KR20230015674A - A project window system harmonizing external landscape and solar power generation efficiency - Google Patents
A project window system harmonizing external landscape and solar power generation efficiency Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230015674A KR20230015674A KR1020210097107A KR20210097107A KR20230015674A KR 20230015674 A KR20230015674 A KR 20230015674A KR 1020210097107 A KR1020210097107 A KR 1020210097107A KR 20210097107 A KR20210097107 A KR 20210097107A KR 20230015674 A KR20230015674 A KR 20230015674A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- project
- frame
- solar
- window
- solar panel
- Prior art date
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S20/00—Supporting structures for PV modules
- H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
- E06B3/32—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing
- E06B3/34—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing with only one kind of movement
- E06B3/38—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing with only one kind of movement with a horizontal axis of rotation at the top or bottom of the opening
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
- E06B3/70—Door leaves
- E06B3/72—Door leaves consisting of frame and panels, e.g. of raised panel type
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B7/00—Special arrangements or measures in connection with doors or windows
- E06B7/02—Special arrangements or measures in connection with doors or windows for providing ventilation, e.g. through double windows; Arrangement of ventilation roses
- E06B7/08—Louvre doors, windows or grilles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S20/00—Supporting structures for PV modules
- H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
- H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
- H02S20/26—Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
- H02S30/10—Frame structures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
- E06B3/70—Door leaves
- E06B2003/7049—Specific panel characteristics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Description
본 발명은 태양광 패널이 설치되어 태양광 발전이 가능한 창문에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 패널이 틸트 가능하도록 구비되어 창문이 프로젝트 방식으로 개폐되는 프로젝트 창문 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a window in which a solar panel is installed and capable of generating solar power, and more particularly, to a project window system in which a solar panel is provided to be tiltable and the window is opened and closed in a project method.
온실가스 감축을 위해 건축물에서 자체적으로 에너지를 생산, 사용함으로써 화석연료의 사용을 줄이는 방안이 제시되고 있다. 이와 관련된 소위 제로 에너지 건축물(Zero Energy Building)은 사전적으로는 건물의 사용 에너지와 생산 에너지의 합이 최종적으로 0(Net Zero)이 되는 건축물을 의미하지만, 현재 기술 수준, 경제성 등을 고려하여 에너지 소비를 최소화하는 건축물을 의미하는 것이 일반적이다. 법·제도적 측면에서도 녹색건축물 조성 지원법 등에서 “건축물에 필요한 에너지 부하를 최소화하고, 신재생 에너지를 활용하여 에너지 소요량을 최소화하는 녹색건축물”로 정의하여 그 보급을 장려하는 상황이다.In order to reduce greenhouse gas emissions, a plan to reduce the use of fossil fuels by producing and using energy in buildings itself has been proposed. Related to this, the so-called zero energy building (Zero Energy Building) means a building in which the sum of the energy used and produced energy of the building is ultimately zero (Net Zero) in advance, but energy consumption is considered in consideration of the current technology level and economic feasibility. It is common to mean a building that minimizes From a legal and institutional perspective, the Green Building Creation Support Act defines it as “a green building that minimizes the energy load required for buildings and minimizes energy consumption by utilizing new and renewable energy” and encourages its spread.
제로 에너지 건축물을 실현하는 수단은 크게 능동적 기술과 수동적 기술로 구분할 수 있는데, 능동적 기술은 태양광, 지열 등 신재생 에너지를 활용해 에너지를 자체 생산하여 공급하는 것이고, 수동적 기술은 에너지 사용량을 최소화하는 기술로서 자연환기, 고성능 창문, 고기밀, 외단열, 자연채광, 옥상녹화 등을 들 수 있다.Means for realizing zero-energy buildings can be largely divided into active and passive technologies. Technologies include natural ventilation, high-performance windows, high airtightness, external insulation, natural lighting, and rooftop greening.
본 발명은 이 중 능동적 기술에 속하는 기술로서, 창문 시스템에 태양광 패널을 구비하여 태양광 에너지를 건축물에 공급하는 물건에 관한 것이다.The present invention, as a technology belonging to the active technology, relates to an object that supplies solar energy to a building by including a solar panel in a window system.
본 발명자는 태양광 창문 시스템에 대한 연구를 지속하여 왔고, ‘특허문헌 1’ 내지 ‘특허문헌 4’에 그동안의 연구 결과가 개시되어 있다. 도 1은 ‘특허문헌 1’ 내지 ‘특허문헌 4’에 공통되는 태양광 창문 시스템을 도시한 것이다. 본 발명의 대상인 태양광 창문 시스템은 창문 프레임(1), 상단이 창문 프레임(1)의 상단에 힌지 결합되고 하단이 창문 프레임(1)에 대해 멀어지거나 가까워지면서 프로젝트 방식으로 개폐되는 프로젝트 프레임(2), 프로젝트 프레임 내측에 구비되는 태양광 패널(3), 창문 프레임(1)과 프로젝트 프레임(2) 사이에 설치되어 프로젝트 프레임(2)이 창문 프레임(1)에 대해 프로젝트 개폐 가능하도록 하는 프로젝트 수단(4); 프로젝트 프레임(2)에 설치되어 태양광 패널(3)이 프로젝트 프레임(2)에 대해 틸트 개폐 가능하도록 하는 틸트 수단(5)으로 구성되어, 프로젝트와 틸트를 적절히 조절하여 태양광 발전 효율을 제어할 수 있다.The present inventor has continued research on solar window systems, and the results of the research so far are disclosed in 'Patent Document 1' to '
그런데 이러한 구성의 태양광 창문 시스템은 태양광 패널이 불투명하기 때문에 태양광 발전 효율에만 초점을 맞추면 외부를 거의 볼 수 없거나 환기 효율이 떨어지는 경우가 있어 창문의 기본적인 기능을 하기 어렵다는 문제가 있다.However, since the photovoltaic window system of this configuration is opaque, there is a problem in that it is difficult to perform the basic function of the window because the outside can hardly be seen or the ventilation efficiency is low if the focus is only on the photovoltaic power generation efficiency.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부 시야, 환기 등 창문의 기본적인 기능을 어느 정도 수준으로 구비하면서 태양광 발전 효율을 최대로 한 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the problem to be solved by the present invention is to maximize the solar power generation efficiency while having basic functions of windows such as external view and ventilation to a certain level. It is to provide a project window system in which photovoltaic efficiency is harmonized.
본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템은 창문 프레임; 상기 창문 프레임에 대해 프로젝트 방식으로 개폐되는 프로젝트 프레임; 상기 프로젝트 프레임에 틸트 가능하게 구비되는 복수 개의 태양광 패널; 상기 프로젝트 프레임을 상기 창문 프레임에 대해 프로젝트 개폐시키는 프로젝트 수단 및 상기 태양광 패널을 틸트시키는 틸트 수단으로 구성되는 태양광 프로젝트 창문 시스템으로서, 태양의 고도 Ψ에 대해 다음 수학식의 조건을 만족하는 범위에서 수직 방향에 대한 상기 프로젝트 프레임의 개방 각도 Φ 및 수직 방향에 대한 상기 태양광 패널의 틸트 각도 θ가 결정되는 것을 특징으로 하는 것을 기술적 특징으로 한다.A project window system in which external scenery and photovoltaic power generation efficiency are harmonized according to the present invention is a window frame; A project frame that is opened and closed in a project manner with respect to the window frame; A plurality of solar panels tiltably provided on the project frame; A solar project window system composed of a project means for opening and closing the project frame with respect to the window frame and a tilt means for tilting the solar panel, in the range that satisfies the condition of the following equation for the altitude Ψ of the sun It is characterized in that the opening angle Φ of the project frame in the vertical direction and the tilt angle θ of the solar panel in the vertical direction are determined.
본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템은 창문의 개방도를 확보하면서 동시에 태양광 발전 효율도 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.The project window system in which external scenery and photovoltaic efficiency are harmonized according to the present invention can secure the opening of the window and at the same time maintain the photovoltaic power generation efficiency at a certain level or higher.
따라서 종래 태양광 발전 효율을 위해 창문 본질적인 기능을 희생하거나 태양광 발전 효율을 희생해야 하던 문제를 해결할 수 있다.Therefore, it is possible to solve the problem of sacrificing essential functions of a window or sacrificing solar power generation efficiency for conventional solar power generation efficiency.
도 1은 태양광 패널의 프로젝트 및 틸트가 가능한 태양광 창문 시스템의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템을 측면에서 바라본 작동 상태도
도 3은 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템이 태양광을 받아 음영이 생기는 상황을 도시한 것
도 4는 도 3을 간략히 도식화한 것
도 5는 도 4의 점선 부분 확대도
도 6은 태양광 패널 사이에 갭이 있는 경우를 도식화한 것
도 7 내지 도 12는 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템의 프로젝트 및 틸트 정도에 따른 외부 경관1 is a perspective view of a solar window system capable of projecting and tilting a solar panel;
Figure 2 is an operating state view from the side of the project window system in which the external landscape and solar power generation efficiency are harmonized according to the present invention
3 shows a situation in which a project window system in which external scenery and photovoltaic power generation efficiency are harmonized according to the present invention receives sunlight and creates shade
Figure 4 is a schematic diagram of Figure 3
Figure 5 is an enlarged view of the dotted line portion of Figure 4
6 is a diagram illustrating a case where there is a gap between solar panels
7 to 12 are external views according to the project and tilt degree of the project window system in which the external landscape and solar power generation efficiency are harmonized according to the present invention
이하에서는 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a project window system in which external scenery and photovoltaic power generation efficiency are harmonized according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템의 기술 핵심은 창문의 프로젝트 및 태양광 패널의 틸트에 의한 적절한 개방 및 태양광 발전 효율의 조화에 있으나, 이해를 위해 창문 프레임 등 기본 구성에 대해 먼저 설명하도록 한다.The technical core of the project window system in which the external landscape and solar power generation efficiency are harmonized according to the present invention is the proper opening by the project of the window and the tilt of the solar panel and the harmony of the solar power generation efficiency, but for understanding, the window frame, etc. The basic configuration will be explained first.
도 2는 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템을 측면에서 바라본 작동 상태도이다. 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템은 창문 프레임(10), 창문 프레임(10)에 대해 프로젝트 방식으로 개폐되는 프로젝트 프레임(20), 프로젝트 프레임(20)에 틸트 가능하게 구비되는 태양광 패널(30), 프로젝트 프레임(20)을 창문 프레임(10)에 대해 프로젝트 개폐시키는 프로젝트 수단(40) 및 태양광 패널(30)을 틸트시키는 틸트 수단(50)으로 구성된다.Figure 2 is a side view of the operating state of the project window system in which the external landscape and photovoltaic efficiency are harmonized according to the present invention. The project window system in which external scenery and photovoltaic power generation efficiency are harmonized according to the present invention is a
창문 프레임(10)은 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템의 최외곽을 형성하여 건축물에 설치되어 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템이 창문 역할을 할 수 있도록 하는 구성요소이다. 창문 프레임(10)의 내측으로 돌출된 문턱(11)이 구비되어 프로젝트 프레임(20)이 닫혔을 때 수밀 및 외기 차단이 가능하도록 한다.The
프로젝트 프레임(20)은 상단이 창문 프레임(10)의 상단에 힌지 결합되고 하단이 창문 프레임(10)에 대해 멀어지거나 가까워지면서 프로젝트 방식으로 개폐되도록 한다. 그리고 프로젝트 프레임(20)에 구비된 태양광 패널(30)이 틸트되어 태양광 발전 효율을 높이거나 외부 조망을 넓힐 수 있다.The
태양광 패널(30)은 태양전지 및 태양전지를 지지하는 태양전지 프레임으로 구성된다.The
프로젝트 수단(40)은 창문 프레임(10)과 프로젝트 프레임(20) 사이에 설치되어 프로젝트 프레임(20)이 창문 프레임(10)에 대해 프로젝트 개폐 가능하도록 하는 구성요소이고, 틸트 수단(50)은 프로젝트 프레임(20)에 설치되어 태양광 패널(30)이 프로젝트 프레임(20)에 대해 틸트 개폐 가능하도록 하는 구성요소이다. 이러한 프로젝트 수단(40) 및 틸트 수단(50)은 전동 구동되는 것일 수 있고 수동 구동되는 것일 수도 있다.Project means 40 is a component installed between the
본 발명에 따른 낙하 방지부가 구비된 프로젝트형 태양광 창문 시스템의 크기가 어느 정도 커서 프로젝트 프레임(20)이 창문 프레임(10)으로부터 멀리 이격되었을 경우 프로젝트 프레임(20)이 흔들리는 것을 방지하는 지지부(60)가 더 구비될 수 있다. 지지부(60)는 일단이 프로젝트 프레임(20)에 대해 회동 가능하게 연결되는 지지대(61), 지지대(61)의 타단에 회동 가능하게 연결되는 슬라이드 바(63), 창문 프레임(10)에 형성되어 슬라이드 바(63)를 가이드하는 가이드 슬릿(65)로 구성된다. 가이드 슬릿(65)의 형성 위치에 따라 본 발명에 따른 낙하 방지부가 구비된 프로젝트형 태양광 창문 시스템의 안정성을 높일 수 있는데, 가령 프로젝트 수단(40)이 파손되어 수단 기능을 상실하거나 프로젝트 수단(40)과 창문 프레임(10) 또는 프로젝트 프레임(20)의 결합이 파괴되는 경우 프로젝트 프레임(20)이 창문 프레임(10)에 대해 과다하게 개방될 수 있는데, 가이드 슬릿(65)의 상단을 소정 높이 이하로 형성하면 슬라이드 바(63)의 상승이 그 이하로 제한되므로 프로젝트 프레임(20)의 개방도 제한할 수 있다. 본 발명자가 판단하는 지지부(60)의 적절한 사양은 지지대(61) 길이가 프로젝트 프레임(20) 높이의 1/4 ~ 1/3, 지지대(61)가 프로젝트 프레임(20)에 회동 가능하게 결합되는 위치가 프로젝트 프레임(20) 높이의 0.5 ~ 0.7, 가이드 슬릿(65) 상단의 위치가 창문 프레임(10) 높이의 0.5 이하이다.A
다음으로 본 발명의 핵심인 프로젝트 프레임(20)의 개방 정도와 태양광 패널(30)의 틸트 정도에 대해 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템이 태양광을 받아 음영이 생기는 상황을 도시한 것으로서, 수직 방향에 대한 프로젝트 프레임(20)의 개방 각도(Φ), 수직 방향에 대한 태양광 패널(30)의 틸트 각도(θ)에 따라 건축물 내부에서 외부를 바라볼 때의 개방 정도와 태양광 패널(30)에서 태양광 발전 효율이 달라질 것임을 쉽게 알 수 있다. 즉, 태양광 발전 효율을 높이기 위해서는 가급적 태양광 패널(30)의 법선이 태양(S)을 행해야 하고, 상부에 있는 태양광 패널(30)에 의해 하부에 있는 태양광 패널(30)에 음영이 생기지 않아야 하면서, 태양광 패널(30)이 수평에 가까운 것이 좋다(그래야 외부 시야가 넓어진다)는 것을 직관적으로 알 수 있다.Next, the degree of opening of the
태양광 패널(30) 간 그림자가 생기는 정도를 알기 위해서는 프로젝트 프레임(20)에 대한 태양광 패널(30)의 틸트 각도가 필요한데, 태양광 패널(30)의 프로젝트 프레임(20)에 대한 상대 각도이므로, 수직 방향에 대한 태양광 패널(30)의 틸트 각도(θ)에서 수직 방향에 대한 프로젝트 프레임(20)의 개방 각도(Φ)를 뺀 값인 θ-Φ(이하 ‘상대각도’라 한다)가 된다.In order to know the degree of shadow generation between the
태양광 패널(30)에 음영이 얼마나 생기는지는 프로젝트 프레임(20)과 태양광 패널(30)의 상호 위치 및 각도, 태양의 고도에만 관계되므로, 태양광 패널(30)의 세로 길이를 d, 태양의 고도를 Ψ라 하자.Since how much shading occurs on the
도 4는 θ와 Φ를 결정 또는 범위를 정하기 위하여 수학적 접근이 쉽도록 도 3을 도식화한 것으로서, θ, Φ와 d, Ψ로 표현 가능하고, 문제의 해결은 도 4에서 태양광 패널(30) 상단에 생기는 음영을 최소로 하는 조건을 찾는 것과 같다(음영이 생기는 조건이 Ψ > θ이고, 태양광 패널(30)이 프로젝트 프레임(20)에 대해 하단이 열리면서 틸트되는 구조에서 도출되는 조건이 θ ≥ Φ이므로, 이하에서는 위 조건을 만족하는 것을 전제로 설명한다).Figure 4 is a schematic diagram of Figure 3 for easy mathematical access to determine or range θ and Φ, which can be expressed as θ, Φ, d, and Ψ, and the solution to the problem is the
태양의 고도 Ψ는 일정하고, 태양광 패널(30)이 복수 개 반복되어 있으며, 최상단 태양광 패널(30-1)이 그 아래 태양광 패널(30-2)에 미치는 영향이 동일하게 아래의 태양광 패널들(30-3, 30-4, …)에 작용하므로, 도 4의 A 부분으로도 문제 해결이 가능하다.The altitude Ψ of the sun is constant, a plurality of
도 5는 도 4의 점선 부분을 확대한 도면으로서, 최상단 태양광 패널(30-1)이 틸트 되었을 때의 끝을 A, 틸트 되지 않았을 때의 끝을 B, 태양과 A를 연결한 선이 그 아래 태양광 패널(30-2)에 닫는 지점을 C라 하면, 본 발명에서 관심이 있는 음영 부분이 선분 BC의 길이와 같다는 것을 알 수 있다. 그리고 선분 BC의 길이는 A에서 선분 BC에 수선을 내렸을 때 만나는 점을 D라 할 때, 선분 CD의 길이와 선분 DB의 길이의 합과 같다.Figure 5 is an enlarged view of the dotted line portion of Figure 4, the end when the uppermost solar panel 30-1 is tilted A, the end when it is not tilted B, the line connecting the sun and A is that If C is the closing point of the solar panel 30-2 below, it can be seen that the shaded portion of interest in the present invention is equal to the length of the line segment BC. And the length of line segment BC is equal to the sum of the lengths of line segment CD and the length of line segment DB, when D is the point where line segment BC meets when a perpendicular line is drawn down from A.
먼저, 선분 DB의 길이를 구하고자 하는데, 삼각형 ABC를 2분할 하고 있는 선분 AD의 길이를 알아야 한다. 그런데 최상단 태양광 패널(30-1)과 그 아래 태양광 패널(30-2)은 서로 평행하게 배치되어 있으므로, A에서 선분 BC, 즉 그 아래 태양광 패널(30-2)에 내린 수선의 길이와 B에서 최상단 태양광 패널(30-1)에 내린 수선의 길이가 같다. B에서 최상단 태양광 패널(30-1)에 내린 수선이 최상단 태양광 패널(30-1)과 만나는 점을 E라 하면, 선분 AD의 길이 = 선분 BE의 길이가 되고 아래 [수학식 1]로 나타낼 수 있다.First, to find the length of segment DB, we need to know the length of segment AD that divides triangle ABC into two. However, since the uppermost photovoltaic panel 30-1 and the photovoltaic panel 30-2 below it are arranged parallel to each other, the line segment BC in A, that is, the length of the perpendicular to the photovoltaic panel 30-2 below it. And the length of the waterline from B to the uppermost solar panel (30-1) is the same. If E is the point where the perpendicular from B to the uppermost solar panel 30-1 meets the uppermost solar panel 30-1, the length of the segment AD = the length of the segment BE and the following [Equation 1] can indicate
선분 DB의 길이는 직각삼각형 ABD에서 변 BD의 맞각에 탄젠트를 취한 값을 선분 AD의 길이에 곱해주면 구할 수 있는데, 선분 AD가 중심이 O이고 반지름이 d인 원의 할선이므로, 변 DB의 맞각인 각 BAD는 부채꼴 OAB의 중심각의 1/2과 같다. 따라서 선분 DB의 길이는 아래 [수학식 2]로 구할 수 있다.The length of line segment DB can be obtained by multiplying the length of line segment AD by the value of the tangent of the right angle of side BD in right triangle ABD. The angle BAD equals 1/2 of the central angle of sector OAB. Therefore, the length of the line segment DB can be obtained by [Equation 2] below.
다음으로, 선분 CD의 길이는 직각삼각형 ACD에서 변 CD의 맞각에 탄젠트를 취한 값을 선분 AD의 길이에 곱하여 구할 수 있다. A에서 수평선을 그었을 때 선분 AD와 이루는 각이 θ이므로, 변 CD의 맞각은 Ψ-θ이고, 따라서 선분 CD의 길이는 아래 [수학식 3]과 같다.Next, the length of the line segment CD can be obtained by multiplying the length of the line segment AD by the value obtained by taking the tangent of the right angle of the side CD in the right triangle ACD. When a horizontal line is drawn from A, since the angle formed with the line segment AD is θ, the tangential angle of the side CD is Ψ-θ, and therefore the length of the line segment CD is as shown in [Equation 3] below.
그리고 그 다음 태양광 패널(30-2)의 면적 대비 최상단 태양광 패널(30-1)이 그 다음 태양광 패널(30-2)에 미치는 음영의 면적(편의상 ‘음영율’이라 한다)은 선분 BC의 길이를 태양광 패널의 길이 d로 나누면 되므로, 아래 [수학식 4]와 같다.And the area of shading (referred to as 'shading ratio' for convenience) of the uppermost solar panel 30-1 to the next solar panel 30-2 relative to the area of the next solar panel 30-2 is a line segment Since the length of BC is divided by the length d of the solar panel, it is as shown in [Equation 4] below.
즉, 본 발명에서 목적으로 하는 외부 경관의 확보와 태양광 발전 효율을 동시에 충족시키기 위해서는 주어진 태양고도 Ψ에 대해 [수학식 4]로 정의되는 음영율을 가급적 작게 하면서, 그 값이 클수록 외부 경관이 더 많이 확보되는 태양광 패널의 틸트각 θ는 가급적 크게(90° 미만 각에서) 하는 것이 좋다. 본 발명자의 실험에 따르면 대한민국의 연간 태양고도(남중고도) Ψ 범위에 대해 음영율을 10% 이하로 유지하면서 창문의 개방 정도를 높게 할 수 있었는바, [수학식 4]의 상한은 10%로 충분한 것으로 보인다.That is, in order to simultaneously satisfy the objective of the present invention to secure the external landscape and solar power generation efficiency, the shading rate defined by [Equation 4] for a given solar altitude Ψ is made as small as possible, and the larger the value, the more the external landscape becomes. It is recommended that the tilt angle θ of the solar panel to be secured is as large as possible (at an angle less than 90°). According to the experiment of the present inventors, it was possible to increase the degree of window opening while maintaining the shading rate at 10% or less for the range of annual sun altitude (mid-summer altitude) Ψ in Korea, and the upper limit of [Equation 4] is 10% seems to be sufficient.
보다 실제의 경우에 가까운 형태를 생각한다면 음영율을 0으로 하는 것도 가능하다. 앞선 실시형태는 태양광 패널(30)들이 프로젝트 프레임(20)에 빈틈없이 배열된 경우로 모델링한 것인데, 실제로는 태양광 패널(30)의 외곽을 프레임들이 감싸거나 파지하고 있기 때문에 태양광 패널(30) 사이에 갭(gap)이 있기 마련이다. 도 6 이러한 갭이 있는 경우를 도식화한 것으로서, 태양광 패널(30) 간 갭을 g라 할 때 갭에 형성되는 음영은 태양광 발전 효율을 저하시키지 않으므로 최상단 태양광 패널(30-1)의 힌지축 O와 그 다음 태양광 패널(30-2)의 힌지축 O′의 거리인 g+d가 최상단 태양광 패널(30-1)에 의해 음영이 형성되는 길이보다 크거나 같으면 된다.It is also possible to set the shading rate to 0 if a form closer to the actual case is considered. The foregoing embodiment is modeled as a case where the
따라서 아래 [수학식 5]를 만족하면 되는데, 선분 OO′의 길이는 A점에서 선분 OO′에 수선을 내린 점을 F라 할 때, 선분 OF의 길이 + 선분 FOO′의 길이와 같으므로 결국 [수학식 5]의 조건은 [수학식 6]과 같이 정리할 수 있다. 즉, [수학식 6]의 조건을 만족하는 경우 태양광 발전 효율이 최대로 되고, 위 제한하에서 태양광 패널의 틸트각 θ를 가급적 크게 한다면 본 발명의 목적을 최대한 달성한다 할 수 있을 것이다.Therefore, [Equation 5] below needs to be satisfied. The length of segment OO′ is equal to the length of segment OF + the length of segment FOO′ when F is the point where the line segment OO′ is perpendicular to the point A. The condition of Equation 5] can be arranged as in [Equation 6]. That is, when the condition of [Equation 6] is satisfied, the solar power generation efficiency is maximized, and if the tilt angle θ of the solar panel is increased as much as possible under the above limit, the object of the present invention can be achieved as much as possible.
참고로, 도 7 내지 도 12는 본 발명에 따른 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템의 프로젝트 각도 및 틸트 각도에 따른 개방감을 측정하고자 실시한 실험 이미지로서, 순서대로 (프로젝트 각도, 틸트 각도) = (10, 35), (10, 40), (20, 35), (20, 40), (25, 35), (25, 40)인 경우의 이미지이다. 프로젝트 각도 25도, 틸트 각도 35도 이상이면 어느 정도 개방감을 줌을 알 수 있다.For reference, FIGS. 7 to 12 are experimental images conducted to measure the sense of openness according to the project angle and tilt angle of the project window system in which the external landscape and solar power generation efficiency are harmonized according to the present invention, in order (project angle, tilt angle) = (10, 35), (10, 40), (20, 35), (20, 40), (25, 35), (25, 40). If the project angle is 25 degrees or the tilt angle is more than 35 degrees, it can be seen that it gives a sense of openness to some extent.
10 창문 프레임
20 프로젝트 프레임
30 태양광 패널
40 프로젝트 수단
50 틸트 수단
60 지지부
61 지지대
63 슬라이드 바
65 가이드 슬릿 10
30
50 tilt means 60 support
61
65 guide slits
Claims (3)
상기 창문 프레임(10)에 대해 프로젝트 방식으로 개폐되는 프로젝트 프레임(20);
상기 프로젝트 프레임(20)에 틸트 가능하게 구비되는 복수 개의 태양광 패널(30);
상기 프로젝트 프레임(20)을 상기 창문 프레임(10)에 대해 프로젝트 개폐시키는 프로젝트 수단(40) 및
상기 태양광 패널(30)을 틸트시키는 틸트 수단(50)으로 구성되는 태양광 프로젝트 창문 시스템으로서,
태양의 고도 Ψ에 대해 다음 수학식의 조건을 만족하는 범위에서 수직 방향에 대한 상기 프로젝트 프레임(20)의 개방 각도 Φ 및 수직 방향에 대한 상기 태양광 패널(30)의 틸트 각도 θ가 결정되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템.
window frame 10;
A project frame 20 that is opened and closed in a project manner with respect to the window frame 10;
A plurality of solar panels 30 tiltably provided on the project frame 20;
A project means 40 for projecting and opening the project frame 20 with respect to the window frame 10, and
As a solar project window system composed of a tilting means 50 for tilting the solar panel 30,
The opening angle Φ of the project frame 20 in the vertical direction and the tilt angle θ of the solar panel 30 in the vertical direction are determined within a range that satisfies the condition of the following equation for the altitude Ψ of the sun A project window system that harmonizes the external landscape and the efficiency of solar power generation, characterized in that it is characterized by features.
상기 수학식을 만족하면서 상기 프로젝트 프레임(20)의 개방 각도 Φ가 최대로 되도록 상기 프로젝트 프레임(20)의 개방 각도 Φ 및 수직 방향에 대한 상기 태양광 패널(30)의 틸트 각도 θ가 결정되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템.
The method of claim 1,
The open angle Φ of the project frame 20 and the tilt angle θ of the solar panel 30 relative to the vertical direction are determined so that the open angle Φ of the project frame 20 is maximized while satisfying the above equation. A project window system that harmonizes the external landscape and the efficiency of solar power generation, characterized in that it is characterized by features.
상기 복수 개의 태양광 패널(30) 사이에 갭이 형성되고, 상기 갭에 태양광 패널(30)에 의한 음영이 형성되도록 갭의 크기가 설정되는 것을 특징으로 하는 외부 경관과 태양광 발전 효율이 조화된 프로젝트 창문 시스템.The method of claim 1,
A gap is formed between the plurality of solar panels 30, and the size of the gap is set so that a shadow is formed by the solar panel 30 in the gap. External scenery and photovoltaic efficiency are harmonized. project windows system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210097107A KR102645155B1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | A project window system harmonizing external landscape and solar power generation efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210097107A KR102645155B1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | A project window system harmonizing external landscape and solar power generation efficiency |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230015674A true KR20230015674A (en) | 2023-01-31 |
KR102645155B1 KR102645155B1 (en) | 2024-03-06 |
Family
ID=85109058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210097107A KR102645155B1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | A project window system harmonizing external landscape and solar power generation efficiency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102645155B1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101922890B1 (en) * | 2018-07-02 | 2018-11-28 | 주식회사 부력에너지 | Window for photovoltaic power generation system using bipv module with tilt opening |
KR20210078008A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 엘지전자 주식회사 | Portable apparatus for providing notification |
KR20210078026A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 주식회사 포스코 | Tap hole opening device |
KR20210077996A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 유승환 | Manufacturing method of automobile vent duct mold |
KR20210078017A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 도레이첨단소재 주식회사 | Ecofriendly composite fiber spunbond non-woven fabric comprising plant-derived polyethylene and menufacturing method thereof |
KR20220096689A (en) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 주식회사 부력에너지 | Project type bipv system comprising a transmission window frame |
-
2021
- 2021-07-23 KR KR1020210097107A patent/KR102645155B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101922890B1 (en) * | 2018-07-02 | 2018-11-28 | 주식회사 부력에너지 | Window for photovoltaic power generation system using bipv module with tilt opening |
KR20210078008A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 엘지전자 주식회사 | Portable apparatus for providing notification |
KR20210078026A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 주식회사 포스코 | Tap hole opening device |
KR20210077996A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 유승환 | Manufacturing method of automobile vent duct mold |
KR20210078017A (en) | 2019-12-18 | 2021-06-28 | 도레이첨단소재 주식회사 | Ecofriendly composite fiber spunbond non-woven fabric comprising plant-derived polyethylene and menufacturing method thereof |
KR20220096689A (en) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 주식회사 부력에너지 | Project type bipv system comprising a transmission window frame |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102645155B1 (en) | 2024-03-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6693008B2 (en) | Tracking blind device using solar module | |
US20120011782A1 (en) | Fenestration system with solar cells | |
NL2015879B1 (en) | Solar shading module, glazed structure, building, and method of operating a solar shading module. | |
US10208909B2 (en) | Passive skylight with two parabolic reflector segments | |
KR20200080702A (en) | The Smart Window of Condensing Solar Generation | |
Nicoletti et al. | Building-integrated photovoltaics (BIPV): A mathematical approach to evaluate the electrical production of solar PV blinds | |
Fernandes et al. | Potential annual daylighting performance of a high-efficiency daylight redirecting slat system | |
KR20230015674A (en) | A project window system harmonizing external landscape and solar power generation efficiency | |
Aste et al. | An algorithm for designing dynamic solar shading system | |
JP2000213255A (en) | Light shelf used also as solar battery | |
Beck et al. | Making better use of natural light with a light-redirecting double-glazing system | |
González-Pardo et al. | Analysis of solar shading caused by building-integrated Vertical Heliostat Fields | |
CN209990416U (en) | Window structure with sunshade daylighting panel | |
JP2006222011A (en) | Building | |
KR101591077B1 (en) | Photovoltaic Power Generating Light Shelf | |
JPH10317850A (en) | Blind | |
KR102471757B1 (en) | Solar power generation system that controls solar tracking using solar sensor and wire-type thermal sensor | |
US20180135304A1 (en) | Passive Skylight Dome Configured to Increase Light Collection At Low Sun Elevation Angles and To Reduce Light at High Sun elevation Angles | |
JP2012230841A (en) | Light shelf structure | |
JP2002371773A (en) | Blind | |
JP2021011809A (en) | Solar battery window panel | |
KR102397286B1 (en) | Project type solar panel window system with fall protection | |
KR102541838B1 (en) | Solar window system with double sash structure | |
JP2019165568A (en) | Glass building material | |
JPH11315673A (en) | Blind |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |