300) 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)이 어긋나는 것을 미연에 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다기능성 방음모듈(200)의 너비만큼 간격을 두고 지지프레임(300)이 배치될 수 있다. 따라서, 지지프레임(300) 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310) 사이에 빈 공간이 형성되는 것을 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅시스템을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 방음모듈의 사시도, 반투시도, 분해사시도, 정면도, 우측면도, 좌측면도, 배면도, 평면도 및 저면도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 PVT프레임의 배플을 나타낸 사시도이다.
도 14는 여러가지 배플형태에 대한 압력손실 및 온도차를 나타낸 표이다.
도 15는 도 11의 배플에 날개부가 구비된 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 16은 도 15의 PVT프레임에 커버부가 구비된 일 실시예를 나타낸 사시도이고 도 17은 도 16의 PVT프레임의 평면도이고 도 18은 도 16의 PVT프레임에 방음패널, 태양광패널 및 커버패널이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 방음벽체를 나타낸 사시도이고 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지프레임을 나타낸 측면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론도 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
실시예를 설명함에 있어서 길이방향은 가늘고 긴 부재가 있을 때 길게 연장되는 방향을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 히팅시스템(10)은 다기능성 방음벽체(100), 히팅수요부(400) 및 유체압송부(500)를 포함하여 구성된다.
여기에서, PVT(태양광열, photovoltaic thermal)는 태양광 발전으로 전기를 제공하는 동시에 태양열을 흡수하여 열원을 제공하는 태양광열 시스템의 메커니즘을 의미할 수 있다.
구체적으로, PVT(태양광열) 시스템은 태양광패널의 열을 흡수하여 온도 상승에 따른 태양광발전의 효율감소 문제를 보완하고 흡수된 열을 열원으로 이용할 수 있으므로 단위면적당 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 여기에서, 다기능성 방음벽체(100)는 태양광패널로 태양광발전을 하고 태양광패널의 열을 흡수하여 열원으로 제공할 수 있는 방음벽체를 의미할 수 있다.
[다기능성 방음벽체]
다기능성 방음벽체(100)는 적층된 한 개 이상의 다기능성 방음모듈(200) 및 지지프레임(300)을 포함하여 구성된다. 다기능성 방음모듈(200) 및 지지프레임(300)은 도 2 내지 도 20에서 후술한다.
또한, 다기능성 방음벽체(100)는 관, 튜브 등의 유로를 통해 히팅수요부(400) 및 유체압송부(500)와 연통될 수 있다.
다기능성 방음벽체(100)에 포함된 복수 개의 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로에서 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)과 열교환을 통해 가열된 유체는 히팅수요부(400)에 배출될 수 있다. 여기에서, 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로, 태양광패널(220), 방음패널(230)은 후술한다.
[히팅수요부]
히팅수요부(400)는 후술할 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234) 또는 후술할 지지프레임(300)의 관통공(310)과 연통될 수 있다. 또한, 히팅수요부(400)는 유체압송부(500)와 연통될 수 있다.
히팅수요부(400)에서는 다기능성 방음벽체(100)를 구성하는 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로에서 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)과 열교환을 통해 가열된 유체가 배출되어 히팅수요부(400)의 온도가 높아질 수 있다. 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로는 후술한다.
예를 들면, 히팅수요부(400)가 부스(booth)인 경우에는 부스(booth)에 고온의 유체가 배출되어 부스 내부의 공기온도가 높아질 수 있다. 또한, 히팅수요부(400)가 물탱크인 경우에는 물탱크에 고온의 유체가 배출되어 물탱크 내부에 저장된 물의 온도가 높아질 수 있다. 다만, 히팅수요부(400)는 이러한 구성으로 한정되는 것은 아니다.
[유체압송부]
유체압송부(500)는 후술할 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234) 또는 후술할 지지프레임(300)의 관통공(310)과 연통될 수 있다. 또한, 유체압송부(500)는 히팅수요부(400)와 연통될 수 있다.
유체압송부(500)는 유체에 압력을 가하여 후술할 유입구(232)를 통해 다기능성 방음벽체(100)를 구성하는 다기능성 방음모듈(200)에 유체를 유입시킬 수 있다.
또한, 유체압송부(500)는 유체에 압력을 가하여 다기능성 방음모듈(200)에 유입된 유체가 다기능성 방음모듈(200) 내부에 구비된 유로를 따라 흐르게 할 수 있고 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234)를 통해 배출되게 할 수 있다. 여기에서, 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로 및 배출구(234)는 후술한다.
또한, 유체압송부(500)는 유체에 압력을 가하여 다기능성 방음모듈(200)에서 배출된 유체를 히팅수요부(400)에 압송할 수 있다.
여기에서, 유체압송부(500)는 팬(fan)에 해당할 수 있고, 유체는 공기에 해당할 수 있다. 또한, 유체압송부(500)는 후술할 태양광패널(220)에 의해 생산된 DC전력(직류전력)으로 작동될 수 있다.
이와 같이, 히팅시스템(10)은 유체에 압력을 가하여 유체가 다기능성 방음벽체(100)에 포함된 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열을 흡수하여 히팅수요부(400)에 전달하게 할 수 있다.
따라서, 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열이 히팅수요부(400)의 열원으로 이용될 수 있으므로, 에너지효율을 향상시킬 수 있고 히팅비용을 절감할 수 있다.
또한, 유로에서 가열된 유체는 대기 중으로 곧바로 방출되지 않고 히팅수요부(400)까지 이동하므로 소음이 대기 중으로 유출되는 것을 방지하여 방음성능이 향상될 수 있다.
또한, 유체압송부(500)는 근처에 있는 다기능성 방음모듈(200)의 태양광패널(220)로부터 전력을 공급받을 수 있으므로, 근거리에서 전력을 수급하여 전력손실을 저감할 수 있고 별도의 전원공급장치를 설치할 필요가 없다.
또한, 히팅수요부(400)가 다기능성 방음벽체(100) 근처의 도로변 또는 주거단지에 설치된 부스 또는 물탱크인 경우에는, 다기능성 방음벽체(100) 내부에서 가열된 유체가 근거리에서 열원으로 이용되어 열에너지손실을 최소화하여 에너지효율을 향상시킬 수 있고 유체압송비용을 절감할 수 있다.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 방음모듈의 사시도, 반투시도, 분해사시도, 정면도, 우측면도, 좌측면도, 배면도, 평면도 및 저면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 다기능성 방음모듈(200)은 방음패널(210), 태양광패널(220), PVT프레임(230) 및 커버패널(240)을 포함하여 구성된다.
한편, 이하, 방음패널(210) 등을 설명함에 있어서, 전면은 도 3의 전면방향에 위치하는 면을 의미하고 후면은 도 3의 후면방향에 위치하는 면을 의미할 수 있다. 또한, 전방은 도 3의 전면방향을, 후방은 도 3의 후면방향을 의미할 수 있다.
[방음패널]
방음패널(210)은 판 형상으로 형성될 수 있고 PVT프레임(230)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 방음패널(210)은 도 3과 같이, PVT프레임(230)의 내부에 삽입되어 PVT프레임(230)의 상면, 하면 또는 양측면 중 적어도 어느 하나의 면과 결합될 수 있다.
또한, 방음패널(210)은 커버패널(240)의 전면과 결합될 수 있다.
또한, 방음패널(210)은 태양광패널(220)의 후면과 간격을 두고 마주하여 배치될 수 있다.
방음패널(210)은 흡음재로 구성될 수 있고 흡음을 하여 소음을 줄일 수 있다. 이 때에, 음파가 열에너지로 전환되어 방음패널(210)은 발열할 수 있다.
또한, 방음패널(210)은 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)에서 발생된 열이 방음패널(210)을 통해 외부로 빠져나가지 않도록 하는 단열재로서 기능할 수 있다.
[태양광패널]
태양광패널(220)은 판 형상으로 형성될 수 있고 PVT프레임(230)에 결합될 수 있다. 예를 들면, 태양광패널(220) 후면의 가장자리 또는 테두리는 도 2와 같이, PVT프레임(230)에 결합될 수 있다.
또한, 태양광패널(220)은 방음패널(210)의 전면과 간격을 두고 마주하여 배치될 수 있다.
태양광패널(220)은 한 개 이상의 태양전지모듈(222)을 구비할 수 있고 태양전지모듈(222)을 통해 태양광을 전기로 변환시킬 수 있다.
또한, 태양광패널(220)은 차음재로서 기능할 수 있다.
[PVT프레임]
PVT프레임(230)은 전후로 관통된 관형태에 해당할 수 있고 방음패널(210), 태양광패널(220) 및 커버패널(240)과 결합될 수 있다.
예를 들면, PVT프레임(230)은 도 2 및 도 3과 같이, 전방으로 태양광패널(220)의 후면의 가장자리와 결합될 수 있고, 후방으로 커버패널(240) 전면의 가장자리와 결합될 수 있다. 또한, PVT프레임(230)은 방음패널(210)의 상면, 하면, 양측면 중 어느 하나 이상의 면과 내부에서 결합될 수 있다.
또한, PVT프레임(230)은 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비할 수 있다. 예를 들면, PVT프레임(230)은 도 2 내지 도 4와 같이, 양측(양측면)에 유입구(232) 및 배출구(234)를 각각 구비할 수 있다. 이 때에, 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이는 서로 대응하여 형성될 수 있다.
PVT프레임(230)에 결합된 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이에는 유입구(232) 및 배출구(234)와 연통되고 유체가 흐르는 유로가 형성될 수 있다.
여기에서, 유로는 유입구(232)를 통해 유입된 유체가 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이의 공간을 순환하여 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)의 열을 흡수하고 배출구(234)를 통해 배출되도록 할 수 있다.
여기에서, 순환이란 유입구(232)에서 유입된 유체가 배출구(234)로 곧바로 배출되지 않고 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이의 여러 공간을 돌아다니는 것을 의미할 수 있다. 유체가 순환함으로써 열교환이 이루어지는 전열면적이 넓어질 수 있다.
또한, 유로는 PVT프레임(230)에 구비된 배플(baffle, 236)을 통해 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11 내지 도 14에서 살펴본다.
한편, 유로에서 열교환을 통해 가열된 유체는 전술한 히팅수요부(400)에서 열원으로 이용될 수 있다.
이와 같이, 다기능성 방음모듈(200)에서 방음패널(210) 및 태양광패널(220)은 간격을 두고 마주하여 배치되고 방음패널(210) 및 태양광패널(220)의 사이공간에는 유로가 형성될 수 있다.
따라서, 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열이 유체를 통해 히팅수요부(400)에 용이하게 전달될 수 있고 방음성능이 향상될 수 있다.
또한, 유로에서 가열된 유체는 히팅수요부(400)에서 열원으로 이용될 수 있으므로, 다기능성 방음모듈(200)의 에너지효율을 향상시킬 수 있고 히팅비용을 절감할 수 있다.
또한, PVT프레임(230)은 양측(양측면)에 유입구(232) 및 배출구(234)를 각각 구비할 수 있고 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이는 서로 대응하여 형성될 수 있다.
따라서, 다기능성 방음모듈(200)을 좌우로 나란히 배치하기만 하면 복수 개의 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로를 용이하게 서로 연통시킬 수 있다.
또한, 복수 개의 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로가 서로 연통되어 있으므로, 다기능성 방음모듈(200) 외부에 별도의 유로가 없어도, 유체를 히팅수요부(400) 근처에 용이하게 저비용으로 압송할 수 있다.
또한, 내부의 유로가 서로 연통된 복수 개의 다기능성 방음모듈(200)에 대해서는 한 개의 유체압송부(500)만으로도 연통된 유로 전체에 유체를 흐르게 할 수 있으므로, 유체압송부(500)의 개수를 최소화하여 제조 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
또한, 다기능성 방음모듈(200)의 유로는 다기능성 방음모듈(200)에 유입된 유체가 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이의 공간을 순환한 후에 배출되도록 할 수 있다.
따라서, 다기능성 방음모듈(200)에서 최소개수(예컨대, 한 개)의 유로만으로도 열교환이 이루어지는 전열면적을 넓힐 수 있으므로, 유체가 태양광패널(220) 또는 방음패널(210)의 열을 효과적으로 흡수 및 전달할 수 있다.
또한, 최소개수(예컨대, 한 개)의 유로에 대해서 최소개수(예컨대, 한 개)의 유체압송부(500)로 유체를 흐르게 할 수 있으므로, 유체압송부(500)의 개수를 최소화하여 제조 및 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
[커버패널]
커버패널(240)은 방음패널(210)의 후면과 마주하여 배치될 수 있고 방음패널(210) 또는 PVT프레임(230)과 결합될 수 있다. 또한, 커버패널(240)은 한 개 이상의 관통공(242)을 구비할 수 있다.
이와 같이, 방음패널(210) 후면에 커버패널(240)을 배치함으로써, 방음패널(210)을 보호할 수 있다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 다기능성 방음모듈(200)은, 도 5의 정면도와 같이 전면에는 태양광패널(220), 도 8의 배면도와 같이 후면에는 커버패널(240), 도 6/도 7의 우측면도/좌측면도 및 도 9/도 10의 평면도/저면도와 같이 양측면 및 상하면은 주로 PVT프레임(230)으로 구성되는 결합체에 해당할 수 있다.
한편, 방음패널(210)은 전술한 바와 같이, 다기능성 방음모듈(200) 내부에 삽입되어 외부에 드러나지 않을 수 있다.
[배플]
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 PVT프레임의 배플을 나타낸 사시도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 PVT프레임(230)은 배플(236)을 구비할 수 있다. 배플(236)은 도 11 내지 도 13과 같이 얇은 판 형상에 해당할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
또한, 배플(236)에 의해 도 11 내지 도 13의 점선과 같은 유로가 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 3과 같이 PVT프레임(230)에 방음패널(210) 및 태양광패널(220)이 결합되었을 때에, 배플(236)은 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이의 공간에 배치될 수 있고 배플(236)의 길이방향의 양측단은 방음패널(210)의 전면 및 태양광패널(220)의 후면과 접촉할 수 있다.
따라서, 배플(236)은 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이를 가로막을 수 있으므로 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이의 공간에서 유체가 흐를 수 있는 유로를 결정할 수 있다. 즉, 배플(236)은 도 11 내지 도 13의 점선과 같은 유로를 형성할 수 있다.
도 11 내지 도 13에서 배플(236)의 구성을 구체적으로 살펴본다.
도 11에서, 배플(236)은 다섯개의 종방향 배플(이하, 종배플)로 구성되고, 그 중에서 세개의 종배플은 일단부가 PVT프레임(230)의 상면에 연결되고 타단부가 개방된다. 나머지 두개의 종배플은 일단부가 PVT프레임(230)의 하면에 연결되고 타단부가 개방된다.
이러한 배플(236)의 구성에 의해 유체는 이동방향이 크게 변하는 6개의 세로경로(3개의 하강경로 및 3개의 상승경로)를 갖는다.
도 12에서, 배플(236)은 일단부가 PVT프레임(230)의 상면에 연결되고 타단부가 개방되는 제1종배플(236a), 일단부가 제1종배플(236a)의 타단부 부근에 연결되고 타단부가 개방되는 제1횡배플(236b) 및 일단부가 PVT프레임(230)의 측면에 연결되고 타단부가 제1횡배플(236b)과 이격되어 개방되는 제2횡배플(236c)을 포함하여 구성된다.
이러한 배플(236)의 구성에 의해 유체는 이동방향이 크게 변하는 1개의 세로경로(하강경로)와 3개의 가로경로(2개의 오른쪽경로 및 1개의 왼쪽경로)를 갖는다.
도 13에서는, 도 12의 배플(236) 중에서 제1횡배플(236b) 및 제2횡배플(236c)이 제1횡배플(236b), 제2횡배플(236c) 각각의 하부공간의 공기유동방향(공기이동방향)으로 갈수록 상향하도록 경사지게 구성된다.
이러한 배플(236)의 구성에 의해 유체는 이동방향이 크게 변하는 1개의 세로경로(하강경로), 2개의 경사경로(1개의 오른쪽상승경로 및 1개의 왼쪽상승경로) 및 1개의 가로경로(오른쪽경로)를 갖는다.
도 14는 여러가지 배플형태에 대한 압력손실 및 온도차를 나타낸 표이다.
도 14를 참조하면, 유형 1 내지 유형 5에 대해서 경로, 배플형태, 압력손실 및 유입구와 배출구의 온도차를 알 수 있다. 전술한 도 11, 도 12, 도 13은 각각 유형2, 유형4-1, 유형5에 해당한다.
여기에서, 압력손실은 차압이라고도 하며, 유로를 통해 흐르는 유체의 속도, 방향 등이 변하여 손실된 유체의 에너지를 의미할 수 있다. 압력손실이 클수록 유체를 흐르게 하기 위해서 큰 동력이 필요하므로 에너지효율이 낮을 수 있다.
따라서, 원칙적으로는, 유로를 따라 흐르는 유체의 이동방향의 총변화량이 작아지도록 배플(236)의 위치 또는 각도가 결정되면, 압력손실이 작아져서 작은 동력으로 유체를 유동시킬 수 있으므로 에너지효율이 높아질 수 있다. 즉, 유로를 따라 흐르는 유체의 이동방향의 총변화량이 작아지도록 배플(236)의 위치 또는 각도가 결정되면, 열을 저비용으로 효과적으로 흡수 및 전달할 수 있다.
한편, 도 14의 모든 유형은 유입구(232) 및 배출구(234)가 PVT프레임(230)의 양측에 각각 구비되고, 유입구(232)와 배출구(234)의 높이는 서로 대응하도록 형성된 것을 전제로 한다.
유형1 내지 유형3은, 유형4-1 내지 유형5와 달리, 배플형태가 종배플만으로 구성되어 세로경로만을 갖는데, 이 때에는 유체의 이동방향 변화가 커서 압력손실은 유형4-1 내지 유형5보다 2배 이상 크다.
따라서, 유입구(232) 및 배출구(234)가 PVT프레임(230)의 양측에 대응하는 높이로 각각 구비되는 경우에는, 유형1 내지 유형3과 같이 배플(236)을 종배플만으로 구성하는 것은 압력손실이 커서 유형4-1 내지 유형5보다는 부적절할 수 있다.
한편, 유형1 내지 유형3에서, 종배플의 개수가 증가할수록(즉, 세로경로의 개수가 증가할수록) 압력손실이 커지지만 유입구(232)와 배출구(234)의 온도차 또한 커지는 것을 알 수 있다.
여기에서, 유입구(232)와 배출구(234)의 온도차는 유체가 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)로부터 흡수한 열에너지를 의미할 수 있다.
구체적으로, 유형1 내지 유형3에서 종배플의 개수가 증가할수록, 유체의 방향전환 횟수가 증가하므로 압력손실이 커질 수 있다. 따라서, 종배플의 개수가 증가할수록, 유체를 흐르게 하기 위해 큰 동력이 필요하므로 에너지효율이 낮아질 수 있다.
그러나, 종배플의 개수가 증가할수록, 유체가 방음패널(210) 및 태양광패널(220)과 접촉하여 열교환하는 전열면적이 실질적으로 증가하므로 유체가 열을 더 많이 흡수하여 유입구(232)와 배출구(234)의 온도차가 커질 수 있다. 따라서, 유체가 태양광패널의 열을 더 많이 흡수하여 발전효율이 향상될 수 있고, 고온의 유체를 열원으로 사용할 수 있어서 에너지효율이 증가할 수 있다.
다만, 유형1 내지 유형3에서 종배플의 개수가 증가할 때에, 온도차보다는 압력손실이 더 크게 증가하므로, 종배플의 개수가 증가할수록, 전체 에너지효율은 감소할 수 있다.
정리하면, 유입구(232) 및 배출구(234)가 PVT프레임(230)의 양측에 대응하는 높이로 각각 구비되는 경우에는, 유형1 내지 유형3과 같이 배플(236)을 종배플만으로 구성하는 것은 전체 에너지효율이 낮아서 부적절할 수 있다.
유형4-1 내지 유형5는, 유형1 내지 유형3과 달리, 배플형태가 횡배플을 포함하여 구성되므로 가로경로를 갖는데, 이 때에는 유체의 이동방향 변화가 감소하여 압력손실은 유형1 내지 유형3보다 절반 이상 작을 수 있다.
한편, 유형4-1 내지 유형5에서의 온도차는 유형1 및 유형2와 유사하다.
여기에서, 온도차가 유사하다는 것은 유체가 방음패널(210) 및 태양광패널(220)과 접촉하여 열교환하는 전열면적이 실질적으로 유사하다는 것을 의미할 수 있다.
따라서, 유입구(232) 및 배출구(234)가 PVT프레임(230)의 양측에 대응하는 높이로 각각 구비되는 경우에는, 유형4-1 내지 유형5와 같이 배플(236)을 구성하는 것이 작은 동력으로 열을 효과적으로 흡수할 수 있다.
즉, 배플(236)이 유형4-1 내지 유형5의 형태로 구성되면, (i) 저비용으로(작은 동력으로) 태양광패널이 효과적으로 냉각되어 태양광 발전효율이 향상되고, (ii) 저비용으로(작은 동력으로) 고온의 열원을 사용할 수 있으므로 전체 에너지효율이 향상될 수 있다.
또한, 배플(236)을 유형4-1 내지 유형5의 형태로 구성하는 것은 간단하고 용이하므로 다른 방법으로 유로를 형성하는 경우보다 저비용으로 제조할 수 있다.
한편, 유형5(도 13)는 전술한 바와 같이, 유형4-1(도 12)의 횡배플(236b, 236c)이 하부공간의 공기유동방향으로 갈수록 상향하도록 경사지게 구성된다.
이와 같이 구성됨으로써, 유형5는 고온의 공기가 경사진 횡배플을 따라 용이하게 배출될 수 있으므로 열교환이 효과적으로 이루어져서 유입구(232)와 배출구(234)의 온도차가 유형4-1이나 유형4-2보다 커질 수 있다.
[날개부]
도 15는 도 11의 배플에 날개부가 구비된 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 15를 참조하면, 배플(236)은 날개부(238)를 구비할 수 있다.
구체적으로, 배플(236)은 길이방향을 따라 측단에 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)과 나란하게 돌출된 날개부(238)를 구비할 수 있다.
이와 같이, 배플(236)이 날개부(238)를 구비함으로써, 도 3과 같이 PVT프레임(230)에 방음패널(210) 및 태양광패널(220)이 결합되었을 때에, 배플(236)이 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)을 안정적으로 지지하여 간단한 구성으로 다기능성 방음모듈(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
[커버부]
도 16은 도 15의 PVT프레임에 커버부가 구비된 일 실시예를 나타낸 사시도이고 도 17은 도 16의 PVT프레임의 평면도이고 도 18은 도 16의 PVT프레임에 방음패널, 태양광패널 및 커버패널이 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 16 내지 도 18을 참조하면, PVT프레임(230)은 커버부(239)를 구비할 수 있다.
구체적으로, PVT프레임(230)의 측단에는 태양광패널(220) 또는 커버패널(240)의 측단을 감싸는 커버부(239a, 239b)가 구비될 수 있다.
이와 같이, PVT프레임(230)이 커버부(239)를 구비함으로써, 도 18과 같이 PVT프레임(230)에 방음패널(210), 태양광패널(220), 커버패널(240)이 결합되었을 때에, PVT프레임(230)는 커버부(239)와 배플(238) 사이에 배치되는 각 패널(210, 220, 240)을 안정적으로 지지하여 간단한 구성으로 다기능성 방음모듈(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
[지지프레임]
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 방음벽체를 나타낸 사시도이고 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지프레임을 나타낸 측면도이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 일 실시예에 따른 다기능성 방음벽체(100)는 복수의 적층된 다기능성 방음모듈(200) 및 지지프레임(300)을 포함하여 구성되고 지지프레임(300)은 관통공(310)을 구비할 수 있다. 다만, 이러한 구성에 한정되지 않고, 다기능성 방음벽체(100)는 예컨대, 복수의 적층된 다기능성 방음모듈(200)만으로 구성될 수도 있다.
다기능성 방음모듈(200)은 도 2 내지 도 18에서 살펴본 바와 같으므로, 지지프레임(300)에 대해서만 살펴본다.
지지프레임(300)은 각 다기능성 방음모듈(200)의 측단을 양측에서 가이드하고 상방으로 세워질 수 있다. 예를 들면, 지지프레임(300)은 도 19와 같이, H형강에 해당할 수 있다.
2 이상의 지지프레임(300)이 세워지면 다기능성 방음모듈(200)들은 지지프레임(300)을 따라 지지프레임(300)의 양측에 차례로 적층될 수 있다.
또한, 지지프레임(300)은 관통공(310)을 포함하여 구성될 수 있다.
지지프레임(300)의 관통공(310)은 지지프레임(300)의 일측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234)와 지지프레임(300)의 타측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232)를 연통시킬 수 있다.
구체적으로, 각 다기능성 방음모듈(200)의 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 유입구(232) 및 배출구(234)를 각각 구비하고, 상기 유입구(232)와 배출구(234)의 높이는 서로 대응될 수 있다. 또한, 지지프레임(300)의 관통공(310)은 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이에 맞추어 형성될 수 있다.
이 때에, 지지프레임(300)을 따라 지지프레임(300)의 양측에 다기능성 방음모듈(200)이 적층되면 지지프레임(300)의 일측과 타측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234) 및 유입구(232)는 관통공(310)을 통해 연통될 수 있다.
이와 같이, 지지프레임(300)을 이용하여 지지프레임(300)의 양측에 다기능성 방음모듈(200)을 적층시킬 수 있으므로, 간단한 구성으로 다기능성 방음벽체(100)의 내구성을 향상시킬 수 있고 다기능성 방음벽체(100)를 용이하게 저비용으로 연장시킬 수 있다.
또한, 지지프레임(300)에 관통공(310)을 형성하고 관통공(310)을 통해 지지프레임(300) 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234) 및 유입구(232)를 연통시킬 수 있다.
따라서, 다기능성 방음모듈(200)을 지지프레임(300) 양측에 적층시키기만 하면 복수 개의 다기능성 방음모듈(200) 내부의 유로를 용이하게 안정적으로 서로 연통시킬 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법을 나타낸 순서도이다.
도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법(600)은 제작단계(S610), 지지프레임 배치단계(S620) 및 적층단계(S630)를 포함하여 구성될 수 있다.
제작단계(S610)에서, 다기능성 방음벽체(100)를 구성하는 다기능성 방음모듈(200) 및 지지프레임(300)이 제작될 수 있다.
여기에서, 다기능성 방음모듈(200)의 PVT프레임(230)은 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하도록 제작될 수 있고 지지프레임(300)은 관통공(310)을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 다기능성 방음모듈(200)의 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 유입구(232) 및 배출구(234)를 각각 구비하고, 유입구(232)와 배출구(234)의 높이는 서로 대응되도록 제작될 수 있다.
또한, 후술할 적층단계(S630)에서 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이에 맞추어 지지프레임(300)에 관통공(310)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이에 맞추어 지지프레임(300)에 관통공(310)이 형성됨으로써, 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)이 어긋나는 것을 미연에 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
지지프레임 배치단계(S620)에서, 일정한 간격을 두고 2 이상의 지지프레임(300)이 배치될 수 있다.
이 때에, 관통공(310)의 높이를 맞추면서 2 이상의 지지프레임(300)이 배치될 수 있다.
이와 같이, 관통공(310)의 높이를 맞추면서 2 이상의 지지프레임(300)이 배치됨으로써, 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)이 어긋나는 것을 미연에 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
또한, 다기능성 방음모듈(200)의 너비만큼 간격을 두고 지지프레임(300)이 배치될 수 있다.
이와 같이, 다기능성 방음모듈(200)의 너비만큼 간격을 두고 지지프레임(300)이 배치됨으로써, 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310) 사이에 빈 공간이 형성되는 것을 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
적층단계(S630)에서, 지지프레임(300)의 일측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234), 지지프레임(300)의 타측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 지지프레임(300)의 관통공(310)을 상호 연통시키면서 상기 다기능성 방음모듈(200)이 적층될 수 있다.
이와 같이, 지지프레임(300)의 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)을 상호 연통시키면서 지지프레임(300) 양측에 다기능성 방음모듈(200)이 적층됨으로써, 지지프레임(300) 양측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)와 지지프레임(300)의 관통공(310)이 어긋나는 것을 방지하여 열손실 또는 압력손실 없이 열을 저비용으로 효과적으로 전달할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.
아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 히팅시스템
100: 다기능성 방음벽체
200: 다기능성 방음모듈
210: 방음패널 220: 태양광패널
230: PVT프레임
232: 유입구 234: 배출구
236: 배플 238: 날개부
239: 커버부
240: 커버패널
300: 지지프레임 310: 관통공
400: 히팅수요부 500: 유체압송부
600: 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법

Claims (20)

  1. 판 형상으로 형성되는 방음패널(210);
    상기 방음패널(210)의 전면과 간격을 두고 마주하여 배치되고 태양광을 전기로 변환시키는 태양광패널(220); 및
    상기 방음패널(210) 및 상기 태양광패널(220)과 결합되고 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하는 PVT(photovoltaic thermal)프레임(230);을 포함하고,
    상기 PVT프레임(230)에 결합된 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이에는 상기 유입구(232) 및 배출구(234)와 연통되고 유체가 흐르는 유로가 형성되고,
    상기 유로에서 열교환을 통해 가열된 유체는 열원으로 이용되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 상기 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하고, 상기 유입구(232)와 배출구(234)의 높이는 서로 대응하는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로는 상기 유입구(232)를 통해 유입된 유체가 상기 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이를 순환하고 상기 배출구(234)를 통해 배출되게 하는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 PVT프레임(230)은 상기 방음패널(210) 및 태양광패널(220) 사이를 가로막는 배플(baffle, 236)을 구비하고,
    상기 유로는 상기 배플(236)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 배플(236)은 상기 유로를 따라 흐르는 유체의 이동방향의 총변화량이 작아지도록 위치 또는 각도가 결정되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 상기 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하고, 상기 유입구(232)와 배출구(234)의 높이는 서로 대응하고,
    상기 배플(236)은,
    일단부가 상기 PVT프레임(230)의 상면 또는 하면 중 선택된 어느 하나의 면에 연결되고 타단부가 개방되는 제1종배플(236a);
    일단부가 상기 제1종배플(236a)의 타단부 부근에 연결되고 타단부가 개방되는 제1횡배플(236b); 및
    일단부가 상기 PVT프레임(230)의 측면에 연결되고 타단부가 상기 제1횡배플(236b)과 이격되어 개방되는 제2횡배플(236c);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1횡배플(236b) 또는 제2횡배플(236c)은 제1횡배플(236b) 또는 제2횡배플(236c)의 하부공간의 공기유동방향으로 갈수록 상향하도록 경사진 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 배플(236)은 길이방향을 따라 측단에 상기 방음패널(210) 또는 태양광패널(220)과 나란하게 돌출된 날개부(238)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 방음패널(210)의 후면과 마주하여 배치되고 관통공(242)을 구비하는 커버패널(240);을 더 포함하고,
    상기 방음패널(210) 또는 상기 PVT프레임(230)은 상기 커버패널(240)과 결합되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈(200).
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 하나의 다기능성 방음모듈(200)을 적층한 다기능성 방음벽체(100).
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 각 다기능성 방음모듈(200)의 측단을 양측에서 가이드하고 상방으로 세워지는 2 이상의 지지프레임(300);을 더 포함하고,
    상기 다기능성 방음모듈(200)들은 상기 지지프레임(300)을 따라 지지프레임(300)의 양측에 차례로 적층되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음벽체(100).
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 각 다기능성 방음모듈(200)의 PVT프레임(230)은 PVT프레임(230)의 양측에 유입구(232) 및 배출구(234)를 각각 구비하고, 상기 유입구(232)와 배출구(234)의 높이는 서로 대응하고,
    상기 지지프레임(300)은 관통공(310)을 포함하여 구성되고,
    상기 관통공(310)을 통해 상기 지지프레임(300)의 일측에 적층된 상기 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234)가 지지프레임(300)의 타측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232)와 연통되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음벽체(100).
  13. 청구항 10의 다기능성 방음벽체(100);
    상기 다기능성 방음벽체(100)를 구성하는 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234)와 연통되고 상기 다기능성 방음모듈(200)의 유로에서 열교환을 통해 가열된 유체가 배출되는 히팅수요부(400); 및,
    상기 다기능성 방음벽체(100) 및 상기 히팅수요부(400)와 연통되어 유체를 상기 다기능성 방음벽체(100)에 유입시키고 상기 히팅수요부(400)에 압송하는 유체압송부(500);를 포함하는 히팅시스템(10).
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 유체압송부(500)는 팬에 해당하고,
    상기 팬은 상기 다기능성 방음모듈(200)에 포함된 태양광패널(220)에 의해 생산된 DC전력으로 작동하는 것을 특징으로 하는 히팅시스템(10).
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 히팅수요부(400)는 부스(booth)인 것을 특징으로 하는 히팅시스템(10).
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 히팅수요부(400)는 물탱크인 것을 특징으로 하는 히팅시스템(10).
  17. 청구항 12의 다기능성 방음벽체의 시공방법으로서,
    상기 다기능성 방음벽체(100)를 구성하는 다기능성 방음모듈(200) 및 지지프레임(300)이 제작되는 제작단계(S610);
    상기 다기능성 방음모듈(200)은 유입구(232) 및 배출구(234)를 구비하고,
    상기 지지프레임(300)은 관통공(310)을 포함하여 구성되고,
    일정한 간격을 두고 2 이상의 상기 지지프레임(300)이 배치되는 지지프레임 배치단계(S620);
    상기 지지프레임(300)을 따라 지지프레임(300)의 양측에 상기 다기능성 방음모듈(200)들이 차례로 적층되는 적층단계(S630);를 포함하고,
    상기 적층단계(S630)에서는 상기 지지프레임(300)의 일측에 적층된 상기 다기능성 방음모듈(200)의 배출구(234), 지지프레임(300)의 타측에 적층된 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 상기 관통공(310)을 상호 연통시키면서 상기 다기능성 방음모듈(200)이 적층되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법(600).
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제작단계(S610)에서는, 상기 적층단계(S630)에서 상기 지지프레임(300) 양측에 적층되는 다기능성 방음모듈(200)의 유입구(232) 및 배출구(234)의 높이에 맞추어 상기 지지프레임(300)에 관통공(310)이 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법(600).
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 지지프레임 배치단계(S620)에서는, 상기 관통공(310)의 높이를 맞추면서 2 이상의 상기 지지프레임(300)이 배치되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법(600).
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 지지프레임 배치단계(S620)에서는, 상기 다기능성 방음모듈(200)의 너비만큼 간격을 두고 상기 지지프레임(300)이 배치되는 것을 특징으로 하는 다기능성 방음모듈을 적용한 방음벽체 시공방법(600).
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