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KR101640250B1 - 건축용 태양열 집열패널 - Google Patents

건축용 태양열 집열패널 Download PDF

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KR101640250B1
KR101640250B1 KR1020140081529A KR20140081529A KR101640250B1 KR 101640250 B1 KR101640250 B1 KR 101640250B1 KR 1020140081529 A KR1020140081529 A KR 1020140081529A KR 20140081529 A KR20140081529 A KR 20140081529A KR 101640250 B1 KR101640250 B1 KR 101640250B1
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Abstract

본 발명은 단열재로 이루어지면서 전면의 일정 부위에서 개방된 공간으로 요입되어 형성되는 집열부와, 집열부의 상하에서 전면과 후면을 관통하는 통공이 요입부와 연속된 공간을 형성하는 단열부재와; 온수파이프를 구비하여 상기 본체의 집열부에 부착되는 태양열 집열판과; 상기 태양열 집열판이 부착된 집열부의 전면으로 개방된 공간을 차단시키기 위하여 상기 본체 전면에 부착되는 투광부재와; 상기 본체의 통공을 개폐시키기 위하여 암나사가 형성되어 본체의 통공에 고정되는 고정관체와, 본체의 통공과 연속되는 공간을 형성하는 흡배기공이 형성되고, 본체의 정면과 후면으로부터 고정관체에 나사 결합되어 상기 고정관체에 축방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 이동관체를 포함하는 개폐수단을 포함하여 구성된다.

Description

건축용 태양열 집열패널{solar collection panel for construction}
본 발명은 태양열이 집열되는 열에너지를 이용하여 난방과 생활용수로 사용할 수 있는 온수를 생산하면서, 태양열에 의한 자연대류 현상에 의하여 실내의 온도를 조절할 수 있게 되는 건축용 태양열 집열패널에 관한 것이다.
부존자원의 한계와 환경오염의 원인이 되고 있는 석탄계 에너지를 대체할 수 있는 새로운 대체 에너지로서 태양열 에너지가 각광받고 있다.
태양열을 에너지원으로 이용하는 기술분야 중에서 가장 널리 이용되고 있는 분야는 주택의 난방분야 이다.
대표적인 설비형 태양열 집열 시스템은 태양열을 모으는 집열부, 집열부에서 집열된 태양열은 집열부의 내부를 따라 유동하는 열전달매체를 가열하여 축열부인 저탕조에 저장된 열전달매체를 가열하는 축열부, 그리고 가열된 열전달매체를 이용하여 실내를 난방 또는 다른 에너지원으로 사용되는 이용부로 이루어진다.
이렇게 태양열 에너지를 이용한 집열장치는 지붕이나 옥상 등에 설치하여 전기 에너지를 생산할 수 있는 집열장치와 태양열에 의하여 냉수를 온수로 전환하여 온수나 난방용으로 사용할 수 있게 하는 집열장치로 구분된다.
이러한 종래의 태양열 집열장치는 설치되는 장소가 지붕이나 옥상에 한정되고, 집열부 이외에 저장조 및 축열부와 같은 부대시설을 필요로 하며, 전기 에너지와 온수를 개별적으로 생산할 수 있는 것이다.
대한민국 실용신안등록 20-0408782
만일, 태양열 에너지를 집열하는 하나의 유니트 내에서 온수와 온풍을 동시에 생산할 수 있게 되어 온수와 온풍을 동시에 사용할 수 있거나 선택적으로 사용할 수 있게 된다면 설치면적이 감소되어 공간활용성을 높이고, 설비비와 유지보수 비용이 절감되어 보다 실용적으로 보급될 수 있을 것이다.
본 발명은 지붕이나 옥상 등에 설치 가능함은 물론이고, 특히 건물의 벽체를 구축할 수 있는 건축용 패널로 제공되어 지붕이나 옥상 뿐만이 아니고, 건물의 벽체로 시공될 수 있고, 또한 온수와 온풍을 동시에 생성하여 별도의 에너지 변환 장치가 없이 온수와 온풍을 동시에 사용하거나 선택적으로 사용할 수 있는 건축용 태양열 집열패널을 제공하고자 한다.
본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 단열재로 이루어지면서 전면의 일정 부위에서 개방된 공간으로 요입되어 형성되는 집열부와, 집열부의 상하에서 전면과 후면을 관통하는 통공이 상기 집열부와 연속된 공간을 형성하는 단열부재와; 온수파이프를 구비하여 상기 집열부에 부착되는 태양열 집열판과; 상기 태양열 집열판이 부착된 집열부의 전면으로 개방된 공간을 차단시키기 위하여 본체 전면에 부착되는 투광부재와; 상기 본체에 형성되는 통공을 개폐시키기 위한 개폐수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기한 개폐수단은 암나사가 형성되어 본체의 통공에 고정되는 고정관체와; 본체의 통공과 연속되는 공간을 형성하는 흡배기공이 형성되고, 본체의 정면과 후면으로부터 고정관체에 나사 결합되어 상기 고정관체에 축방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 이동관체를 포함하여 구성된다.
실내의 공기와 태양열이 집열된 온도차에 의하여 자연적으로 발생되는 대류에 의한 순환방식으로 실외의 공기를 실내로 유입하면서 실내의 공기는 실외로 배출하여 자연적인 실내환경을 유지할 수 있게 된다.
또한, 일반적인 태양열 집열 시스템과 같은 부대설비가 필요없이 하나의 집열패널에서 온수와 온풍을 동시에 생산하여 공간 활용성을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명 실시예의 사시도
도 2는 본 발명 실시예의 정면도
도 3은 본 발명 실시예의 단면도
도 4는 본 발명 실시예의 개폐수단의 분해 사시도
도 5는 본 발명 실시예에서 개폐수단이 작동되는 상태를 나타낸 일부발췌 단면도로서
(가)는 닫힌 상태의 단면도
(나)는 일부가 열린 상태의 단면도
도 6은 본 발명의 사용 상태도로서
(가)는 겨울에 사용되는 일례를 나타낸 사용 상태도
(나)는 여름에 사용되는 일례를 나타낸 사용 상태도
본 발명의 특징과 장점들은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 보다 명확하게 이해될 것이다.
다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명의 건축용 태양열 집열패널은 단열부재(1), 태양열 집열판(2), 투광부재(3) 및 개폐수단으로 구성된다.
단열부재(1)는 우레탄, 발포폴스티렌을 비롯하여 단일재 또는 복합재로 형성될 수 있는 각종 단열재로 되는 본체(10)의 전면(11)에 보강판(12)이 부착되고 후면(13)에는 마감판(14)이 형성되어있다.
본체(10)의 전면에는 단열부재(1)에서 일정한 범위가 요입되는 공간이 형성되어 태양열 집열판(2)이 설치되는 집열부(15)가 형성되고, 상부와 하부에는 전면(11)과 후면(13)을 관통하는, 즉, 투광부재(3), 보강판(12),단열부재91), 마감판(14)을 관통하는 통공(16)이 형성되어 개폐수단이 각각 설치될 수 있게 되어 있다.
상기 통공(16)과 집열부(15) 사이에는 공기통로(17)가 형성되어 외부의 공기가 집열부(15)에 유입되고 배출될 수 있게 되어있다.
태양열 집열판(2)은 사행형상의 유로를 형성하는 온수 파이프(20)가 형성되어 있다.
온수 파이프(20)는 집열된 태양열 에너지를 이용하여 생활용수로 사용되는 온수 및 난방용 온수를 생산하는 것으로 각각의 상단과 하단은 온수 사용처와 순환 시스템을 형성하게 된다. 이러한 순환 시스템은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시할 수 있는 기술적 구성에 해당하므로 구체적인 설명은 생략한다.
투광부재(3)는 태양광선이 투과할 수 있는 재질, 예를들면 강화유리 또는 비닐시트로 되면서, 상부와 하부에는 본체(10)에 형성되어 있는 통공(16)과 일치하는 통공(30)이 형성되어 단열부재(1)의 전면(11)에 부착된 보강판(12)에 부착되어 고정된다.
개폐수단은 하나의 고정관체(40)와 한 쌍의 이동관체(42, 43)로 구성된다.
고정관체(40)는 원통형으로 형성되면서 중앙의 원주면에는 다수개의 통기공(44)이 천공되어 있다. 그리고 한쪽 단부에는 플랜지(45)가 형성되고, 다른 한쪽의 단부에는 수나사(46)가 형성되며, 내주면에는 암나사(47)가 형성되어 있다.
이러한 고정관체(40)는 수나사(46)가 형성된 단부를 통공(16)에 삽입하고 수나사(46)에 고정너트(41)를 체결하면 단열부재(1)에 고정된다.
이렇게 고정관체(40)가 단열부재(1)에 고정되면 통기공(44)이 단열부재(1)의 공기통로(17)에 놓여지게 된다.
이동관체(42, 43)는 수나사(420)의 내부가 중공체로 되면서, 수나사(420)가 형성된 부위에는 본체(10)의 통공(16)과 연속되는 공간을 형성하는 가늘고 긴 흡배기공(421)이 천공되어 있고, 고정관체(40)를 향하는 측면에는 방사상의 흡배기공(422)이 천공되어 있다.
그리고, 수나사(420)의 한쪽 단부에는 플랜지(423)와 손잡이(424)가 형성되어 있고, 플랜지(423)의 안쪽면에 단열재(424)가 충입되어 있다.
이러한 이동관체(42, 43)는 각각 단열부재(1)의 전면과 후면으로부터 고정관체(40)의 암나사(47)에 나사 결합되어 축방향으로 이동 가능하게 설치된다.
따라서 손잡이(424)를 잡고 나사가 잠겨지는 방향으로 이동관체(42, 43)를 회전하여 완전히 체결되면, 도 5의 (가)에서 보는 바와 같이 흡배기공(421)이 고정관체(40) 내부에 위치하여 집열부(15)의 공간이 외부와 완전히 차단되는 상태에 위치하게 되고, 다시 손잡이(424)를 잡고 나사가 풀리는 방향으로 이동관체(42, 43)를 회전시키면 이동관체(42, 43)가 서서히 외부로 빠져나오면서 흡배기공(421)이 외부로 노출됨으로써 하부에서는 외부의 공기가 집열부(15)의 내부로 유입될 수 있게 되고, 상부에서는 집열부(15) 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있게 된다.
이렇게 이동관체(42, 43)가 고정관체(40)에서 체결되는 위치를 조절하면 흡배기공(421)이 외부에 노출되는 정도를 조절할 수 있게 되므로 흡기량이나 배기량을 조절할 수 있게 된다.
상기 흡배기공(422)은 장방형의 가늘고 긴 홈으로 도시되어 있으나, 망체형으로 형성될 수도 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 건축용 태양열 집열패널은 투광부재(3)를 통하여 태양열 집열판(2)에 태양열 에너지가 집광되어 온수 파이프(20)에 온수가 생성되어 생활용 온수나 난방용 온수로 사용할 수 있게 되고, 공간으로 형성되는 집열부(15)에서 상승하는 기온은 실내로 배출시켜서 온풍에 의한 난방을 구형하거나, 실외로 배출시키면서 실내의 공기와 자연적인 대류가 일어나게 되는 자연 순환 구조로서 실내의 온도를 하강시키거나 환기를 시킬 수 있게 된다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명이 계절별로 사용되는 상태의 일례를 보여주고 있다.
이 도면을 참조하면, 도 6의 (가)에서 보는 바와 같이 동절기에는 실외에서 벽체의 상부와 하부의 이동관체를 닫힌 상태로 하고, 실내에서 벽체의 상부와 하부의 이동관체를 열린 상태로 하면 집열부에서 온도가 상승된 공기의 대류현상에 의하여 하부에서는 공기가 유입되고, 상부에서는 공기가 배출되어 실내의 공기를 상승시키는 난방효과를 거둘 수 있다.
또한 본 발명의 건축용 태양열 집열패널이 지붕에 설치되는 경우 실외측을 닫고 실내측이 열린 상태로 하면서 별도의 송풍팬을 설치하여 강제순환 구조를 이루게 하면 집열부에서 온도가 상승된 공기가 실내로 순환되어 난방을 할 수 있게 된다.
한편, 하절기의 경우 한쪽 벽체에서 하부는 실내의 이동관체를 열어놓고, 상부는 실외의 이동관체를 열어놓으면서, 다른편의 벽체에서는 하부의 실내와 실외쪽 이동관체를 모두 열어놓으면 집열부에서 더워진 공기가 외부로 배출되면서 다른 한편의 벽체 하부에서는 외부의 공기가 실내로 유입되면서 자연 대류현상에 의한 실내 공기를 순환시킬 수 있게 된다. 또한 지붕에서는 실내쪽 이동관체를 닫고, 반대편의 실외쪽 이동관체를 열어놓으면 장시간 동안 태양열이 입사되는 지붕에서 집열부(15)에 생성되는 공기가 외부로 배출됨으로써, 실내의 기온을 조절할 수 있게 된다.
1 : 단열부재 2 : 태양열 집열판
3 : 투광부재 10 : 본체
11 : 전면 12 : 보강판
13 : 후면 14 : 마감판
15 : 집열부 16 : 통공
17 : 공기통로 30 : 통공
40 : 고정관체 41 : 고정너트
42, 43 : 이동관체 44 : 통공
45 : 플랜지 46 : 수나사
420 : 수나사 421, 422 : 흡배기공
423 : 플랜지 424 : 손잡이
425 : 단열재

Claims (2)

  1. 전면의 일정 부위에서 개방된 공간으로 요입되어 형성되는 집열부(15)의 상하에서 전면과 후면을 관통하는 통공(16)이 상기 집열부(15)와 연속된 공간을 형성하는 단열부재(1)와;
    온수파이프(20)를 구비하여 집열부(15)에 부착되는 태양열 집열판(2)과;
    상기 태양열 집열판(2)이 부착된 집열부(15)의 전면으로 개방된 공간을 차단시키기 위하여 본체(10) 전면에 부착되는 투광부재(3)와;
    상기 본체(10)에 형성되는 통공(16)을 개폐시키기 위한 개폐수단을 포함하되,
    상기 개폐수단은 암나사(47)가 형성되어 본체(10)의 통공(16)에 고정되는 고정관체(40)와;
    상기 본체(10)의 통공(16)과 연속되는 공간을 형성하는 흡배기공(421, 422)이 형성되고, 본체(10)의 정면과 후면으로부터 상기 고정관체(40)의 암나사(47)에 나사 결합되어 상기 고정관체(40)에 축방향으로 이동 가능하게 설치되는 한 쌍의 이동관체(42, 43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 태양열 집열패널.
  2. 삭제
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