건축물의 바닥판에 대한 합성슬래브 시스템의 사용이 점차 확대되어 오피스 빌딩을 중심으로 널리 사용되고 있다. 최근에는 주상복합형 및 주거용 건물에 대한 확대 적용을 휘해 하부면이 평탄한 플랫 데크플레이트의 필요성이 대두됨에 따라 플랫 데크플레이트가 개발되고 있다. 또한 합성슬래브시스템의 바닥판 상부에 와이어메쉬 대신 일체형으로 생산되는 익스팬디드 메탈을 적용할 경우, 원가 절감, 공기 단축 효과도 기대할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 익스팬디드 메탈을 와이어메쉬의 대체재로 사용하여 이를 하부면이 평탄한 플랫 데크플레이트와 결합시킨 신형식의 합성블래브시스템을 제안하였다. 총 12개의 시험체에 대한 실험을 통해 그 구조성능을 평가하고자 하였다. 실험 결과는 시험체의 최대내력과 파괴거동 등을 중심으로 요약하여 나타냈다.
In this study, the evaluation of the dynamic behavior and thermal performance of the "Façade integrated Natural circulation Solar Water Heating System" installed in the residential house was carried out. Experimental tests were performed during the all year around in the rural houses of $166m^2$ in size. Facade integrated solar collector of $5m^2$ were installed on the south-facing. Electrical heater of 1 kW capacity as an auxiliary heater was installed at the upper part of the heat storage tank. The analyzing results are as follows. (1) Monthly average solar fraction was 51 to 87% and yearly average value is 64%. (2) Hot water supply temperature in December which has the lowest solar altitude is 37 to $76^{\circ}C$. The highest working fluid temperature of solar collector in this period was below $84^{\circ}C$. The temperature difference of working fluid between the collector inlet and outlet has been shown to be around 9 to $26^{\circ}C$. (3) Overheating which is one of the biggest problems during summer did not appear at all, but rather had hot water supply temperature is rather low as $30{\sim}47^{\circ}C$ in summer than winter, which is supplied by a small solar load. The solar collecting temperature has been shown to maintain below $55^{\circ}C$. (5) The thermal performance of Facade integrated solar collector can be increase due to the reduction of heat loss to the back of the collector wall integration of the collector is reduced. As a conclusion, Facade integrated natural circulation type Solar Water Heating System is a well-functioning without any pumps or controllers, and it was found that the disadvantages of conventional solar water heaters, hot water or hot water system can be greatly improved.
The integration of PV modules into building facades or roof could raise their temperature that results in the reduction of PV system's electrical power generation. Hot air can be extracted from the space between PV modules and building envelope, and used for heating in buildings. PV/thermal collectors, or more generally known as PVT collectors, are devices that operate simultaneously to convert solar energy from the sun into two other useful energies, namely, electricity and heat. This paper compares the experimental performance of BIPVT((Building-Integrated Photovoltaic Thermal) collectors that applied on building roof and facade. There are four different cases: a roof-integrated PVT type and a facade-integrated PVT type, the base models with an air gap between the PV module and the surface, and the improved models for each types with aluminum fins attached to the PV modules. The accumulated thermal energy of the roof-integrated type was 15.8% higher than the facade-integrated regardless of fin attachment. The accumulated electrical energy of the roof-integrated type was 7.6% higher, compared to that of the facade-integrated. The efficiency differences among the collectors may be due to the fact that the pins absorbed heat from the PV module and emitted it to air layer.
The types of installation of the photovoltaic system applied to domestic residential buildings are classified as follows: Mounted modules with air circulation, semi-integrated modules with air duct behind, integrated modules with fully insulated back. In order to study generation characteristics of PV system, we verified the validity of interpretation program based on long-term measurement data of demonstration house installed in BAPV form and also analyzed the generation characteristics and performance of each installation type. The results are as follows. First, the RMSE of amount of generation and simulation according to annual daily insolation of demonstration system located in Daejeon was 0.98kWh and the range of relative error of monthly power generation was -5.8 to 3.1. Second, the average annual PR of mounted modules was 82%, semi-integrated modules 76.1% and integrated modules 71.9%. This differences were attributed to temperature loss. Third, the range of operating temperature of annual hourly photovoltaic modules was -6.5 to $61.0^{\circ}C$ for mounted modules, $-6.0{\sim}73.9^{\circ}C$ for semi-integrated modules and -5.5 to $88.9^{\circ}C$ for integrated modules. The temperature loss of each installation type was -14.0 to 16.1%, -13.8 to 21.9%, and -13.6 to 28.5%, respectively.
This study evaluated the influence of temperature on the PV module surface on power output characteristics, especially for an amorphous transparent thin-film PV module which was applied to a full-scale mock-up model as building integrated photovoltaic system. The tested mock-up consisted of various slopes of PV module, facing to the south. The annual average temperature of the module installed with the slope of $30^{\circ}$ revealed $43.1^{\circ}C$, resulting in $7^{\circ}C$ higher than that measured in PV modules with the slope of $0^{\circ}$and $90^{\circ}$ did. This $30^{\circ}$ inclined PV module also showed the highest power output of 28.5W (measured at 2 PM) than other two modules having the power output of 20.4W and 14.9W in the same time for $0^{\circ}$ and $90^{\circ}$ in the slope, respectively. In case of the $30^{\circ}$ inclined PV module, it exhibited very uniform distribution of power output generation even under the higher temperature on the module surface. Consequently, the surface temperature of the PV module analyzed in this study resulted in 0.22% reduction in power output in every $1^{\circ}C$ increase of the module surface temperature.
Effective climate protection is a most important tasks of our time. The BIPV is one of the most interesting and promisingly possibilities of an active use of solar energy at the building. In this study it was analyzed by the case study the function of the requirement of the BIPV-module as building material and this architectural characteristic according to the kind of the module. Therefore the goal of this study is to get securing the application information of BIPV as windowpane. BIPV modules are manufactured in the form of G/G. In the case of the crystal type the Transparent and the light Transmission is to be adjusted by the spacer attitude of the cell. Although this type could not be optimal for light effect of indoors because of the inequality of shade, the moving shade play makes a dramatic Roomimage by the run of sun. The application of this type would be for canopy, window or roof in the corridor or resounds. With amorphous the type it is to be manufactured simply largely laminar, and thus that will shorten building process. There is a relatively good economy to use and to the window system easily. After the production technology is easy the transparency of the modules to adjust, and the module shows to a high degree constant characteristics of light permeability and transparency. Without mottle of module shade is good the use for the window or roof glazing of office, library, classroom, etc. to adapt. The BIPV modules took generally speaking a function as building material to the daylight use, shading, isolation and also to the sight. That means that BIPV modules have as multifunctional system to sustainable architecture good successes and they are at the same time as Design element for architecture effectively.
도심지 건물의 증가는 친환경 공간에 대한 요구를 발생시키고, 이에 따라 옥상 및 인공지반 녹화의 보급이 급속히 증가되고 있다. 본 연구는 녹화시스템의 보급 확대를 위해 공법의 단순화, 일체화, 프리훼브화 개념을 적용, 연속 토양층 형성 박스 유닛형 녹화시스템을 개발하고, 이 시스템의 주요 성능으로 부착성, 내풍성, 단열성을 평가하여 적용 가능성을 검토하였다. 부착성 및 내풍성 시험결과, 설계 풍압 및 풍속과 비교하면 100m 높이의 건물에 설치해도 안전한 것을 확인하였고, 단열성 평가를 위해 120일간 측정한 내부 온도의 변화를 분석한 결과, 개발 시스템이 연속된 토양층을 형성하여 기존 유닛박스 시스템보다 주간은 17%, 야간은 45% 우수한 단열성능을 보여 주었다.
최근 국내 BIPV 시장은 "제로에너지 건축물 인증 의무화 제도(2020~)" 도입으로 시장 활성화가 기대되고 있지만, 현행 국내 BIPV 시공 기준 내 정의 내용의 경직성 등으로 인해 다소 답보 상태에 있다. 또한, 국내 BIPV 정의와 표준화 개정이 지체되어 벽에 구조물을 설치하고 모듈을 대충 고정한 것만으로 BIPV라고 인정된 사례가 있을 만큼 제도가 허술한 상태이다. 이로 인해 발생한 피해는 소비자에게 돌아갈 수 있으며 BIPV에 대한 부정적인 인식만 심어주고, 시장 전체를 정체시키는 결과를 불러올 수도 있다. 이에 BIPV 정의 중, 시장 부진 원인, 불합리한 규정 등에 대해 문헌조사, 선행 연구조사(인용) 및 현장사례 조사 등 개정 필요항목들을 사전 검토 및 설문 항목 검토 후, BIPV 분야 산업계 및 연구계 등 전문가를 대상으로 델파이 설문 조사를 거쳐 개정 대안을 분석 마련하고, 전문가 검토 의견 등을 종합 반영 및 보완하여 IEC 국제표준 정의 일부 인용.절충안 등 국내 BIPV 정의 개정방안을 도출하였다.
도심지 건물의 증가는 친환경 공간에 대한 요구를 발생시키고, 이에 따라 옥상 및 인공지반 녹화의 보급이 급속히 증가되고 있다. 녹화시공은 방수층, 방근층, 보호콘크리트 등과 같이 다양한 재료를 시공하므로 시공시간이 길고, 하자 발생가능성이 높아진다. 본 연구는 기존의 녹화시스템 시공단계를 단축, 시공성을 향상시킨 새로운 녹화시스템에 사용하는 일체화된 방수 방근 하이브리드 시트의 물리적성능, 내구성, 방수성, 방근성을 평가함으로써 성능수준을 확인하고, 현장 적용 여부를 판단하고자 하였다. 시험결과, 우수한 물리적 성능 및 내구성, 방수성, 방근성을 확인하였으며, 향후 mock-up 시험을 수행하여 장기성능을 검증 중이다.
강재 매입형 합성기둥 구조는 주로 건물구조와 교량의 교각구조에 적용되어 왔고, 최근에는 교량의 교각구조에 적용하는 예가 늘어나고 있는 실정이다. 교각은 건물의 기둥에 비해 상당히 큰 규모의 구조물이기 때문에 강재비를 적절한 수준으로 유도하면서 의도하는 성능을 만족하는 단면을 설계해야 한다. 그러나 합성구조의 기본원리가 구조물을 구성하는 구조재료의 일체화된 거동에 근거함으론 강재 매입형 합성기둥 구조의 적용에 앞서, 먼저 콘크리트와 강재 단면의 합성 작용에 대한 명확한 정의가 필요하다. 일반적으로 강재 매입형 합성구조는 부착과 마찰에 의해서 합성작용을 확보한다고 가정하고 설계하는데, 콘크리트 단면 강재 단면 그리고 합성 단면으로 각각 다를 경우, 거동의 차이를 가져올 수 있기 때문에 적절한 합성작용을 위한 규정이 요구된다. 이 논문에서는 횡방향 철근에 의한 콘크리트의 구속 효과, H형 강재 복부의 천공에 의한 기계적 맞물림 그리고 전단 연결재에 의한 영향을 고려하여 실험을 수행하였다. 실험을 통해 계산된 값보다 큰 부착 강도를 얻을 수 있었다. 구속효과, 기계적 맞물림 그리고 전단 연결재를 통해 전단 강도의 증가를 유도할 수 있었고, 이는 강재 매입형 합성 기둥에서 합성 작용을 확보하는데 효과적으로 이용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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