KR20230123281A

KR20230123281A - 건물마감용 태양광패널 냉각장치

Info

Publication number: KR20230123281A
Application number: KR1020220020245A
Authority: KR
Inventors: 박미연; 박권수; 최충기
Original assignee: (주)승화기술; 박미연
Priority date: 2022-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2023-08-23

Abstract

본 발명은 건물의 외벽(15)에 부착되어 마감재로 사용되는 건물마감용 태양광패널의 냉각장치에 관한 것으로, 건물의 외벽(15)에 부착된 태양광패널(41)의 하측의 외벽(15)에는 환풍패널(21)이 부착되고, 건물의 상부에는 환풍팬(11)이 구성된 환풍팬함(12)이 구성되어, 외부의 공기가 환풍패널(21)을 통해 건물의 외벽(15)과 태양광패널(41) 사이로 흡기되고, 환풍팬(11)과 환풍팬함(12)을 통해 외부로 배기되는 과정에서 태양광패널(41)에 접촉되어 태양광패널(41)이 냉각되도록 한 것이다.

Description

건물마감용 태양광패널 냉각장치{SOLAR PANEL COOLING SYSTEM FOR BUILDING}

건물에 태양광패널을 일체화하여 발전 면적을 확보하고자 하는 다양한 시도가 있었고, 그 대표적 예로서 건물의 외벽 마감재로 태양광패널을 적용하는 방식을 들 수 있다.

건물마감용 태양광패널은 태양광패널에 건물의 외벽을 마감하는 마감재 기능을 부여함으로써, 옥외 설치, 옥상 또는 지붕 설치로 제한되었던 태양광 발전 시설 형식을 탈피하여 발전 면적을 확대할 수 있을 뿐 아니라, 태양광패널 설치에 소요되는 골조 등의 부대시설이 생략될 수 있어, 태양광 발전 시설의 구축 비용 또한 절감할 수 있고, 발전된 전력을 판매하여 수익을 창출할 수 있다.

일반적으로 건물 외관에 부착되는 마감패널의 소재는 통상 석재가 사용되는데, 석재 마감패널의 시공은 건물의 외벽과 마감패널의 배면에 패널브래킷을 부착하고, 마감패널과 외벽에 부착된 패널브래킷을 볼트로 연결하여 마감패널과 건물의 외벽이 일정거리 이격된 상태로 부착되며, 건물마감용 태양광패널도 마감패널과 동일하게 패널브래킷을 사용하여 건물의 외벽과 일정거리 이격되어 부착된다.

태양광패널에 건물마감재의 기능을 부여한 건물마감용 태양광패널에 관한 종래기술로는 특허 제839633호를 들 수 있는데, 특허 제839633호와 같은 태양광패널은 건물의 외벽에 일정거리 이격 부착되어 건물의 외관이 마감됨과 동시에 태양광을 통해 발전되고 있다.

이러한 태양광패널의 발전셀은 태양광을 잘 받을 수 있는 위치와 주변 온도가 중요한데, 25도의 온도에서 높은 효율로 발전되고, 25도의 온도에서 온도가 1도 상승되거나 하강될때마다 발전효율이 0.5% 내지 2%씩 감소되는 특징이 있다.

또한 발전셀은 전기를 생산하면서 열이 발생되는데, 건물의 마감재로 사용된 태양광패널은 건물의 외벽과 태양광패널 사이의 공간이 폐쇄되어 있기에 태양광패널 후방으로 열 방출이 곤란하여 냉각 성능이 감소되는 문제가 있다.

따라서 여름과 같이 온도가 높은 계절에는 태양광에 노출된 태양광패널과 마감패널 및 외벽 사이의 공간에 열이 축적됨과 더불어 발전셀에서 발생되는 열도 태양광패널 후방으로 방출되지 못하는 고온의 상태가 지속되므로 발전효율이 크게 감소되는 문제와 더불어 수명감소와 고장 발생의 빈도가 높아지는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 건물마감용 태양광패널(41)이 건물에 부착되되, 태양광패널(41)의 배면과 건물 외벽(15) 사이의 공간에 외부 공기를 흡기하여 태양광패널(41)을 냉각한 후 외부로 배기되도록 하여 태양광패널(41)의 발전효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명은 상기 목적을 달성할 수 있도록 창안된 것으로, 건물 외벽이 마감되도록 부착된 건물마감용 태양광패널 냉각장치에 있어서, 외벽(15)에는 환풍공(22)이 형성된 환풍패널(21)이 패널브래킷(43)에 의해 부착되고, 건물의 상부에는 환풍팬함(12)이 설치되되, 환풍팬함(12) 상부에는 환풍팬(11)이 구성되고, 환풍팬함(12) 하부는 외벽(15) 및 마감패널(42) 사이와 연결되도록 구성되어, 환풍공(22)을 통해 흡기된 공기가 태양광패널(41)에 접촉된 후 환풍팬함(12)과 환풍팬(11)을 통해 배기되는 과정에서 태양광패널(41)이 냉각되도록 구성된 것을 특징으로 하는 건물마감용 태양광패널 냉각장치이다.

또한, 본 발명은 상기 환풍패널(21) 배면의 양 측면에는 개폐판(26)의 상하 이동을 안내하는 안내구(23)가 대칭으로 형성되고, 환풍패널(21) 배면의 일측에는 서모액추에이터브래킷(25)에 의해 서모액추에이터(31)가 고정되며, 안내구(23) 사이에 끼워져 상하 이동되는 개폐판(26)은 개폐판(26)의 상하 이동 위치에 따라 환풍공(22)을 개방하는 개방공(27)과, 환풍공(22)을 폐쇄하는 폐쇄면(28)이 형성되고, 개폐판(26)의 배면 일측에는 서모액추에이터(31)의 피스톤로드(34)가 연결되는 피스톤로드브래킷(29)이 구성되며, 서모액추에이터(31)는 주변 온도에 따라 수축 또는 팽창되는 왁스(32)에 의해 피스톤로드(34)가 신장되거나 수축되면서 개폐판(26)이 승강되도록 구성되어, 주변 온도에 따른 개폐판(26)의 승강으로 환풍공(22)이 개방공(27)에 의해 개방되거나 폐쇄면(28)에 의해 폐쇄되어 환풍공(22)을 통한 공기의 유입이 단속되도록 구성된 것을 특징으로 하는 건물마감용 태양광패널 냉각장치이다.

본 발명을 통하여 건물 마감재로 사용된 태양광패널(41)이 외벽(15)과 태양광패널(41) 사이를 이동하는 공기의 접촉으로 냉각될 수 있으며, 이로써 발전효율 감소가 최소화되고, 수명이 늘어나며, 고장발생 빈도도 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구조가 간단하고 무동력으로 작동되므로 제작비가 저렴하고 별다른 유지, 보수비가 소요되지 않는 장점이 있다.

도 1은 건물의 외벽에 건물마감용 태양광패널과 마감패널이 설치된 상태를 예시한 사시도
도 2는 본 발명이 건물의 옥상과 외벽에 설치된 상태를 예시한 사시도
도 3은 본 발명을 통해 태양광패널이 냉각되는 상태를 예시한 측단면도
도 4는 본 발명 환풍패널의 구성을 예시한 배면 분해사시도
도 5는 본 발명 환풍패널의 환풍공이 폐쇄된 상태를 예시한 배면 사시도
도 6은 본 발명 환풍패널의 환풍공이 개방된 상태를 예시한 배면 사시도

본 발명의 상세한 구성 및 작동과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 1은 건물의 외벽(15)에 태양광패널(41)과 마감패널(42)이 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 태양광패널(41) 및 마감패널(42)로 마감된 건물에 본 발명의 환풍패널(21)과 환풍팬함(12)이 시공된 상태를 예시한 도면으로, 먼저 도 1 및 도 3에서와 같이 건물의 외벽(15)을 마감하는 판체의 형상의 태양광패널(41)과 마감패널(42)은 패널브래킷(43)을 통하여 외벽(15)에 이격되게 부착된다.

환풍패널(21)은 도 2 및 도 3에서와 같이 태양광패널(41) 또는 마감패널(42)과 유사한 판체 형상으로 전면에는 건물 외부의 공기가 흡기되도록 다수의 환풍공(22)이 형성되고, 환풍패널(21)의 배면과 외벽(15)을 연결하는 패널브래킷(43)을 통해 태양광패널(41) 하측의 외벽(15)에 이격되어 부착된다.

따라서, 건물 외벽(15)과 태양광패널(41), 마감패널(42) 및 환풍패널(21) 사이에 형성된 공간에는 환풍로(16)가 형성되는데, 이 환풍로(16)에서는 환풍공(22)을 통해 흡기된 공기가 이동된다.

환풍팬함(12)은 환풍로(16)로 흡기된 공기가 외부로 배기될 수 있도록 형성된 함체로서, 상부에는 환풍로(16)로 흡기된 공기의 배기가 촉진되도록 풍력에 의해 회전되는 환풍팬(11)이 구성되고, 하부에는 마감패널(42)과 외벽(15) 사이에 끼워지되 환풍로(16)와 연결된 유도공(13)이 형성되어, 환풍로(16)의 공기가 환풍팬함(12)과 환풍팬(11)을 통해 배기되도록 구성된다.

환풍팬(11)은 모터 등의 동력장치가 필요치 않고, 풍력에 의해 날개가 회전되는 것으로서, 환풍팬(11)의 회전으로 하부의 공기를 빨아들여 외부로 배기한다.

상기 구성의 본발명에 의해 태양광패널(41)이 냉각되는 과정을 도 3을 예시하여 설명하면 다음과 같다.

풍력에 의해 환풍팬(11)이 회전되어 환풍로(16)의 압력이 감소되면, 환풍패널(21)의 환풍공(22)을 통해 외부 공기가 환풍로(16)로 흡기되고, 환풍로(16)로 흡기된 공기가 환풍팬함(12)을 거쳐 환풍팬(11)으로 배기되는 과정에서 태양광패널(41)의 배면과 접촉되는데, 이때 태양광패널(41)이 이동되는 공기에 의해 냉각되므로 발전효율 감소가 최소화된다.

즉, 본 발명은 무동력으로 태양광패널(41)이 냉각되므로 발전량이 증가되고, 환풍패널(21)의 형태가 태양광패널(41) 또는 마감패널(42)과 유사한 판상 형태여서 건물의 외관을 이루는 태양광패널(41) 및 마감패널(42)과 함께 이질감 없이 설치되며, 설치와 구조가 간단하고 별다른 유지보수 비용이 소요되지 않는 장점이 있다.

본 발명은 태양광패널(41)이 최적의 온도에서 발전되도록 환풍패널(21)의 환풍공(22)이 개폐하여 태양광패널(41)의 냉각을 단속할 수 있는데, 이러한 환풍공(22) 개폐에 관한 상세한 구성 및 작동과정을 도 4 내지 도 6을 예시하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 4에서와 같이 환풍패널(21) 배면의 양 측면에는 개폐판(26)의 양측단이 끼워져 개폐판(26)의 상하 이동이 안내되는 안내구(23)가 좌우 대칭으로 형성되고, 환풍패널(21) 배면의 상하단에는 개폐판(26)의 상단 또는 하단이 맞닿아 환풍공(22)이 개방되거나 폐쇄되는 위치에 멈추도록 후방으로 돌출된 스토퍼(24)가 상하 대칭으로 형성되며, 환풍패널(21) 배면의 일측에는 서모액추에이터(31)가 고정되는 서모액추에이터브래킷(25)이 구성된다.

개폐판(26)은 양측단이 안내구(23) 사이에 끼워져 환풍패널(21) 후방에서 상하 이동되도록 형성된 판체로서, 개폐판(26)의 상하 이동 위치에 따라 환풍공(22)을 개방하는 개방공(27)과 환풍공(22)을 폐쇄하는 폐쇄면(28)이 수직으로 교차로 형성되고, 개폐판(26)의 배면 일측에는 피스톤로드브래킷(29)이 구성되어, 피스톤로드브래킷(29)에 피스톤로드(34)가 연결된다.

개폐판(26)의 개방공(27)은 개폐판(26)의 위치에 따라 환풍패널(21)의 환풍공(22)이 개방되도록 환풍공(22)의 형상과 동일한 형태가 바람직하고, 폐쇄면(28)은 개폐판(26)의 위치에 따라 환풍공(22)을 막아 폐쇄되는 면적으로 형성된다.

도면상 개방공(27)은 개폐판(26)의 상단이 환풍패널(21) 상단의 스토퍼(24)와 맞닿았을때 환풍공(22)이 완전히 개방될 수 있도록 형성된 것이고, 폐쇄면(28)은 개폐판(26)의 하단이 환풍패널(21) 하단의 스토퍼(24)와 맞닿았을때 환풍공(22)이 완전히 폐쇄될 수 있도록 구성된 것이다.

서모액추에이터(31)는 온도에 따라 팽창 또는 수축되는 왁스(32)와, 왁스(32)의 팽창 또는 수축과 반대로 팽창 또는 수축되는 압축스프링(35)과, 왁스(32)와 압축스프링(35) 사이에 위치되어 고온으로 왁스(32)가 팽창되면 압축스프링(35)을 압축하면서 압축스프링(35) 방향으로 이동되고 저온으로 왁스(32)가 수축되면 압축스프링(35)이 팽창되면서 왁스(32) 방향으로 이동되는 피스톤(33)과, 일측은 피스톤(33)에 부착되어 피스톤(33)과 함께 이동되고 타측은 외부로 돌출되어 피스톤로드브래킷(29)과 연결되는 피스톤로드(34) 등으로 구성된다.

서모액추에이터(31)에 구성된 왁스(32)는 태양광패널(41)이 최고의 효율로 발전되는 25도 이상의 온도일 때 최대로 팽창되고 25도 이하일 때는 점차 수축되는 왁스(32)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 본 발명은 온도에 따라 환풍패널(21)의 환풍공(22)을 개폐하여 태양광패널(41)의 발전효율 감소를 최소화할 수 있는데, 이를 도 5 및 6을 예시하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5에서와 같이 환풍로(16)의 온도가 25도 이하일 때는 서모액추에이터(31)의 왁스(32) 수축으로 피스톤로드(34)가 수축되고, 이에 따라 피스톤로드브래킷(29)에 연결된 개폐판(26)이 하측으로 위치되어 개폐판(26)의 폐쇄면(28)이 환풍공(22)을 폐쇄하기 때문에 환풍공(22)을 통한 흡기가 차단 된다.

따라서 외부 공기가 차단되어 환풍로(16)의 온도가 보존되고 태양광패널(41)을 냉각하지않아 발전효율의 저하가 최소화 된다.

반대로 도 6에서와 같이 환풍로(16)의 온도가 25도 이상일 때는 서모액추에이터(31)의 왁스(32) 팽창으로 피스톤로드(34)가 신장되고, 이에 따라 피스톤로드브래킷(29)에 연결된 개폐판(26)이 상측으로 위치되어 개폐판(26)의 개방공(27)이 환풍공(22)을 개방하기 때문에 환풍공(22)을 통해 외부 공기가 흡기된다.

따라서 외부에서 흡기된 공기가 환풍로(16)를 경유한 후 환풍팬(11)을 통해 배기되는 과정에서 태양광패널(41)에 접촉되고, 이때 태양광패널(41)이 냉각되기 때문에 발전효율의 감소가 최소화 된다.

즉, 본 발명에서는 태양광패널(41)이 최적의 효율로 발전되는 온도 이상일 경우에만 환풍공(22)이 무동력으로 개방되고, 개방된 환풍공(22)을 통해 흡기된 공기의 접촉으로 태양광패널(41)이 냉각되는 것이다.

따라서, 냉각된 태양광패널(41)의 발전량 향상으로 수익이 증가되고, 동시에 태양광패널(41)의 수명 유지와 고장빈도가 낮아지는 효과가 있으며, 구조가 간단하고 별다른 유지보수 비용이 소요되지 않는 장점이 있다.

11 : 환풍팬
12 : 환풍팬함
13 : 유도공
15 : 외벽
16 : 환풍로
21 : 환풍패널
22 : 환풍공
23 : 안내구
24 : 스토퍼
25 : 서모액추에이터브래킷
26 : 개폐판
27 : 개방공
28 : 폐쇄면
29 : 피스톤로드브래킷
31 : 서모액추에이터
32 : 왁스
33 : 피스톤
34 : 피스톤로드
35 : 압축스프링
41 : 태양광패널
42 : 마감패널
43 : 패널브래킷

Claims

건물 외벽이 마감되도록 부착된 건물마감용 태양광패널 냉각장치에 있어서,
외벽(15)에는 환풍공(22)이 형성된 환풍패널(21)이 패널브래킷(43)에 의해 부착되고,
건물의 상부에는 환풍팬함(12)이 설치되되, 환풍팬함(12) 상부에는 환풍팬(11)이 구성되고, 환풍팬함(12) 하부는 외벽(15) 및 마감패널(42) 사이와 연결되도록 구성되어,
환풍공(22)을 통해 흡기된 공기가 태양광패널(41)에 접촉된 후 환풍팬함(12)과 환풍팬(11)을 통해 배기되는 과정에서 태양광패널(41)이 냉각되도록 구성된 것을 특징으로 하는 건물마감용 태양광패널 냉각장치.
청구항 1에 있어서,
환풍패널(21) 배면의 양 측면에는 개폐판(26)의 상하 이동을 안내하는 안내구(23)가 대칭으로 형성되고, 환풍패널(21) 배면의 일측에는 서모액추에이터브래킷(25)에 의해 서모액추에이터(31)가 고정되며,
안내구(23) 사이에 끼워져 상하 이동되는 개폐판(26)에는 개폐판(26)의 상하 이동 위치에 따라 환풍공(22)을 개방하는 개방공(27)과, 환풍공(22)을 폐쇄하는 폐쇄면(28)이 형성되고, 개폐판(26)의 배면 일측에는 서모액추에이터(31)의 피스톤로드(34)가 연결되는 피스톤로드브래킷(29)이 구성되며,
서모액추에이터(31)는 주변 온도에 따라 수축 또는 팽창되는 왁스(32)에 의해 피스톤로드(34)가 신장되거나 수축되면서 개폐판(26)이 승강되도록 구성되어,
주변 온도에 따른 개폐판(26)의 승강으로 환풍공(22)이 개방공(27)에 의해 개방되거나 폐쇄면(28)에 의해 폐쇄되어 환풍공(22)을 통한 공기의 유입이 단속되도록 구성된 것을 특징으로 하는 건물마감용 태양광패널 냉각장치.