WO2017164503A1 - 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템 - Google Patents

건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템 Download PDF

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WO2017164503A1
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Definitions

  • the present invention relates to a building integrated wind and photovoltaic power generation system, and more particularly, to a building integrated wind and photovoltaic power generation system that can be mounted on a building to produce energy for power generation required for the building to realize self-generation of the building. It is about.
  • a wind power generation system has been developed that produces a small amount of power by providing a relatively small sized wind power generator in a place where the wind is abundant in the city and directly provides the power to a location where power is needed.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0117240 discloses a miniaturized wind power generator that can be installed on the roof of a building with an accelerated wind power generator
  • Korean Patent Publication No. 10-2010-0131903 Disclosed is a miniaturized accelerated wind generator that can be installed on a rooftop.
  • the object of the present invention is to be installed integrally with the building to minimize the installation and construction costs while producing the energy for power generation for the building to implement the power generation of the building,
  • the present invention relates to a building-integrated wind and photovoltaic power generation system that can maintain a beautiful appearance.
  • Building integrated wind and photovoltaic power generation system includes a wind power generation unit, an induction unit, a power generation unit and a blowing unit.
  • the wind power generation unit is installed on the roof of the building to receive the wind.
  • the induction unit is connected to the wind power generation unit to guide the incoming wind through the interior of the building to the lower part of the building.
  • the power generation unit is disposed in the induction unit to generate power from the induced wind.
  • the blowing unit blows the wind used in the power generation unit to the outside of the building.
  • the wind power generation unit the bottom surface in contact with the roof of the building, between the upper surface, the lower surface and the upper surface opposite to the lower surface, a plurality of side surface formed with the air inlet portion, the inlet portion Guide parts for guiding the wind introduced into the central portion of the building, and the wind guided by the guide portion may include a confluence unit connected to the induction unit.
  • the wind power generation unit may be installed on the entire surface of the roof of the building.
  • each of the side surfaces may be provided with a blocking portion for blocking or opening the inlet portion.
  • the wind power generation unit further includes a sensor unit for measuring the intensity of the wind
  • the cut-off unit may block or open the inlet portion based on the strength of the wind measured by the sensor unit.
  • the upper surface of the wind power generation unit may be formed in the mining portion overlapping with the confluence.
  • the induction unit may comprise a transparent material.
  • the solar cell may further include a solar unit disposed on the wind power generation unit to perform power generation from solar light.
  • the power generated from the power generation unit and the solar unit can be used directly in the building.
  • the induction unit may extend through the central portion of the building to the basement of the building.
  • the induction unit is further extended from the basement of the building to the bottom to drain rain water or foreign matter, and extending from the basement of the building to the side through the power generation unit connected to the blowing unit It may include a blow pipe.
  • the power generated by the power generation unit may be supplied to a power supply for supplying power to the building, or may be supplied to a storage unit for storing power.
  • the building by using the wind drawn from the wind power generation unit installed on the roof of the building can generate power through the power generation unit disposed in the building, since the generated power can be used directly in the building, The building itself can recycle energy independently, further minimizing the energy loss that can be caused by transferring the power produced by the wind turbine.
  • the wind power generation unit can further produce power through the solar unit, it is possible to provide a system that can supply the building self-energy.
  • the wind power generation unit includes sides that are open in all directions to more effectively utilize the wind blowing from all directions, including a confluence unit located in the center of the building to more effectively join the wind introduced through the sides, building The wind blowing in can be used more effectively.
  • the upper surface of the wind power generation unit is formed with a skylight is drawn into the sunlight, the sunlight introduced through the light is provided to the interior of the building through the induction unit of the transparent material, the light of the building can be improved.
  • the induction unit is separated from the drain pipe for draining rainwater or foreign matter and the blower pipe passing through the wind, it is possible to minimize the damage of the power generation unit due to water or foreign matter when generating power using the wind in the power generation unit.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a building integrated wind and solar power generation system for a building according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating the wind power generation unit of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a side view illustrating the wind power generation unit of FIG. 1.
  • Figure 4 is a side view showing a wind power unit according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a side view showing a wind power unit according to another embodiment of the present invention.
  • wind power generation unit 111 upper surface
  • first lead portion 131 first guide portion
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a building integrated wind and solar power generation system for a building according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a plan view illustrating the wind power generation unit of FIG. 1.
  • 3 is a side view illustrating the wind power generation unit of FIG. 1.
  • the building-integrated wind and solar power generation system 10 for a building is a wind power generation unit 100, induction unit 200, drainage unit 300, power generation unit ( 400 and a blowing unit 600.
  • the wind power generation unit 100 is installed on the roof of the building 20, and receives the wind blowing on the roof of the building to provide to the induction unit 200.
  • the wind power generation unit 100 has a top surface 111, a bottom surface 112, a plurality of side surfaces 113, 114, 115, 116, a plurality of guide parts 131, 132, 133, 134, The confluence unit 140 and the mining unit 150 is included.
  • the wind power generation unit 100 is described as an example of being installed in the size and shape substantially the same as the width and shape of the rooftop on the roof of the building 20, but necessarily the rooftop of the building 20 It does not have to be the same width and shape, and can be modified according to design.
  • the building 20 is described as an example having a rectangular shape, the building 20 has a variety of shapes, such as circular, oval or polygonal
  • shapes such as circular, oval or polygonal
  • the upper surface 111 forms an upper surface of the wind power generation unit 100
  • the lower surface 112 forms a lower surface of the wind power generation unit 100 and is fixed to the roof of the building 20.
  • the side surfaces are formed between the upper surface 111 and the lower surface 112 when the building 20 is a quadrangle and includes first to fourth side surfaces 113, 114, 115, and 116. .
  • first to fourth inlets 121, 122, 123, and 124 are formed in the first to fourth side surfaces 113, 114, 115, and 116, respectively, through the first to fourth inlets. The wind is coming in.
  • an inlet width of the first to fourth inlets 121, 122, 123, and 124 may be smaller than a width of the first to fourth side surfaces 113, 114, 115, and 116.
  • the first to fourth side surfaces 113, 114, 115, and 116 may form inclined surfaces to the first to fourth inlets 121, 122, 123, and 124 so as not to disturb the flow of wind.
  • the guide parts include first to fourth guide parts 131, 132, 133, and 134, and the first to fourth guide parts 131, 132, 133, and 134 are the first to fourth lead parts. It is connected to the (121, 122, 123, 124) to guide the incoming wind to the confluence unit 140.
  • the first to fourth guide parts 131, 132, 133, and 134 have a narrower shape as they approach the confluence part 140, and thus, the first to fourth inlet parts 121, 122, and 123. , 124 may increase the speed of the wind drawn in.
  • the confluence unit 140 is simultaneously connected to the first to fourth guide parts 131, 132, 133, and 134, and introduced through the first to fourth guide parts 131, 132, 133, and 134.
  • the wind joins.
  • the wind provided to the confluence unit 140 is in a state where the speed and amount are increased.
  • the confluence 140 is located at the center of the building 20 or at the center of the wind power generation unit 100.
  • the confluence unit 140 Since the confluence unit 140 has a lower portion connected to the induction unit 200, the wind introduced into the confluence unit 140 is guided to the induction unit 200.
  • the skylight 150 is formed at the center of the building or at the center of the wind power generation unit 100 so as to overlap the confluence 140, and includes a transparent material to enable light to the upper surface 111. Can be.
  • sunlight is provided through the light mining unit 150, and the sunlight provided in this manner is also provided through the induction unit 200. Therefore, since the induction unit 200 is designed to pass through the interior of the building, the sunlight is provided to pass through the interior of the building along the induction unit 200, thereby improving the lightness inside the building. Can be.
  • the mining unit 150 may be selectively opened or blocked through a separate blocking unit (not shown).
  • the induction unit 200 is connected to the confluence unit 140, the wind introduced through the confluence unit 140 is guided along the induction unit 200.
  • the induction unit 200 penetrates the building 20, but when the confluence unit 140 is formed in the center of the building, the induction unit 200 penetrates the central part of the building 20. And extends downwardly.
  • the induction unit 200 is difficult to be additionally installed after the building is completed, it is preferable to be designed and installed from the design stage of the building.
  • the induction unit 200 may include a transparent material, and accordingly, light in the building may be improved by sunlight introduced through the induction unit 200.
  • the induction unit 200 may have a cylindrical shape, a guide vane shape may be formed therein to guide the direction of the wind therein, through which the induction unit 200 is guided. The speed of the wind can be improved.
  • the induction unit 200 does not include a separate guide vane shape, the wind speed is increased by gravity because it extends downward.
  • the induction unit 200 extends downward along the building 20 in the form of a single pipe, and branches to the drain pipe 210 and the blower pipe 220 reaching the lower part or the basement of the building 20.
  • the drain pipe 210 is further extended in the lower direction at the end of the induction unit 200, whereby rainwater or foreign matter contained in the wind induced through the induction unit 200 is the drain pipe by gravity ( Fall through 210.
  • the drain pipe 210 is connected to the drainage unit 300, and thus, rainwater or foreign matter falling downward through the drainage pipe 210 may be stored in the drainage unit 300.
  • the blower tube 220 may extend in the lateral direction at the end of the induction unit 200, the blower tube 220 passes only the wind from which rain water or foreign matter is removed.
  • a separate direction switching unit (not shown) may be installed at the end of the induction unit 200 to induce the direction of the wind from the end of the induction unit 200 to the blower tube 220.
  • the power generation unit 400 is installed in the blower tube 220 to generate power by using the wind passing through the blower tube 220. At this time, the power generated through the power generation unit 400 may be provided and stored in the storage unit 410 connected to the power generation unit 400, the power supply unit 500 for supplying power to the building 20. May be provided directly to the building 20.
  • the blowing unit 600 may be formed on the ground 31, for example.
  • the power generation unit 400 is shown installed in the basement 30, the power generation unit 400 may be installed on the lower floor of the building, it may be installed as a separate facility adjacent to the building Of course.
  • Figure 4 is a side view showing a wind power unit according to another embodiment of the present invention.
  • the blocking unit 160 is additionally installed on each of the side parts 113, 114, 115, and 116 described with reference to FIGS. 1 to 3. Since it is substantially the same as the wind power generation unit 100, redundant description is omitted.
  • the wind power generation unit 101 further includes a blocking unit 160 installed at each of the side parts 113, 114, 115, and 116, and the blocking unit 160 includes the inlet units.
  • the openings 121, 122, 123, and 124 may be opened or blocked, respectively.
  • the wind power generation unit 101 may further include a sensor unit 170.
  • the sensor unit 170 is illustrated in FIG. 4 at the corner of the upper surface 111, it is obvious that the sensor unit 170 may be installed at various positions.
  • the sensor unit 170 senses wind strength, weather, and the like, and the blocking unit 160 opens or blocks the inlet units based on the sensing result of the sensor unit 170.
  • the blocking unit 160 by blocking the inlet, including the wind power generation unit 100 due to the introduction of wind Damage to the interior of the building 20 can be minimized.
  • Figure 5 is a side view showing a wind power unit according to another embodiment of the present invention.
  • wind power generation unit 102 Since the wind power generation unit 102 according to the present embodiment is substantially the same as the wind power generation unit 100 described with reference to FIGS. 1 to 3 except for further including the solar unit 180, a redundant description thereof will be omitted. do.
  • the wind power generation unit 102 may further include the solar unit 180, and the solar unit 180 may be installed on the upper surface 111.
  • energy may be additionally obtained from sunlight through the solar unit 180, and energy required for the building 20 may be provided together with energy obtained through wind.
  • the energy obtained through the solar unit 180 may also be provided to the power supply unit 500 to be directly used as the power required for the building 20 or may be stored in the storage unit 410.
  • the power supply unit 500 may also be provided to the power supply unit 500 to be directly used as the power required for the building 20 or may be stored in the storage unit 410.
  • the building by using the wind drawn from the wind power generation unit installed on the roof of the building can generate power through the power generation unit disposed in the building, since the generated power can be used directly in the building, The building itself can recycle energy independently, further minimizing the energy loss that can be caused by transferring the power produced by the wind turbine.
  • the wind power generation unit can further produce power through the solar unit, it is possible to provide a system that can supply the building self-energy.
  • the wind power generation unit includes sides that are open in all directions to more effectively utilize the wind blowing from all directions, including a confluence unit located in the center of the building to more effectively join the wind introduced through the sides, building The wind blowing in can be used more effectively.
  • the upper surface of the wind power generation unit is formed with a skylight is drawn into the sunlight, the sunlight introduced through the light is provided to the interior of the building through the induction unit of the transparent material, the light of the building can be improved.
  • the induction unit is separated from the drain pipe for draining rainwater or foreign matter and the blower pipe passing through the wind, it is possible to minimize the damage of the power generation unit due to water or foreign matter when generating power using the wind in the power generation unit.

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Abstract

건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템은, 풍력발전유닛, 유도유닛, 발전유닛 및 송풍유닛을 포함한다. 상기 풍력발전유닛은 건물의 옥상에 설치되어 바람이 인입된다. 상기 유도유닛은 상기 풍력발전유닛에 연결되어 인입된 바람을 건물의 내부를 관통하여 건물의 하부로 유도한다. 상기 발전유닛은 상기 유도유닛에 배치되어 상기 유도된 바람으로부터 전력을 생산한다. 상기 송풍유닛은 상기 발전유닛에서 사용된 바람을 건물의 외부로 송풍시킨다.

Description

건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템
본 발명은 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물에 장착되어, 건물에 필요한 발전용 에너지를 생산하여 건물의 자가 발전을 구현할 수 있는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
최근 신재생 에너지에 대한 관심이 증가함에 따라 풍력발전기와 관련된 다수의 연구가 진행되고 있다.
한편, 풍력발전기의 경우, 대부분 해안가나 넓은 평지 등 바람이 많이 부는 곳에 위치하여 발전량을 높이는 것이 전통적이었다. 그러나, 해안가나 넓은 평지와 같은 바람이 많이 부는 곳은 발전량이 높은 장점은 있으나, 전력을 필요로 하는 지역으로부터 멀리 떨어진 경우가 대부분이어서, 풍력발전기를 통해 발생된 전력을 해당 지역으로 공급하기 위한 별도의 전력 송신 설비를 설치해야 하는 문제, 또는 송신 과정에서 발생하는 전력 손실의 문제 등이 있었다.
나아가, 종래 프로펠라형 풍력발전기의 경우 태풍이나 돌풍 등과 같은 자연재해 시 과부하열로 인한 화재나 파손 등의 문제가 있었다.
이에 따라, 최근에는 도심 내에서 바람이 많이 부는 곳에 상대적으로 작은 크기의 풍력발전기를 설치하여 소규모의 전력을 생산하고 이를 전력이 필요한 위치로 직접 제공하는 풍력발전 시스템이 개발되고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0117240호에서는 가속형 풍력 발전기로 건물의 옥상에 설치할 수 있는 소형화된 풍력발전기를 개시하고 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0131903호에서도 건물의 옥상에 설치할 수 있는 소형화된 가속형 풍력 발전기를 개시하고 있다.
그러나, 상기와 같은 풍력발전기의 경우, 건물 옥상에 설치되기는 하지만 건물에 필요한 전력의 공급을 위해서는 별도의 전력 공급 설비 등의 복잡한 부수적인 설비가 요구되어, 실제 건물에 전력을 보충하기에는 부족한 문제가 있다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0117240호, 및 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0131903호가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 건물과 일체로 설치되어 설치 및 건설비용을 최소화하면서도 건물에 필요한 발전용 에너지를 생산하여 건물의 자가 발전을 구현하고, 건물의 외관도 미려하게 유지할 수 있는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템은, 풍력발전유닛, 유도유닛, 발전유닛 및 송풍유닛을 포함한다. 상기 풍력발전유닛은 건물의 옥상에 설치되어 바람이 인입된다. 상기 유도유닛은 상기 풍력발전유닛에 연결되어 인입된 바람을 건물의 내부를 관통하여 건물의 하부로 유도한다. 상기 발전유닛은 상기 유도유닛에 배치되어 상기 유도된 바람으로부터 전력을 생산한다. 상기 송풍유닛은 상기 발전유닛에서 사용된 바람을 건물의 외부로 송풍시킨다.
일 실시예에서, 상기 풍력발전유닛은, 상기 건물의 옥상에 접촉하는 하면, 상기 하면에 반대되는 상면, 상기 하면 및 상면 사이에서, 바람이 인입되는 인입부들이 형성된 복수의 측면들, 상기 인입부들로 인입된 바람을 상기 건물의 중앙부로 가이드하는 가이드부들, 및 상기 가이드부들에 의해 가이드된 바람이 합류하며, 상기 유도유닛에 연결되는 합류부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 풍력발전유닛은 상기 건물 옥상의 전면(全面)에 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측면들 각각에는 상기 인입부들을 차단 또는 개방하는 차단부가 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 풍력발전유닛은 바람의 세기를 계측하는 센서부를 더 포함하며, 상기 차단부는 상기 센서부에서 측정되는 바람의 세기를 바탕으로 상기 인입부들을 차단 또는 개방할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 풍력발전유닛의 상면에는 상기 합류부와 중첩되는 영역에 채광부가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유도유닛은 투명한 재질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 풍력발전유닛의 상부에 배치되어, 태양광으로부터 발전을 수행하는 태양광유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 발전유닛 및 상기 태양광유닛으로부터 발생되는 전력은 상기 건물에 직접 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유도유닛은 상기 건물의 중앙부를 관통하여 상기 건물의 지하로 연장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유도유닛은, 상기 건물의 지하에서 하부로 추가로 연장되어 빗물 또는 이물질을 배수시키는 배수관, 및 상기 건물의 지하에서 측부로 연장되어 상기 발전유닛을 통과하여 상기 송풍유닛으로 연결되는 송풍관을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 발전유닛에서 생성된 전력은, 상기 건물에 전력을 공급하는 전력공급부에 공급되거나, 또는 전력을 저장하는 저장유닛에 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 건물의 옥상에 설치된 풍력발전유닛으로부터 인입된 바람을 이용하여 건물에 배치된 발전유닛을 통해 전력을 생산할 수 있으며, 이렇게 생성된 전력을 건물에 직접 사용할 수 있으므로, 건물 스스로 독립적으로 에너지를 재활용 할 수 있고, 나아가 풍력발전유닛으로부터 생산된 전력을 전송하면서 발생할 수 있는 에너지 손실을 최소화할 수 있다.
이 경우, 풍력발전유닛 외에 태양광유닛을 통해 전력을 추가로 생산할 수 있으므로, 건물이 자가 에너지를 공급할 수 있는 시스템을 마련할 수 있다.
특히, 풍력으로부터 전력을 생산하기 위한 발전유닛을 건물 옥상이 아닌 건물의 하부 또는 지하에 설치함으로써, 발전유닛을 옥상에 설치함에 따른 비용이나 설계상의 어려움을 최소화할 수 있다.
나아가, 건물의 설계 단계부터 바람을 상기 발전유닛으로 전달하기 위한 구조를 건물의 내부를 관통하도록 형성함으로써 풍력발전을 통한 자가 에너지 공급이 가능한 건물의 건축이 가능할 수 있다.
한편, 상기 풍력발전유닛은 사방에서 부는 바람을 보다 효과적으로 활용하기 위해 사방으로 개방된 측면들을 포함하며, 상기 측면들을 통해 인입된 바람을 보다 효과적으로 합류하기 위해 건물의 중앙부에 위치한 합류부를 포함하여, 건물에 부는 바람을 보다 효과적으로 활용할 수 있다.
이 경우, 바람의 세기, 날씨, 필요한 전력의 정도 등을 고려하여, 센서부 및 차단부를 통해 바람의 유입을 차단 또는 개방할 수 있으므로, 건물 또는 풍력발전유닛의 손상을 최소화하면서 효과적인 발전을 수행할 수 있다.
또한, 풍력발전유닛의 상면에는 태양광이 인입되는 채광부가 형성되며, 상기 채광부를 통해 인입된 태양광은 투명재질의 유도유닛을 통해 건물의 내부로 제공되어, 건물의 채광이 향상될 수 있다.
또한, 상기 유도유닛은 빗물 또는 이물질을 배수시키는 배수관과 바람을 통과시키는 송풍관을 분리되어, 발전유닛에서 바람을 이용하여 전력을 생산하는 경우 물이나 이물질 등에 의한 발전유닛의 손상을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 건물용 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 풍력발전유닛을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 풍력발전유닛을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력발전유닛을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 풍력발전유닛을 도시한 측면도이다.
* 부호의 설명
10 : 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템
100 : 풍력발전유닛 111 : 상면
112 : 하면 113 : 제1 측면
121 : 제1 인입부 131 : 제1 가이드부
140 : 합류부 150 : 채광부
160 : 차단부 170 : 센서부
180 : 태양광 유닛
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 건물용 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 풍력발전유닛을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1의 풍력발전유닛을 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 건물용 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템(10)은 풍력발전유닛(100), 유도유닛(200), 배수유닛(300), 발전유닛(400) 및 송풍유닛(600)을 포함한다.
상기 풍력발전유닛(100)은 건물(20)의 옥상에 설치되어, 건물의 옥상에 부는 바람을 인입하여 상기 유도유닛(200)으로 제공한다.
보다 구체적으로, 상기 풍력발전유닛(100)은 상면(111), 하면(112), 복수의 측면들(113, 114, 115, 116), 복수의 가이드부들(131, 132, 133, 134), 합류부(140) 및 채광부(150)를 포함한다.
본 실시예에서 상기 풍력발전유닛(100)은 상기 건물(20)의 옥상에 옥상의 너비 및 형상과 실질적으로 동일한 크기 및 형상으로 설치되는 것을 예로 들어 설명하나, 반드시 상기 건물(20)의 옥상의 너비 및 형상과 동일할 필요는 없으며, 설계에 따라 변형이 가능하다.
나아가, 본 실시예에서는 상기 풍력발전유닛(100)의 외형과 관련하여, 상기 건물(20)이 사각형 형상을 갖는 것을 예로 들어 설명하나, 상기 건물(20)이 원형, 타원형 또는 다각형 등의 다양한 형상을 가지는 경우도 통상의 기술자에게 자명한 범위내에서의 설계의 변형이 가능할 수 있음은 당연하다.
상기 상면(111)은 상기 풍력발전유닛(100)의 상부면을 형성하고, 상기 하면(112)은 상기 풍력발전유닛(100)의 하부면을 형성하며 상기 건물(20)의 옥상에 고정된다.
상기 측면들은, 상기 건물(20)이 사각형인 경우, 상기 상면(111) 및 상기 하면(112)의 사이에 형성되며, 제1 내지 제4 측면들(113, 114, 115, 116)을 포함한다.
또한, 상기 제1 내지 제4 측면들(113, 114, 115, 116) 각각에는 제1 내지 제4 인입부들(121, 122, 123, 124)이 형성되어 상기 제1 내지 제4 인입부들을 통해 바람이 인입된다.
이 경우, 상기 제1 내지 제4 인입부들(121, 122, 123, 124)의 인입 너비는 상기 제1 내지 제4 측면들(113, 114, 115, 116)의 너비보다 작게 형성될 수 있으며, 상기 제1 내지 제4 측면들(113, 114, 115, 116)은 바람의 유동을 방해하지 않도록 상기 제1 내지 제4 인입부들(121, 122, 123, 124)까지 경사면을 형성할 수 있다.
상기 가이드부들은 제1 내지 제4 가이드부들(131, 132, 133, 134)을 포함하며, 상기 제1 내지 제4 가이드부들(131, 132, 133, 134)은 상기 제1 내지 제4 인입부들(121, 122, 123, 124)에 연결되어 인입된 바람을 상기 합류부(140)로 유도한다.
이 경우, 상기 제1 내지 제4 가이드부들(131, 132, 133, 134)은 상기 합류부(140)로 근접할수록 좁아지는 형상을 가져, 상기 제1 내지 제4 인입부들(121, 122, 123, 124)로부터 인입된 바람의 속도를 증가시킬 수 있다.
상기 합류부(140)는 상기 제1 내지 제4 가이드부들(131, 132, 133, 134)에 동시에 연결되어, 상기 제1 내지 제4 가이드부들(131, 132, 133, 134)을 통해 인입된 바람이 합류한다. 그리하여, 상기 합류부(140)로 제공되는 바람은 속도 및 양이 증가한 상태가 된다.
이 경우, 상기 합류부(140)는 상기 건물(20)의 중앙부 또는 상기 풍력발전유닛(100)의 중앙부에 위치한다.
상기 합류부(140)는 하부가 상기 유도유닛(200)에 연결되므로, 상기 합류부(140)로 인입된 바람은 상기 유도유닛(200)으로 유도된다.
상기 채광부(150)는 상기 합류부(140)와 중첩되도록 상기 건물의 중앙부 또는 상기 풍력발전유닛(100)의 중앙부에 형성되며, 상기 상면(111)에 채광이 가능하도록 투명한 재질을 포함하여 형성될 수 있다.
그리하여, 상기 채광부(150)를 통해 태양광이 제공되며, 이렇게 제공되는 태양광은 상기 유도유닛(200)을 통해도 제공된다. 따라서, 상기 유도유닛(200)이 건물의 내부를 통과하도록 설계되므로, 상기 태양광은 상기 유도유닛(200)을 따라 건물의 내부를 통과하도록 제공되며, 이에 따라 건물 내부에서의 채광도가 향상될 수 있다.
한편, 상기 채광부(150)는 별도의 차단부(미도시)를 통해 선택적으로 개방 또는 차단될 수 있음은 당연하다.
상기 유도유닛(200)은 상기 합류부(140)에 연결되며, 상기 합류부(140)를 통해 인입된 바람은 상기 유도유닛(200)을 따라 유도된다.
이 경우, 상기 유도유닛(200)은 상기 건물(20)을 관통하되, 상기 합류부(140)가 건물의 중앙부에 형성되는 경우, 상기 유도유닛(200)은 상기 건물(20)의 중앙부를 관통하며 하부방향으로 연장된다.
한편, 상기 유도유닛(200)은 건물이 완성된 후에 추가로 설치되는 것은 어려우므로, 건물의 설계단계부터 설계되어 설치되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 유도유닛(200)은 투명한 재질을 포함할 수 있으며, 이에 따라, 상기 유도유닛(200)을 통해 인입되는 태양광에 의해 건물 내부의 채광성이 향상될 수 있다.
나아가, 자세히 도시하지는 않았으나, 상기 유도유닛(200)은 원통형 형상을 가질 수 있으며, 내부에 바람의 방향을 가이드할 수 있는 가이드 베인 형상이 형성될 수 있으며, 이를 통해 상기 유도유닛(200)으로 유도되는 바람의 속도가 향상될 수 있다.
물론, 상기 유도유닛(200)이 별도의 가이드 베인 형상을 포함하지 않는 경우라 하더라도, 하부방향으로 연장되므로 중력에 의해 바람의 속도는 증가하게 된다.
상기 유도유닛(200)은 하나의 배관 형태로 상기 건물(20)을 따라 하부방향으로 연장되며, 상기 건물(20)의 하부 또는 지하에 이르러서는 배수관(210) 및 송풍관(220)으로 분기된다.
상기 배수관(210)은 상기 유도유닛(200)의 끝단에서 하부방향으로 추가로 연장되며, 이에 의해, 상기 유도유닛(200)을 통해 유도되는 바람에 포함된 빗물이나 이물질은 중력에 의해 상기 배수관(210)을 통해 낙하하게 된다.
상기 배수관(210)은 상기 배수유닛(300)에 연결되며, 이에 따라, 상기 배수관(210)을 통해 하부로 낙하하는 빗물이나 이물질은 상기 배수유닛(300)에 저장될 수 있다.
한편, 상기 송풍관(220)은 상기 유도유닛(200)의 끝단에서 측부방향으로 연장될 수 있으며, 상기 송풍관(220)으로는 빗물이나 이물질이 제거된 바람만 통과하게 된다.
이 경우, 유도유닛(200)의 끝단에서 바람의 방향을 상기 송풍관(220)으로 유도하기 위한 별도의 방향 전환유닛(미도시)이 상기 유도유닛(200)의 끝단에 설치될 수 있다.
상기 발전유닛(400)은 상기 송풍관(220)에 설치되어, 상기 송풍관(220)을 통과하는 바람을 이용하여 전력을 생성한다. 이 때, 상기 발전유닛(400)을 통해 생성된 전력은 상기 발전유닛(400)과 연결된 저장유닛(410)으로 제공되어 저장될 수 있으며, 상기 건물(20)에 전력을 공급하는 전력공급부(500)로 제공되어 상기 건물(20)에 직접 제공될 수도 있다.
한편, 상기 발전유닛(400)을 통과한 바람은 상기 송풍유닛(600)을 통해 외부로 배출되며, 상기 송풍유닛(600)은 예를 들어, 지면(31)에 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 발전유닛(400)이 지하(30)에 설치된 것을 도시하였으나, 상기 발전유닛(400)은 건물의 저층에 설치될 수도 있으며, 건물에 인접하도록 별도의 시설물로 설치될 수도 있음은 당연하다.
다만, 본 실시예에서는, 상기와 같은 시스템을 건물의 옥상에서 취부된 바람의 풍력에너지를 건물의 저층, 지하 또는 인접 시설물 등과 같이 근접한 위치로 전달하여 전력을 생성하며, 이를 바로 건물에 제공함으로써, 건물에 필요한 에너지를 스스로 제공받는 자가발전시스템을 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 풍력발전유닛을 도시한 측면도이다.
본 실시예에 의한 풍력발전유닛(101)에서는, 상기 측면부들(113, 114, 115, 116)의 각각에 차단부(160)가 추가로 설치된 것을 제외하고는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 풍력발전유닛(100)과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 상기 풍력발전유닛(101)은 상기 측면부들(113, 114, 115, 116)의 각각에 설치된 차단부(160)를 더 포함하며, 상기 차단부(160)는 상기 인입부들(121, 122, 123, 124)을 각각 개방 또는 차단할 수 있다.
나아가, 상기 풍력발전유닛(101)은 센서부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 센서부(170)는 도 4에서는 상기 상면(111)의 모서리에 설치된 것을 도시하였으나, 상기 센서부(170)는 다양한 위치에 설치될 수 있음은 자명하다.
상기 센서부(170)는 바람의 세기, 날씨 등을 센싱하며, 상기 센서부(170)의 센싱 결과를 바탕으로 상기 차단부(160)는 상기 인입부들을 개방 또는 차단한다.
예를 들어, 상기 센서부(170)에서 바람의 세기가 지나치게 세다고 계측되는 경우, 상기 차단부(160)는 상기 인입부들을 차단함으로써, 바람의 인입으로 인해 상기 풍력발전유닛(100)을 비롯하여 건물(20)의 내부의 손상을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 풍력발전유닛을 도시한 측면도이다.
본 실시예에 의한 풍력발전유닛(102)은 태양광유닛(180)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 3에서 설명한 풍력발전유닛(100)과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 5를 참조하면, 상기 풍력발전유닛(102)은 상기 태양광유닛(180)을 더 포함하며, 상기 태양광유닛(180)은 상기 상면(111)의 상부에 설치될 수 있다.
그리하여, 상기 태양광유닛(180)을 통해 태양광으로부터 에너지를 추가로 획득할 수 있으며, 바람을 통해 획득된 에너지와 함께 상기 건물(20)에 필요한 에너지를 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 태양광유닛(180)을 통해 획득된 에너지도 상기 전력공급부(500)로 제공되어 상기 건물(20)에 필요한 전력으로 직접사용되거나, 상기 저장유닛(410)으로 저장될 수 있음은 당연하다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 건물의 옥상에 설치된 풍력발전유닛으로부터 인입된 바람을 이용하여 건물에 배치된 발전유닛을 통해 전력을 생산할 수 있으며, 이렇게 생성된 전력을 건물에 직접 사용할 수 있으므로, 건물 스스로 독립적으로 에너지를 재활용 할 수 있고, 나아가 풍력발전유닛으로부터 생산된 전력을 전송하면서 발생할 수 있는 에너지 손실을 최소화할 수 있다.
이 경우, 풍력발전유닛 외에 태양광유닛을 통해 전력을 추가로 생산할 수 있으므로, 건물이 자가 에너지를 공급할 수 있는 시스템을 마련할 수 있다.
특히, 풍력으로부터 전력을 생산하기 위한 발전유닛을 건물 옥상이 아닌 건물의 하부 또는 지하에 설치함으로써, 발전유닛을 옥상에 설치함에 따른 비용이나 설계상의 어려움을 최소화할 수 있다.
나아가, 건물의 설계 단계부터 바람을 상기 발전유닛으로 전달하기 위한 구조를 건물의 내부를 관통하도록 형성함으로써 풍력발전을 통한 자가 에너지 공급이 가능한 건물의 건축이 가능할 수 있다.
한편, 상기 풍력발전유닛은 사방에서 부는 바람을 보다 효과적으로 활용하기 위해 사방으로 개방된 측면들을 포함하며, 상기 측면들을 통해 인입된 바람을 보다 효과적으로 합류하기 위해 건물의 중앙부에 위치한 합류부를 포함하여, 건물에 부는 바람을 보다 효과적으로 활용할 수 있다.
이 경우, 바람의 세기, 날씨, 필요한 전력의 정도 등을 고려하여, 센서부 및 차단부를 통해 바람의 유입을 차단 또는 개방할 수 있으므로, 건물 또는 풍력발전유닛의 손상을 최소화하면서 효과적인 발전을 수행할 수 있다.
또한, 풍력발전유닛의 상면에는 태양광이 인입되는 채광부가 형성되며, 상기 채광부를 통해 인입된 태양광은 투명재질의 유도유닛을 통해 건물의 내부로 제공되어, 건물의 채광이 향상될 수 있다.
또한, 상기 유도유닛은 빗물 또는 이물질을 배수시키는 배수관과 바람을 통과시키는 송풍관을 분리되어, 발전유닛에서 바람을 이용하여 전력을 생산하는 경우 물이나 이물질 등에 의한 발전유닛의 손상을 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 건물의 옥상에 설치되어 바람이 인입되는 풍력발전유닛;
    상기 풍력발전유닛에 연결되어 인입된 바람을 건물의 내부를 관통하여 건물의 하부로 유도하는 유도유닛;
    상기 유도유닛에 배치되어 상기 유도된 바람으로부터 전력을 생산하는 발전유닛; 및
    상기 발전유닛에서 사용된 바람을 건물의 외부로 송풍시키는 송풍유닛을 포함하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 풍력발전유닛은,
    상기 건물의 옥상에 접촉하는 하면;
    상기 하면에 반대되는 상면;
    상기 하면 및 상면 사이에서, 바람이 인입되는 인입부들이 형성된 복수의 측면들;
    상기 인입부들로 인입된 바람을 상기 건물의 중앙부로 가이드하는 가이드부들; 및
    상기 가이드부들에 의해 가이드된 바람이 합류하며, 상기 유도유닛에 연결되는 합류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 풍력발전유닛은 상기 건물 옥상의 전면(全面)에 설치되는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 측면들 각각에는 상기 인입부들을 차단 또는 개방하는 차단부가 설치되는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 풍력발전유닛은 바람의 세기를 계측하는 센서부를 더 포함하며,
    상기 차단부는 상기 센서부에서 측정되는 바람의 세기를 바탕으로 상기 인입부들을 차단 또는 개방하는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 풍력발전유닛의 상면에는 상기 합류부와 중첩되는 영역에 채광부가 형성되는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유도유닛은 투명한 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 풍력발전유닛의 상부에 배치되어, 태양광으로부터 발전을 수행하는 태양광유닛을 더 포함하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발전유닛 및 상기 태양광유닛으로부터 발생되는 전력은 상기 건물에 직접 사용되는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유도유닛은 상기 건물의 중앙부를 관통하여 상기 건물의 지하로 연장되는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유도유닛은,
    상기 건물의 지하에서 하부로 추가로 연장되어 빗물 또는 이물질을 배수시키는 배수관; 및
    상기 건물의 지하에서 측부로 연장되어 상기 발전유닛을 통과하여 상기 송풍유닛으로 연결되는 송풍관을 포함하는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 발전유닛에서 생성된 전력은,
    상기 건물에 전력을 공급하는 전력공급부에 공급되거나, 또는 전력을 저장하는 저장유닛에 공급되는 것을 특징으로 하는 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템.
PCT/KR2017/000749 2016-03-22 2017-01-23 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템 WO2017164503A1 (ko)

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KR1020160034116A KR101697066B1 (ko) 2016-03-22 2016-03-22 건물일체형 풍력 및 태양광 발전시스템
KR10-2016-0034116 2016-03-22

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