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태양에너지 건축 시스템

태양에너지 건축 시스템 SOLAR HOUSE PASSIVE SOLAR SYSTEM태양에너지 정의 및 원리 설비형 태양열 시스템 사례 자연형 태양열 시스템 목 차태양으로부터 방사되는 복사에너지가 대기층을 투과하여 지표면에 도달되는 열 및 광 에너지를 모아 필요한 곳에 사용하는 에너지 왜 이용을 해야되는가 ? 지구상에 존재하는 자원이 언제쯤이면 바닥이 나게 될지 예측할 수 없는 시대에 살고 있음 . 에너지와 자원이 부족한 나라들은 무한함과 깨끗하고 공해가 발생하지 않는 신재생에너지로 관심을 돌림 . 지구상에 고르게 분배되기 때문에 개발에 따라서 매우 다양한 용도로 활용가능 성 있기 때문 장 점 단 점 - 무공해 , 무제한 청정에너지원 - 기존의 화석에너지에 비해 지역적 편중이 적음 - 다양한 적용 및 이용성 - 저가의 유지보수비 - 밀도가 낮고 , 간혈적임 - 유가의 변동에 따른 영향이 큼 - 초기 설치비용이 많음 - 봄 , 여름은 일사량 조건이 좋으나 겨울철에는 조건이 불리함 태양에너지의 정의 특징집열부 태양에너지를 모아 열로 변환하는 장치로 가장 중요한 부분 건물 남측면에 태양 에너지 집열용 남향창 설치 일반적으로 투명한 유리 , 플라스틱 또는 섬유 유리 사용 축열부 열교환되어 이용부에 활용될 매체 ( 난방용 온수 등 ) 를 저장 건물 내부의 구조체를 이용하여 태양열 저장 물 또는 기타 액체 등과 함께 조적구조도 사용 이용부 난방효과는 집열부 혹은 축열부로부터의 자연적인 열전달 방법에 의하여 이루어짐 . 열조절을 위하여 통기구 , 댐퍼 , 가동단열및 차양장치 등이 부수적으로 사용 . 태양열 이용시스템 구성도 및 원리자연형 태양열 시스템 설비형 태양열 시스템 각 구성요소사이의 열전달방법이 전열매체의 자연순환에 의한 것 특별한 기계장치없이 자연적인 방법으로 집열 , 저장하여 이용 - 자연대류에 의하므로 열적 성능이 낮음 - 경제성이 높고 고장의 염려가 적으며 관리가 용이함 - 강제순환에 의하므로 열적 성능이 높음 - 축열조의 위치나 형태를 임의로 변경 가능 - 자연채광 , 조망 , 환기 등 다양한 기능 축열조가 없어도 된다 . 유리창이 크기 때문에 프라이버시가 결핍되기 쉽다 . 주간에 햇빛에 의한 눈부심이 발생하고 , 자외선에 의한 퇴화현상이 발생하기 쉽다 . 실온의 변화폭이 크고 과열현상이 발생하기 쉽다 . 효과적인 야간 단열을 하지 않으면 열손실이 크게 된다 . 축열부가 구조적 역할을 겸하지 못하면 투자비가 증가된다 . 직접획득형 (Direct Gain)태양에너지를 석벽 , 벽돌벽 또는 물벽 등에 집열하여 열의 , 전도 , 복사 및 대류와 같은 자연현상에 의하여 실내 난방효과를 얻을 수 있도록 하는 것 태양과 실내난방공간 상이에 집열창과 축열벽을 두어 주간에 집열된 태양이 야간이나 흐린 날 서서히 방출되도록 하는 시스템 . ① 축열벽형 ( Trombe Wall System) 난방 집집열창과 상호연결된 축열벽을 통한 열전달 효과 및 자연대류현상 이용 냉방 - 축열벽 전면에 개폐용 창문 설치 - 적정 길이의 차양 설치 특징 - 유입된 태양열 대부분을 축열벽에 저장하여 축열벽 으로부터 복사열을 난방에너지로 이용 - 축열벽 상 . 하부에 통기구를 설치하여 자연대류를 통한 난방도 가능 장점 단점 거주공간의 온도변화가 적음 햇빛에 의한 과도한 눈부심이나 자외선의 과다 도입 등의 문제가 없음 우리나라와 같은 추운 기후에서 효과적 일사가 없는 야간에 축열된 에너지의 대부분이 방출되므로 이용효율이 높음 창을 통한 조망 및 채광이 결핍 되기 쉬움 벽의 두께가 크고 집열창과 이중으로 구성되어 유효공간을 잠식 효과적으로 집열창에 대한 야간 단열을 하기가 용이하지 않음 - 건축디자인에 있어서 조화있는 해결이 용이하지 않음 간접획득형 (INDIRECT GAIN)② 축열지붕 방식 (Thermal Storage Roof System) 장점 단점 거주공간의 온도변화폭이 적다 . 쾌적한 실온상태 유지 냉난방에 모두 이용 가능 - 열전달효과가 완만하고 공간 전체에 균일하게 분배된다 . - 남면창인 벽에 인접할 필요가 없어 , 실의 배치 , 창의 크열되지 않고 대류공기가 축열되므로 효율이 떨어짐 시공 및 관리가 비교적 어려움 공기가 데워지고 차가워짐에 따라서 자연적으로 일어나는 공기의 대류에 의한 유동현상을 이용한 것 태양이 집열판 표면을 가열함에 따라 공기가 데워져서 상승하고 동시에 축열체 밑으로부터 차가운 공기가 상승하여 자연대류가 일어남③ 이중외피구조시스템 (Double Envelope System) 다층구조의 원리를 이용한 친환경적인 외피 개념 . 두 외피 사이의 공간은 외부 환경에 대한 환충공간의 역할 . 상자형 유리창 시스템 샤프트 박스 시스템 - 하나의 유닛이 하나의 이중외피를 구성 - 유닛 하나에 유입구와 배출구가 있음 - 외부 소음에 유리 - 재실자의 프라이버시 양호 - 박스윈도우와 굴뚝이 교차되어 구성 박스윈도우에 유입구가 아래에 있고 , 배출구는 교차 되어진 굴뚝으로 연결 층별 이중외피 시스템 커튼월 이중외피 시스템 - 하나의 층이 수평적으로 구성 - 유입구와 배출구가 교대로 구성 - 복도식이라고도 함 - 층간공간을 복도 , 휴식공간으로 이용가능 공간의 구분이 없이 건물 전체를 둘러쌈 연돌효과가 가장 크다 화재시 화염의 이동통로가 될 수 있어 설계시 주의요망 이중외피시스템의 종류이중외피시스템 중 가장 오래된 형태 . 안쪽으로 열리는 여닫이창과 틀로 이루어짐 외측 면은 공기의 유입과 배출을 위한 개구부가 있으며 , 실내의 환기를 담당함 . 장 점 단 점 이용분야 - 프라이버시가 양호 - 재실자의 창호조절이 용의 - 소음차단 효과가 뛰어남 - 시공이 간편 - 자유로운 루바의 설치가 어려움 - 여름철 냉방 부하 절감에 불리 외부나 실간의 소음정도가 중요한 주거형 건물에 많이 사용 . 상자형 유리창 시스템 (Box Window System)상자형 유리창 시스템의 특별한 형태 - 트윈 페이스 기초 연돌효과를 위해 수직 샤프트와 상자형 유리창 시스템으로 이루어짐 레이아웃은 상자형 유리창과 수직 샤프트 부분이 가로로 교차되어 보여짐 모든 층에는 이 수직 샤프트는 상자형 시스템의 배출구와 연결 장 시스템의 계절별 운전 방식설비형시스템 태양열 이용 급탕시스템 태양열을 집열하는 태양열 집열기와 집열 된 열을 저장하는 축열탱크가 연결되어 상하로 구성 축열량은 200~250ℓ, 집열 면적은 3~4 ㎡ 작동원리 : 열전달은 밀폐 집열회로 내를 열매체의 비중차를 이용한 자연순환 원리로 작동됨 집열기에서 태양열에 의해 열매체가 가열되면 비중이 낮아져 집열기 상부를 통하여 축열조내 열교환기로 자연순환되어 축열기내에서 열교환을 한 후 다시 집열기로 열매체가 되돌아 오는 방식 특징 자연대류현상 이용으로 축열탱크의 냉수와 열교환을 함으로 외부동력이 필요없음 . 고장의 거의 없고 , 유지비 없이도 따뜻한 온수를 공급받을 수 있는 시스템 . 집열기의 상부에 저탕조를 설치하며 주로 주택용 자연 순환형설비형시스템 강제 순환형 집열부와 축열탱크가 완전히 분리되어 있으며 , 보통 집열부는 지붕에 , 축열탱크는 지상에 설치 하중이 나가는 축열탱크가 지상에 설치되므로 축열량을 증가시키는 것이 가능하면 300~500ℓ 정도가 많음 작동원리 : 태양열에 의해 가열된 열매체는 내장된 순환 펌프에 의한 강제대류방식으로 축열탱크로 유입 특징 자연순환식에 비하여 집열한 열을 빠른시간 내에 많은 양을 회수 할 수 있어 이용효율이 높음 집열부와 축열부를 따로 설치 할 수 있어 필요한 장소에서 이용할 수 있고 , 지붕재의 외관을 아름답게 구성할 수 있음 겨울에 동파우려 목욕탕 , 골프장등 중대형 규모에 사용태양열을 집열하여 난방에 이용하는 시스템 집열부를 건물의 외피구성요소로서 유리상자를 제작하여 건물에 설치하는 시스템 특징 절연성이 높은 유리로 되어있는 상자로 그 안에 가동형 집열판 조각들이 들어있으며 , 이 조각들은 수평형의 여러 층의 패널처럼 들어 있어 가동형으로 수평과 수직으로 움직임 유리상자 속의 조각패널들은 집열판으로 태양열을 흡수하고 집열된 열은 유리상자 안에 있으므로 바깥으로 방출되지 않으며 , 가동 패널로 일사를 조절하여 열에너지가 너무 과다하게 들어오는 것도 막을 수 있음 창문형 집 공급할 만큼 충분한 일사가 가능한지를 고려하여 설치 . 진공기술을 사용함으로 인해 흡수관에서의 연손실을 획기적으로 줄임 설치면적을 30% 정도 줄일 수 있음 중온활용에서 높은 집열효율을 유지 경량이고 설치용이 , 기존건물의 외관과 친화적 ! 진공튜브 집열판장점 창유리 대신 단열성이 높은 투명단열재를 사용 - 한냉지에서 사용하면 난방부하를 현재의 40∼10 % 까지 줄일 수 있음 투명단열재는 채광의 효과를 기대할 수 있음 단열과 벽체마감을 동시에 할 수 있음 한번 시공하면 환경에 부담을 주지않고 지속적으로 에너지를 공급받을 수 있음 주간에 남측면의 투명단열재를 통하여 검은색으로 처리된 벽 표면에 태양열을 흡수 및 저장하여 야간에 실내로 방출하는 개념 태양열 획득이 가능한 시간과 최대 열손실이 발생하는 시간이 일치하지 않으므로 시간상의 지연을 고려하여 축열체의 밀도가 높아야 함 투명 단열재 형태 외부유리 , 차양장치 , 투명단열재 , 플라스틱 필름이나 얇은 유리판과 벽체 등의 구성요소들이 프레임에 의해 고정되는 형태가 일반적태양에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치로 이를 이용한 시스템 장점 단점 - 햇빛이 있는곳이면 어느곳 에 간단히 설치 - 유지비용이 거의 없고 , 태양전지 숫자만큼 전기생산 하므로 많이 설치할수록 많은 전기량 획득가능 - 별도의 기계가동이 없고 , 소음 , 진동이 없어 환경오염을 일으키지 않음 - 수명은 20 년 이상으로 비교적 오래사용 - 에너지 밀도가 낮아 많은 수의 전지사용 - 많은 공간이 필요 - 비싼 반도체 재료인 실리콘을 사용하므로 초기설치비가 비싸다 . 설치위치 및 조건 - 태양전지판은 그림자의 영향을 받지 않는 곳에 방위각을 정남향으로 하나 , 부득이한 경우에는 정남을 기준으로 동 , 서로 30 도의 변화를 가질수 있음 - 주변에 일사량을 저해하는 장애물이 없어야함 - 태양열 급탕보다는 가볍고 , 모듈로 구성하여 설치하므로 더 넓은 면적에 다양한 위치에 설치 가능 - 태양에너지를 적극적으로 활용하려면 일사를 최대한 받을 ow}

자연과학| 2009.05.08| 33페이지| 3,500원| 조회(302)

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