KR100196364B1 - 태양열 온난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 온난방장치에 관한 것으로서, 다수의 집열판을 구비한 집열수단(31)과, 상기 집열수단(31)에서 흡수한 태양에너지를 저장하도록 상기 집열수단(31)의 일측에 배설된 축열탱크(33)와, 온수급탕 및 난방시에 부족한 열량을 보충하는 보일러(39)를 구비한 태양열 온난방장치에 있어서, 온수급탕 및 난방하도록 수관(37)이 상기 축열탱크(33)와 상기 보일러(39)의 내부를 통과하게 배설되어 있는 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 태양열 및 보일러 열원을 선택적 또는 동시에 이용하여 기상조건에 관계없이 온수급탕 및 난방을 가능케 하여 에너지를 절감한다.

Description

태양열 온난방장치

제1도는 종래 태양열 온난방장치를 나타내는 구성도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 태양열 온난방장치를 나타내는 구성도.

제3a도 내지 제3e도는 본 발명의 일실시예에 의한 태양열 온난방장치의 작용상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 집열수단 33 : 축열탱크

35 : 열매체관 37 : 수관

37a : 난방순환관로 37b : 원수공급관로

37c : 급탕관로 39 : 보일러

41 : 히터 93 : 바이패스관

97 : 직수관 101 : 보조관

107 : 폐쇄형 팽창탱크

본 발명은 태양열 온난방장치에 관한 것으로서, 특히 1차적으로 태양열로 열에너지를 공급받고, 심야전기 및 보일러에 의해 열에너지를 보충받아 온수를 사용함과 동시에 난방할 수 있는 태양열 온난방장치에 관한 것이다.

오래전부터 에너지부족 문제를 해결하기 위한 수단으로서 태양에너지를 이용하는 시도가 이루어 지고 있다.

종래 이러한 태양열에너지를 이용한 온난방장치의 일례로서 태양열만 이용하는 태양열 온난방장치가 개발되어 있으나, 이는 온난방에 필요한 태양에너지를 얻기 위해 넓은 면적에 집열판을 설치해야 할 뿐만 아니라 구조가 복잡하므로 시설공간 및 시설비가 많이 들고, 열을 축적하여 장시간 온수를 일정한 온도로 유지하기가 용이하지 않으므로 효율이 낮았다.

또한, 온수발생량은 동절기에 대비한 기준으로 설계되어 있으므로 온수 수요가 적은 하절기에는 물의 낭비가 많다는 문제점이 있었다. 즉, 집열판에 집열되어 열매체에 축적되는 열에너지에 의한 열매체라인의 온도상승으로 인한 압력증가를 방지하도록 원수와 열교환함에 의해 발생된 온수를 외부로 배출시켜야 하므로 물의 낭비가 심한 것이다.

따라서, 종래 태양열을 이용한 열공급장치는 집열판의 크기를 줄여서 급탕용으로만 개발되어 사용되고 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래 집열판의 크기를 줄이고 심야전기 및 보일러에 의해 열 에너지를 보충하여 온수를 사용함과 동시에, 보일러를 가동함에 의해 난방할 수 있도록 개발된 태양열 온난방장치가 제1도에 도시되어 있다.

제1도에 도시한 바와 같은 종래의 태양열 온난방장치는 다수의 집열판(3)을 구비한 집열수단(1)의 내부를 관통하여 열매체관(5)이 배설되고, 상기 열매체관(5)을 매개로 축열탱크(7)가 상기 집열수단(3)의 일측에 배설되고, 상기 축열탱크(7)의 내부에 저장된 열매체와 열교환하도록 급탕관(9)의 일측부가 상기 축열탱크(7)의 내부로 관통하여 배설되고, 상기 급탕관(9)을 매개로 보일러(11)가 배설되며, 상기 보일러(11)의 연소공기와 열교환하도록 난방관(13)의 일측부가 상기 보일러(11)의 내부로 관통하여 배설되고, 상기 축열탱크(7)의 내부에는 야간에 값싼 심야전기를 이용하여 상기 열매체의 온도를 높이도록 히터(15)가 배설되며, 상기 보일러(11)의 상측에는 상기 급탕관(9) 및 난방관(13)의 내부에 흐르는 물의 온도상승에 따른 부피증가 및 이로인해 상승하는 압력을 흡수하도록 상기 급탕관(9) 및 난방관(13)에서 분기된 분기관(19, 21)을 매개로 개방형 팽창탱크(17)가 배설되고, 상기 난방관(13)에 난방수를 보충하도록 상기 개방형 팽창탱크(17)의 하측에는 보충관(23)이 접속되어 상기 난방관(13)에 연결된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 급탕관(9)의 입구는 도시하지 않은 상수도에 접속되어 있고, 상기 급탕관(9)의 출구는 도시하지 않은 욕실, 주방, 화장실등에 접속되어 있으며, 상기 난방관(13)은 난방공간(R)을 통과하게 되어 있고, 상기 급탕관(9)에는 원수 및 급탕수의 흐름을 제어하도록 다수의 밸브(25)가 결합되어 있고, 상기 급탕관(9)의 입구측에는 원수 공급유량을 조절함과 동시에 원수를 일정압력이하로 유지시키도록 감압밸브(27)가 결합되어 있으며, 상기 난방관(13)에는 난방수를 순환시키도록 펌프(29)가 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 태양열 온난방장치에서, 열매체관(5) 및 축열탱크(7)의 내부에 흐르는 열매체는 집열수단(1)의 집열판(3)에서 흡수한 열 에너지를 전달받아 데워지고, 데워진 열매체는 축열탱크(7)의 내부를 지나가는 급탕관(9)에 열에너지를 전달한다. 그리고, 상기 집열판으로 흡수한 열에너지가 부족할 시에는 값싼 심야전기를 사용하여 히터(15)를 통하여 상기 열매체에 열 에너지를 공급하여 상기 급탕관(9)에 열에너지를 전달한다.

그리고, 상기 집열판(3) 및 히터(15)에 의해서도 상기 급탕관(9)에 열에너지의 공급이 불충분하면, 보일러(11)를 가동하여 원수를 보일러(11)의 내부로도 거치게 한다. 따라서, 도시하지 않은 상수도로부터 급탕관(9)에 유입한 원수는 상기 축열탱크(7)의 내부를 통과하면서 열 에너지를 얻음과 동시에 필요에 따라 상기 보일러(11)의 내부를 통과하면서 열 에너지를 얻어 온수로 변하고, 이 온수는 욕실, 주방, 화장실등에 공급된다.

그리고, 난방을 하고자 하면, 보일러(11)를 가동하여 보일러(11)의 내부를 지나가는 난방관(13)에 열에너지가 공급되게 한다. 따라서, 난방시에는 상기 난방관(13)의 내부에서 순환하는 난방수는 상기 보일러(11)의 내부를 통과하면서 열에너지를 얻어 온수로 변하여 난방부(R)를 난방하게 된다.

이때, 상기 난방관(13)은 분기관(21)을 통하여 상기 개방형 팽창탱크(17) 연결되어 있으므로, 난방중에 상기 난방관(13)의 내부에 흐르는 난방수의 온도가 과도/과소하여 그 부피 및 압력이 증가/감소할 때, 상기 개방형 팽창밸브(17)가 그 변화부피 및 변화압력을 흡수하므로 관로, 보일러 및 탱크등의 손상이 방지된다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 태양열 온난방장치에서, 난방은 보일러의 가동에 의해서만 가능하므로, 여분의 태양열에너지 및 히터의 열에너지를 난방으로 이용할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 그 내부에 공급되는 원수가 축열탱크와 보일러를 통과하면서 온수로 되어 급탕 및 난방하는 수관을 배설하여 태양열 및 보일러 열원을 선택적 또는 동시에 이용하여 기상조건에 관계없이 온수급탕 및 난방을 가능케 하여 에너지를 절약하는 태양열 온난방장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 발명에 의한 태양열 온난방장치는 다수의 집열판을 구비한 집열수단과, 상기 집열수단에서 흡수한 태양에너지를 저장하도록 상기 집열수단의 일측에 배설된 축열탱크와, 온수급탕 및 난방시에 부족한 열량을 보충하는 보일러를 구비한 태양열 온난방장치에 있어서, 온수급탕 및 난방하도록 수관이 상기 축열탱크와 상기 보일러의 내부를 통과하게 배설되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 축열탱크의 내부에는 온수급탕 또는 난방을 위한 태양열 에너지가 부족할 시에 야간에 값싼 심야전기를 이용하여 에너지를 공급하도록 히터가 배설되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 수관에는 수관내부의 온수의 부피변화 및 압력변화를 흡수하도록 폐쇄형 팽창탱크가 분기하여 배설되어 있는 것이 바람직하다.

상기 수관은 그 내부에 흐르는 온수가 상기 축열탱크의 내부를 통과한 후 상기 보일러의 내부를 지나서 난방부(R)를 통과하여 상기 축열탱크의 내부로 들어오는 순환을 하도록 배설된 난방순환관로와, 상기 난방순환관로에 원수를 공급하도록 상수원에 그 일단이 접속된 원수공급관로와, 상기 난방순환관로에서 분기한 후 상기 보일러의 내부를 통과하여 온수가 필요한 욕실, 주방, 화장실 및 기타 급수구에 접속된 급탕관로로 이루어 지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 난방순환관로의 축열탱크 입구부와 출구부는 태양열을 이용하지 않을시 또는 초기에 온수가 바이패스하여 상기 보일러에 의해 난방수의 온도를 높이도록 바이패스관으로 연결되어 있는 것이 바람직 하다.

또한, 상기 상수원에서 바로 보일러의 내부로 원수가 유입하도록 상기 원수공급관로와 급탕관로는 직수관으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원수공급관로를 통해 난방순환관로에 유입하여 축열탱크를 지나면서 온도가 높아진 온수가 바로 급탕관로로 흐르도록 상기 난방순환관로와 상기 직수관은 보조관으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 태양열 온난방장치에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 그러나, 하기 본 발명의 일실시예는 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

제2도에 도시한 바와 같이, 태양열에너지를 흡수하는 집열수단(31)의 일측에는 상기 집열수단(31)에서 흡수한 태양에너지를 저장하도록 상기 축열탱크(33)가 배설되어 있고, 열매체가 상기 집열수단(31) 및 축열탱크(33)를 순환하면서 상기 집열수단(31)에 의해 흡수된 태양열에너지를 전달받아 상기 축열탱크(33)에서 열교환되도록 상기 축열탱크(33)에는 그 내부에 열매체(원수+부동액)가 흐르는 열매체관(35)이 접속되어 있으며, 온수급탕 및 난방시에 부족한 열량을 보충하도록 상기 축열탱크(33)에는 온수급탕 및 난방을 위한 수관(37)을 매개로 보일러(39)가 배설되어 있다.

그리고, 상기 축열탱크(33)의 내부에는 온수급탕 또는 난방을 위한 태양열 에너지가 부족할 시에 야간에 값싼 심야전기를 이용하여 에너지를 공급하도록 히터(41)가 배설되어 있다.

상기 집열수단(31)은 태양열에너지를 흡수하는 다수의 집열판(43)이 연결되어 도시하지 않은 집열케이스에 배설되어 있다.

상기 집열판(43)은 태양광중에서 적외선등의 열선을 선택적으로 흡수하도록 동재질의 원판에 니켈블랙크롬이 도금된 판으로 되어 있고, 상기 집열케이스는 특수 고합금알루미늄에 저철분강화유리로 된 투과체가 결합된 구조로 되어 있다.

상기 축열탱크(33)는 스테인레스 강판으로 된 원통에 FRP(유리섬유강화 플라스틱)재로 된 케이스에 쌓여지고, 그 사이에 고밀도 우레탄폼재등으로 된 단열재가 삽입된 구조로 되어 있다. 그리고 상기 축열탱크(33)의 내부에는 상기 난방관(37)을 따라 순환하는 열매체가 충전되어 있다. 상기 열매체는 원수(수돗물등)에 부동액이 혼합된 액체이다.

상기 열매체관(35)에는 열매체가 한방향으로만 흐르도록 첵밸브(45, 47)가 결합되어 있다.

상기 수관(37)은 그 내부에 흐르는 온수가 상기 축열탱크(33)의 내부를 통과한 후 상기 보일러(39)의 내부를 지나서 난방부(R)를 통과하여 상기 축열탱크(33)의 내부로 들어오는 순환을 하도록 배설된 난방순환관로(37a)와, 상기 난방순환관로(37a)에 원수를 공급하도록 상수원(A)에 그 일단이 접속된 원수공급관로(37b)와, 상기 난방순환관로(37a)에서 분기한 후 상기 보일러(39)의 내부를 통과하여 온수가 필요한 욕실(B), 주방(C), 화장실(D) 및 기타 급수구(E)에 접속된 급탕관로(37c)로 이루어져 있다.

이하에서는 상기 난방순환관로(37a)의 내부에서 순환하는 물을 난방수라 하고, 원수공급관로(37b)의 내부에 흐르는 물을 원수라 하며, 상기 급탕관로(37c)를 통해 외부로 유출하는 물을 급탕수라 하여 설명한다.

상기 난방순환관로(37a)에서, 상기 축열탱크(33)와 보일러(39)사이에는 축열탱크(33)에서 상기 보일러(39)에 공급되는 난방수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(49)가 결합되어 있고, 상기 개폐밸브(49)와 보일러(39)사이에는 상기 보일러(39)의 내부로 들어가는 난방수를 순환시키는 유동력을 발생하도록 순환펌프(51)가 배설되어 있으며, 상기 보일러(39)와 난방부(R)사이에는 상기 난방부(R)의 다양한 곳으로 열 에너지를 전달시키도록 다수의 분기관으로 난방수를 분기하는 분기헤드(53)가 결합되어 있고, 상기 보일러(39)와 분기헤드(69)사이에는 상기 보일러(39)에서 나오는 난방수를 순환시키는 유동력을 발생하도록 순환펌프(55)와 분기헤드(53)사이에는 상기 분기헤드(53)로 들어가는 난방수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(57)가 결합되어 있고, 상기 분기헤드(53)와 상기 난방부(R)사이를 잇는 다수의 각 분기관에는 상기 난방부(R)의 각 부위로 공급되는 난방수를 선택적으로 차단/유통시키도록 개폐밸브(59)(61)(63)가 결합되어 있으며, 상기 난방부(R)와 축열탱크(33)사이에는 상기 다수의 분기관을 통하여 상기 난방부(R)를 통과한 난방수가 합류하여 흐르도록 합류헤드(65)가 결합되어 있고, 상기합류헤드(65)와 축열탱크(33)사이에는 난방수를 한방향으로만 흐르게 하는 첵밸브(67) 및 상기 축열탱크(33)를 향해 흐르는 난방수를 차단/유통시키는 개폐밸브(69)가 순차적으로 결합되어 있으며, 상기 첵밸브(67)와 개폐밸브(69)사이에는 상기 축열탱크(33)로 들어가는 난방수를 순환시키는 유동력을 발생하도록 순환펌프(71)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 분기헤드(53)에는 그 내부에 발생한 공기를 외부로 배출시키도록 배출밸브(73)를 구비한 에어트랩관부(75)가 형성되어 있고, 상기 합류헤드(65)에는 열매체의 압력이 과도할 시에 열려 관로를 보호하도록 안전밸브(77)가 결합되어 있고, 상기 축열탱크(33)와 개폐밸브(49)사이에는 난방순환관로(37a)의 내부에 발생한 공기를 외부로 배출시키도록 배출밸브(78)가 분기하여 결합되어 있다.

한편, 상기 원수공급관로(37b)는 그 일단이 상수원(A)에 접속되고 그 타단은 상기 난방순환관로(37a)의 첵밸브(67)와 순환펌프(71)의 사이에 접속되어 있는 데, 상기 상수원(A)측에는 상기 상수원(A)에서 공급되는 원수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(79)가 결합되어 있고, 상기 난방순환관로(37a)측에는 상기 난방순환관로(37a)에 들어가는 원수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(81)이 결합되어 있으며, 상기 개폐밸브(79)와 개폐밸브(81)사이에는 원수의 압력을 일정압력이하로 유지시키도록 감압밸브(83)가 결합되어 있다.

상기 급탕관로(37c)는 상기 난방순환관로(37a)의 순환펌프(55)와 개폐밸브(57)의 사이에 접속되어 있는 데, 상기 난방순환관로(37a)측에는 상기 보일러(39)로 들어가는 급탕수에 유동력을 가하는 펌프(85)가 결합되어 있고, 그 보일러(39)측에는 상기 보일러(39)로 공급되는 급탕수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(87)가 결합되어 있고, 상기 보일러(39)를 통과한 지점에는 상기 보일러(39)에서 열에너지를 얻은 급탕수를 상기 욕실(B), 주방(C), 화장실(D)등에 공급/차단하도록 개폐밸브(89)가 결합되어 있으며, 상기 보일러(39)와 개폐밸브(89)사이에는 상기 보일러(39)에서 나온 급탕수에 유동력을 가하도록 펌프(91)가 배설되어 있다.

상기 난방순환관로(37a)에서, 태양열을 이용하지 않을시 또는 초기에 온수가 바이패스하여 상기 보일러(39)에 의해 난방수의 온도를 높이도록 바이패스관(93)이 상기 순환펌프(71)와 개폐밸브(69)사이의 관로에서 분기하여 상기 개폐밸브(49)와 순환펌프(51)의 사이의 관로에 합류하게 접속되어 있고, 상기 바이패스관(93)에는 난방수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(95)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 상수원(A)에서 바로 보일러(39)의 내부로 유입하여 온도가 높아진 급탕수가 상기 욕실(B) 주방(C), 화장실(C)등에 공급되도록 직수관(97)이 상기 상수원(A)과 개폐밸브(79)사이의 관로에서 분기하여 상기 급탕관로(37c)의 개폐밸브(87)와 보일러입구의 사이의 관로에 합류하게 접속되어 있고, 상기 직수관(97)에는 원수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(99)가 결합되어 있다.

또한, 원수공급관로(37b)를 통해 난방순환관로(37a)에 유입한 원수가 축열탱크(33) 및 보일러(39)의 내부로 순차적으로 유동하여 온도가 높아진 급탕수가 상기 욕실(B), 주방(C), 화장실(C)등에 공급되도록 보조관(101)이 상기 난방순환관로(37a)의 개폐밸브(49)와 순환펌프(51)사이의 관로에서 분기하여 상기 직수관(97)의 개폐밸브(99)와 보일러입구의 사이의 관로에 합류하게 접속되어 있고, 상기 보조관(101)에는 난방수를 차단/유통시키도록 개폐밸브(103)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 수관(37)내부의 열매체의 부피변화 및 압력변화를 보조적으로 흡수하도록 개폐밸브(105)를 매개로 폐쇄형 팽창탱크(107)가 상기 원수공급관로(37b)의 감압밸브(83)와 개폐밸브(81)사이의 관로에 접속되어 있다.

그리고, 상기 열매체관(35) 및 수관(37)에서 주위와 열교환이 일어나지 않아야 할 부위에는 단열재가 피복되어 있고, 상기 열매체관(35) 및 수관(37)의 중간에는 도시하지 않은 다수의 압력계와 온도계가 결합되어 있다.

또한, 상기 개폐밸브들은 제어수단에 의해 제어가 가능하도록 솔레노이드밸브등의 제어밸브로 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 태양열 온난방장치의 작용 및 효과를 다음에 설명한다.

먼저, 태양열 온난방장치를 설치한 후 수관(37)의 원수공급관로(37b)를 통하여 난방순환관로(37a) 및 급탕관로(37c)의 내부에 물을 채운 다음 초기에 난방할 시에는, 난방수가 저온이므로 개폐밸브(49)(69)를 닫고 개폐밸브(95)를 열어 보일러(39)을 가동함에 의해서만 난방한다. 즉, 제3a도에서 화살표로 표시한 바와 같이, 도시하지 않은 조작수단을 조작하면, 순환펌프(51)(55)(71) 및 보일러(39)의 도시하지 않은 버너가 작동하고, 상기 버너에서 연소한 연소공기의 열에너지는 보일러(39)의 내부를 지나가는 난방순환관로(37a)에 전달되고, 상기 순환펌프(51)(55)(71)에 의해 상기 난방순환관로(37a)의 내부에 흐르는 난방수는 상기 보일러(39)의 내부를 통과하면서 데워지고, 상기 분기헤드(53)를 거쳐 난방부(R)를 난방한 다음, 합류헤드(65)를 거쳐 첵밸브(67)을 지나 바이패스관(93)의 개폐밸브(95)을 지나서 순환펌프(51)를 통해 상기 보일러(39)의 내부로 들어가 데워지는 순환을 하게 된다. 이때, 심야전기에 의해 작동하는 히터(41)와 태양에너지를 흡수하는 집열수단(31)에 의해 열매체관(35) 및 축열탱크(33)의 내부에 있는 열매체는 데워진다.

일정한 시간이 경과하여 상기 열매체관(35) 및 축열탱크(33)의 내부에 있는 열매체의 온도가 충분히 상승하면, 개폐밸브(49)(69)를 열고 개폐밸브(95)를 닫아 보일러(39)의 가동을 중지하고 태양열만 이용하여 온난방한다.

다음에, 태양열만 이용하여 온난방할 경우에 대해 설명한다.

난방부(R)의 난방은 제3b도에서 화살표(실선)로 표시한 바와 같이, 열매체가 자연대류에 의해 열매체관(35)과 축열탱크(33)의 내부를 순환함과 동시에 난방수가 순환펌프(51)(55)(71)에 의해 수관(37)의 난방순환관로(37a)를 순환하므로써 이루어 진다.

즉, 집열수단(31)의 집열판(43)을 통하여 흡수된 태양열에너지는 상기 집열판(43)의 내부를 관통하는 열매체관(35)에 전달되고, 상기 열매체관(35)의 내부에 흐르는 열매체가 데워져 상기 축열탱크(33)에 유입한다. 이때, 첵밸브(45)(47)에 의해 열매체는 화살표(점선)를 따라 열매체관(35)의 내부를 한 방향으로만 흐르면서 자연 대류하여 계속적으로 태양열에너지를 받아 온도가 높아진다. 상기 축열탱크(33)의 내부에 유입한 고온의 열매체는 상기 축열탱크(33)의 내부를 통과하는 상기 난방순환관로(37a)에 열전달하고, 상기 난방순환관로(37a)의 내부에 흐르는 난방수는 그 온도가 높아져, 개폐밸브(49), 순환펌프(51), 보일러(39)의 내부난방관로, 순환펌프(55), 개페밸브(57)를 순차적으로 지나 분기헤드(53)에 모인 다음, 난방부(R)의 필요한 부위만을 난방하도록 개폐되는 개폐밸브(59)(61)(63)의 개폐여부에 따라 선택적으로 흘러 상기 난방부(R)를 지나면서 열에너지를 방출하여 난방을 한 후, 합류헤드(65)를 통해 하나의 관로로 모인 다음, 첵밸브(67), 순환펌프(71), 개폐밸브(69)를 순차적으로 지나 상기 축열탱크(33)를 통과하는 순환을 계속한다.

상기 난방수의 온도변화에 따른 그 부피변화 및 압력변화는 상기 원수공급관로(37b)를 통헤 분기된 개폐밸브(105)를 통한 폐쇄형 팽창탱크(107)가 난방수의 부피 및 압력변화를 흡수하여 난방관로를 보호한다. 그리고, 난방부를 통과한 열매체의 압력이 과도할 시에는 합류헤드(65)에 결합된 안전밸브(77)가 작동하여 관로를 보호한다. 또한, 난방관로의 내부에 유입된 공기는 에어트랩관부(75)의 배출밸브(45) 및 배출밸브(78)를 통해 외부로 배출시킨다.

그리고, 욕실(B), 주방(C)등에 온수공급(이하, 급탕이라한다)은 제3b도에서 화살표(점선)로 표시한 바와 같이, 난방순환관로(37a)의 내부에 흐르는 난방수가 펌프(91)에 의해 보조관(101)으로 분류하여 개폐밸브(103)를 통하여 보일러의 내부를 통과하는 급탕관로를 지나서 펌프(91), 개폐밸브(89)를 순차적으로 통과하여 욕실(B), 주방(C), 화장실(D)등으로 흐르므로써 이루어진다. 이때, 난방수가 급탕수로 유출하므로써 모자라는 난방수는 원수공급관로(37b)를 통해 상기 난방순환관로(37a)의 내부에 계속적으로 공급된다.

한편, 난방 또는 급탕시에 태양열 에너지가 부족하여 온수 및 난방부(R)의 온도가 낮으면, 히터(41) 및 보일러(39)를 작동시켜 열매체 및 난방수에 열 에너지를 공급한다. 이때, 히터(41)에 공급하는 전기는 값싼 심야전기를 이용한다.

상기 히터(41)가 가동되면, 전기에너지는 상기 축열탱크(33)내의 열매체에 전달되고, 상기 열매체는 상기 축열탱크(33)의 내부를 통과하는 상기 난방순환관로(37a)에 열전달하고, 상기 난방순환관로(37a)의 내부에 흐르는 난방수는 그 온도가 높아져, 개폐밸브(49), 순환펌프(51), 보일러(39)의 내부난방관로, 순환펌프(55), 개페밸브(57)를 순차적으로 지나 분기헤드(53)에 모인 다음, 난방부(R)의 팔요한 부위만을 난방하도록 개폐되는 개폐밸브(59)(61)(63)의 개폐여부에 따라 선택적으로 흘러 상기 난방부(R)를 지나면서 열에너지를 방출하여 난방을 한 후, 합류헤드(65)를 통해 하나의 관로로 모인 다음, 첵밸브(67), 순환펌프(71), 개폐밸브(69)를 순차적으로 지나 상기 축열탱크(33)를 통과하는 순환을 계속한다.

상기 보일러(39)가 가동되면, 보일러(39)의 내부를 관통하는 난방순환관로(37a) 및 급탕관로(37c)의 부위에 연소공기의 열에너지가 전달되어, 급탕관로(37c) 내부의 급탕수 및 난방순환관로(37a) 내부의 난방수의 온도를 상승시킨다.

상기 보일러(39)의 가동시 욕실(B), 주방(C)등에 급탕은 제3c도에서 화살표(점선)로 표시한 바와 같이, 난방순환관로(37a)의 내부에 흐르는 난방수가 펌프(85)(91)에 의해 순환펌프(55)와 개폐밸브(57)사이에서 분류하여 급탕관로(37c)로 분류하여 펌프(85) 및 개폐밸브(87)를 순차적으로 지나서 보일러(39)의 내부를 관통하면서 연소공기로부터 열에너지를 다시 전달받아, 펌프(91), 개폐밸브(89)를 순차적으로 통과하여 욕실(B), 주방(C), 화장실(D)등으로 흐르므로써 이루어진다. 따라서, 더욱 뜨거운 급탕수를 얻을 수 있다. 이때, 난방수가 급탕수로 유출하므로써 모자라는 난방수는 원수공급관로(37b)를 통해 상기 난방순환관로(37a)의 내부에 계속적으로 공급된다.

다음에, 집열수단(31) 및 히터(41)의 고장등으로 인해 보일러만을 이용해 온난방할 경우에 대해 설명한다.

난방부(R)의 난방은 제3d도에서 화살표(실선)로 표시한 바와 같이, 개폐밸브(49)(69)를 닫고 개폐밸브(95)를 열어 보일러(39)을 가동함에 의해서 제3a도에 따라 상술한 바와 같이 행해진다.

그리고, 욕실(B), 주방(C)등에 공항은 제3d도에서 화살표(점선)로 표시한 바와 같이, 보일러(39)를 가동함에 의해서 제3c도에 따라 상술한 바와 같이 행해진다.

또한, 급탕만을 할 시에는 제3e도에 도시한 바와 같이, 개폐밸브(99)를 열어 원수가 직수관(97)을 통해 보일러(39)의 내부로 통과하여 데워져, 펌프(91), 개폐밸브(89)를 순차적으로 통과하여 욕실(B), 주방(C), 화장실(D)등으로 흐르도록 하므로써, 깨끗한 급탕수를 얻을 수 있다.

한편, 상술한 작용 설명에서 개폐밸브들은 도시하지 않은 제어수단에 의해 제어된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 태양열 온난방장치에 의하면, 태양열 및 심야전기 및 보일러를 효율적으로 가동하여 기상조건에 관계없이 급탕 및 난방을 하므로써, 에너지를 절약할 수 있는 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 태양열 온난방장치는 그 내부에 공급되는 원수가 축열탱크와 보일러를 통과하면서 온수(난방수 및 급탕수)로 되어 급탕 및 난방하는 수관을 배설하여 태양열 및 보일러 열원을 선택적 또는 동시에 이용하여 기상조건에 관계없이 온수급탕 및 난방을 가능케 하여 에너지를 절약한다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (4)

1. 다수의 집열판을 구비한 집열수단(31)과, 상기 집열수단(31)에서 흡수한 태양 에너지를 저장하도록 상기 집열수단(31)의 일측에 배설된 축열탱크(33)와, 온수 급탕 및 난방시 수관이 보일러(39) 및 축열탱크내에 통과되고, 히터를 구비한 태양열 온난방장치에 있어서, 상기에 구성된 태양열 온난방에 배관되는 수관(37)은 그 수관(37)내부의 온수의 부피변화 및 압력변화를 흡수하도록 폐쇄형 팽창탱크(107)가 분기하여 배설된 수관(37)과; 상기 수관(37)의 그 내부에 흐르는 온수가 상기 축열탱크(33)의 내부를 통과한 후 상기 보일러(39)의 내부를 지나서 난방부(R)를 통과하여 상기 축열탱크(33)의 내부로 들어오는 순환을 하도록 배설된 난방순화관료(37a)와; 상기 난방순환관료(37a)에 원수를 공급하도록 상수원(A)에 그 일단이 접속된 원수공급관로(37b)와; 상기 난방순환관로(37a)에서 분기한 후 상기 보일러(39)의 내부를 통과하여 온수가 필요한 욕실(B), 주방(C), 화장실(D) 및 기타 급수구(E)에 접속된 급탕관로(37a)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 태양열 온난방장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 난방순환관로(37a)의 축열탱크 입구부와 출구부는 태양열을 이용하지 않을시 또는 초기에 온수가 바이패스하여 상기 보일러(39)에 의해 난방수의 온도를 높이도록 바이패스관(93)으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 태양열 온난방장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 상수원(A)에서 바로 보일러(39)의 내부로 원수가 유입하도록 상기 원수공급관로(37b)와 급탕관로(37c)는 직수관(97)으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 태양열 온난방장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 원수공급관로(39b)를 통해 난방순화관료(37a)에 유입하여 축열탱크(33)를 지나면서 온도가 높아진 온수가 바로 급탕관로(37c)로 흐르도록 상기 난방순환관로(37a)와 상기 직수관(97)은 보조관(101)으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 태양열 온난방장치.