KR100590385B1

KR100590385B1 - 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템

Info

Publication number: KR100590385B1
Application number: KR1020030099489A
Authority: KR
Inventors: 최기환; 심태철; 이종성; 신현준; 조정식; 황인주; 이홍철; 신연철; 김영철; 조명환; 강영철; 이정춘; 이진우; 이상희
Original assignee: 한국건설기술연구원; 대한주택공사; 주식회사 경동보일러; 린나이코리아 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-06-15
Also published as: KR20050068288A

Abstract

본 발명은 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 내부에 제 1, 2, 3 열교환코일(110, 120, 130)과, 상·하부에 직수유입관(140)과 온수배출관(150)이 설치되고, 외측에 상기 제 1, 2, 3 열교환코일(110, 120, 130) 주위와 상부온도를 측정하는 온도센서(640, 620, 610)가 각각 설치 결합되어, 상기 제1,2,3열교환코일 주위의 온도센서가 일정온도 이상이면 작동되는 자동밸브(151), 일정압력이상이면 작동하는 과압안전밸브(431)와 이들이 작동했을 때 방류될 수 있도록 설치된 드레인 배관(452)으로 결합 구성된 축열조(100); 상기 제 1 열교환코일(110)와 집열배관(220)에 의해 연결되고, 일측에 팽창탱크(420), 과압안전밸브(450), 에어밴트(210), 압력계(430) 온도센서(650)가 설치되고, 집열배관(220)의 열매체를 충전하기 위한 열매체 충전탱크(470)와, 열매체충전탱크와 집열배관 사이 배관에 설치된 차압펌프(411) 및 체크밸브(441)와, 집열배관 및 충전배관(463)상에 설치된 밸브(460, 461, 462)로 구성 결합된 태양열 집열기(200); 상기 제 2, 3열교환기 코일(120, 130) 및 난방배관(340)과 연결된 열교환기(320)가 구비된 가스보일러; 및 제 2, 3 열교환코일(120, 130)과 상기 열교환기, 난방배관(340) 및 난방부하(500)가 서로 연결되어 삼방밸브(350, 360, 370)에 의해 유로가 가변되어 난방과 급탕을 할 수 있도록 구성된 난방, 급탕용 배관회로와 온도센서로 결합 구성된 것을 특징으로 한다.

태양열보일러시스템. 태양열 난방, 태양열 급탕, 축열조, 집열시스템

Description

가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템{Solar heating and domestic hot water system connected with a boiler for home}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온수가열 및 난방가열 개별순환도이며,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 난방수가열 순환도이고,

도 4내지 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도에 따른 급탕가열 순환도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 축열조 (110) : 제1열교환코일

(120) : 제2열교환코일 (130) : 제3열교환코일

(140) : 직수유입관 (141) : 유량흐름스위치

(142) : 드레인밸브 (150) : 온수배출관

(151) : 자동밸브 (152) : 직수우회관

(153) : 믹싱밸브 (160) : 저수위센서

(170) : 입구관 (180) : 배출관

(200) : 태양열집열기 (210) : 에어밴트

(220) : 집열배관 (300) : 가스보일러

(310) : 버너 (320) : 열교환기

(330, 410, 412) : 펌프 (411) : 차압펌프

(340) : 난방배관 (350, 360, 370) : 삼방밸브

(420) : 팽창탱크 (430, 431) : 압력계

(440, 441) : 체크밸브 (450, 451) : 안전밸브

(452) : 드레인배관 (463) : 충전배관

(470) : 열매체충전탱크 (480) : 보급우회수관

(500) : 난방부하 (510) : 컨트롤판넬(태양열 용)

(520) : 컨트롤판넬(가스보일러 용)

(610, 620, 630, 640, 650) : 온도센서

본 발명은 태양열 집열 및 축열시스템을 가스보일러와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 태양열보일러시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서에 의해 태양열 축열조 각 부의 온도, 태양열 집열기 온도, 난방수 온도 등을 감지하여 최적의 상태로 태양열집열 및 축열시스템과 가스보일러를 가동시켜 에너지효율을 증대시킨 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템에 관한 것이다.

통상의 보일러는 기름 또는 가스를 연료로 이용하여 난방용 및 생활용 온수를 공급하였으나, 화석화 연료의 가격이 상승하고 사용에 따른 공해문제가 커지면서 점차 대체에너지 사용이 확대되어 가고 있는 실정이다.

근래에는 초기 설치비용이 많이 소요되나 별도의 유지비가 소요되지 않으면서 공해문제도 야기 시키지 않는 태양열을 이용한 태양열보일러가 많이 보급되었으나, 우리나라와 같이 4계절이 뚜렷하면서 태양의 연중고도가 바뀌고 날씨변화가 잦은 곳에서는 단순히 태양열에만 의존하는 보일러시스템으로는 난방과 생활용 온수를 공급하는 열원의 공급이 충분하지 못하였다.

즉, 태양열만을 열원으로 하는 보일러시스템을 위해서는 태양열집열기의 크기가 커져야 하는데 이와 같은 시스템을 갖추기 위해서는 많은 비용과 넓은 설치공간이 필요하기 때문에 일반 가정집에서는 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

이에 따라, 태양열이 집중되는 낮시간에 태양열을 축적하고, 태양열이 없는 흐린날 또는 밤시간에 전기를 보조열원으로 이용하여 축열조에 온수를 채우는 구조의 개량된 태양열보일러시스템이 개발되게 되었으나, 태양열만으로는 온수와 난방을 사용하는데 충분한 온수를 가열시킬 수 없으므로 축열조의 열충전이 태양열이 집중되는 낮시간보다는 태양열집열기가 작동되지 않는 밤시간에 심야전기에 의해 대부분 이루어져 태양열집열기를 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 있었다.

또한 종래 대부분의 태양열 집열기와 축열조 사이의 배관이 열매체를 물을 사용하는 단일배관으로 형성되어, 겨울철등에는 외부에 설치된 집열기 배관쪽의 배관이 동파되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 센서에 의해 태양열 축열조 각 부의 온도, 태양열집열기 온도, 난방수 온도 등을 감지하고 태양열집열기 및 가스보일러와 연결된 열교환코일을 축열조 내부에 각각 설치하여, 난방열원으로 태양열과 가스보일러를 사용함과 아울러 온수가열 열원으로 태양열을 사용하되 센서에 감지된 각 부분의 온도에 따라 필요시 온수가열 및 난방가열의 보조열원으로 가스보일러를 이용하도록 된 태양열보일러시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 태양열 집열 배관에 부동액(물과 에틸렌 글리콜의 혼합물)을 충전하여 열교환시킴으로써 외부에 설치된 배관의 동파를 방지하는 태양열보일러시스템을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명 태양열보일러시스템은, 내부에 제 1, 2, 3 열교환코일(110, 120, 130)과, 상·하부에 직수유입관(140)과 온수배출관(150)이 설치되고, 외측에 상기 제 1, 2, 3 열교환코일(110, 120, 130) 주위와 상부온도를 측정하는 온도센서(640, 620, 610)가 각각 설치 결합되어, 상기 제 1,2,3 열교환코일 주위의 온도센서가 일정온도 이상이면 작동되는 자동밸브(151), 일정압력이상이면 작동하는 과압안전밸브(431)와 이들이 작동했을 때 방류될 수 있도록 설치된 드레인 배관(452)으로 결합 구성된 축열조(100);

상기 제 1 열교환코일(110)와 집열배관(220)에 의해 연결되고, 일측에 팽창탱크(420), 과압안전밸브(450), 에어밴트(210), 압력계(430) 온도센서(650)가 설치되고, 집열배관(220)의 열매체를 충전하기 위한 열매체 충전탱크(470)와, 열매체충전탱크와 집열배관 사이 배관에 설치된 차압펌프(411) 및 체크밸브(441)와, 집열배관 및 충전배관(463)상에 설치된 밸브(460, 461, 462)로 구성 결합된 태양열 집열기(200);

상기 제 2, 3열교환기 코일(120, 130) 및 난방배관(340)과 연결된 열교환기(320)가 구비된 가스보일러; 및

제 2, 3 열교환코일(120, 130)과 상기 열교환기, 난방배관(340) 및 난방부하(500)가 서로 연결되어 삼방밸브(350, 360, 370)에 의해 유로가 가변되어 난방과 급탕을 할 수 있도록 구성된 난방, 급탕용 배관회로와 온도센서로 결합 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 2, 3 열교환코일(120, 130)의 난방수입구가 삼방밸브(370)를 매개로 연결되고, 상기 삼방밸브에 연결된 입구관(170)이 상기 열교환기의 난방수입출구에 각각 설치된 삼방밸브(350, 360)를 매개로 연결되며, 상기 제 2, 3 열교환코일의 배출구와 연결된 배출관(180)이 상기 열교환기의 난방수입구에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 삼방밸브(350)는 보일러 외부에 설치하여 배관이 용이하게 연결되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 집열배관, 입구관 및 난방배관 상에는 펌프가 각각 설치되어 각 센서로부터의 출력정보를 비교하여 태양열콘트롤러가 펌프의 작동을 제어하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 축열조 외부에서 직수유입관과 온수배출관 간을 믹싱밸브(153)를 구비한 직수우회관(152)으로 연결하여 축열조로부터 공급되는 온수의 온도가 높을 경우 태양열콘트롤러의 제어에 의해 온수와 직수가 혼합되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 축열조 외부에 자동밸브(151)를 설치하여 축열조의 온수의 온도가 높을 경우, 태양열 콘트롤러의 제어에 의해 축열조의 과열된 물을 일부 배출시키도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 축열조의 축열매체의 과열을 방지하기 위하여 축열조가 설정온도 이상이 되면, 열매체(부동액) 순환펌프(410)를 멈추게 하여 집열을 하지 않도록 하며, 이로 인해 집열배관이 과열될 경우를 1차로 팽창탱크(420)에서 완충시켜주고, 2차로 과압안전밸브(450)이 작동하여 열매체가 외부로 방출되며, 상기 상황이후에는 집열배관의 설정압력을 맞추기 위해 차압펌프(411)가 가동하여 열매체를 보충할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성도를 도시한 것으로서, 본 발명은 크게 태양에너지를 온수가열원으로 변환시키는 태양열집열기(200), 외부 난방부하(500)에 고온의 난방수를 공급하는 가스보일러(300), 상기 태양열집열기(200) 및 가스보일러(300)와 연결되고 온수가 순환되는 열교환코일(110, 120, 130)이 설치된 축열조(100)로 나뉘어져 있다.

건물 외부에 설치되어 태양열을 집열하는 태양열집열기(200)는 양 끝단에 상기 축열조(100)의 제 1열교환코일(110)과 집열기가 연결되어 축열조 내에서 열교환하도록 집열배관(220)이 설치결합되어 있으며, 상기 집열배관(220)의 연결부에 상기 태양열집열기(200)의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(650)와 고온의 증기를 배출시키고 부동액 충전시 공기빼기를 할 수 있는 에어밴트(210), 그리고 팽창탱크(420), 압력계(430)가 각각 설치되어 있다.

또한, 본 발명품의 초기 설치시에 집열배관(220)내에 부동액 충전시, 배관내의 공기를 빼면서 부동액만을 배관내에 충전할 수 있도록 배관(463) 및 밸브(460, 461, 462)를 구성하였으며, 부동액의 증발이나 과압에 의해 집열배관내의 부동액이 소진될 경우에는 열매체충전탱크(470)와 연결된 차압펌프(411)가 작동하여 부동액을 집열배관(220)에 충전할 수 있도록 구성하였다.

특히 상기 충전배관(463)은 집열배관에 연결되어 열매체충전탱크(470) 상부 공간에 설치되고, 밸브(460, 461, 462)는 충전배관에 설치된 밸브(462)와 충전배관(463)을 중심으로 양측 집열배관(220)에 설치된다.

상기 집열배관(220) 내부를 순환하는 열매체는 열용량이 크고 동결온도가 낮은 부동액(바람직하게는 물 50vol% + ethylene glycol 50vol%)을 사용하며 순환을 위하여 순환펌프(410)를 설치하여 시스템을 구성한다.

상기 온도센서(650)는 상기 태양열집열기(200)에서 가열된 온수가 배출되는 배출구측에 설치되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 안전밸브(450)는 상기 집열배관(220)을 흐르는 온수에 포함된 이물질과 상기 태양열집열기(200)에서 가열되면서 발생되는 관석(罐石) 등의 이물질을 밖으로 배출시키는 역할도 병행할 수 있다.

한편, 상기 태양열집열기(200)와 연결된 집열배관(220)은 태양열집열기(200)에서 가열된 부동액이 순환하여 제1열교환코일(110)을 통해 상기 축열조(100)내로 순환하여 축열하게 된다.

상기와 같이 직접 태양열집열기(200)와 축열조(100)가 직접 열교환되도록 한 이유는, 축열조 하부에 설치된 제 1열교환코일 부분에서 부동액과 축열조의 축열매체가 열교환이 되어 축열조 하부의 온도가 상승하게 되면, 이 축열매체는 밀도차에 의해 축열조의 상부로 올라가서 저장되는데, 이 저장된 온수를 급탕 및 난방에 효과적으로 이용하기 위함이다.

상기 집열배관(220)에는 가열된 부동액을 순환시킬 수 있는 펌프(410), 일정방향으로 온수가 순환되도록 하는 체크밸브(440)와 함께 고온의 온수에 의해 발생된 압력을 측정하는 압력계(430)와 압력을 감압시키는 팽창탱크(420), 그리고 과압안전밸브(450)가 설치되어 있다.

한편, 부동액을 충전하는 열매체충전탱크(470)에는 직수유입관(480)이 연결되어, 부동액 충전시에 부동액의 혼합비를 맞추는데 용이하도록 하였으며, 차압펌프(411) 하단부에 체크밸브(441)를 설치하여 집열배관내(220)의 부동액이 열매체충전탱크(470)로 유입되는 것을 방지하도록 하였다.

집열배관(220), 제 1열교환코일(230)에 의해 상기 태양열집열기(200)와 열교환되는 축열조(100)는 하부에 직수가 공급되는 직수유입관(140)이 연결되어 있으며 상부에는 온수배출관(150)이 연결됨과 아울러 저수위센서(160)가 설치되어 있다. 상기 직수유입관(140)에는 이물질을 배출시킬 수 있는 드레인밸브(141)가 설치되어 있으며, 상기 온수배출관(150)에는 상기 축열조(100)의 과열과 과압을 방지하기 위해 축열조의 온도가 설정온도 이상이 되면 작동하여 축열조의 물을 일부 배출하도록 하는 자동밸브(151)와 드레인배관(452)을 구성하였으며, 축열조의 물이 과열될 경우, 사용자의 안전을 위하여 일정온도로 출탕이 되도록 믹싱밸브(153)를 설치하였다. 이 외에도 축열조의 압력을 항상 나타내어 보여주는 압력계(431), 축열조의 과압을 방지하기 위한 과압안전밸브(451)가 축열조에 설치되어 있으며, 이 안전밸브가 작동하였을때, 축열조의 물을 외부로 배출하기 위한 드레인배관(452)이 구성되어 있다.

또한 축열조(100) 외부의 온수배출관(150) 일지점에는 믹싱밸브(153)를 구비한 직수우회관(152) 일측이 연결되어 이 직수우회관(152)의 타측과 연결된 직수유입관(140)을 통해 믹싱밸브(153)의 개방에 따라 직수가 유입되도록 구성되어 온도센서(610)에서 측정한 축열조 내부온도가 사용자가 직접 사용하기 곤란할 정도로 과열(60℃ 이상)되는 경우에는 믹싱밸브(153)가 개방되어 축열조(100)에서 토출되는 온수배출관(150)을 지나는 온수와 직수유입관(140)으로부터 공급되는 냉수가 혼합되도록 하여 온수의 온도를 낮추어 적정온도로 공급하게 된다.

한편, 상기 축열조(100)의 내부에는 상기 태양열집열기(200)와 집열배관(220)을 매개로 연결된 제1열교환코일(110) 및, 입구관(170)과 배출관(180)을 매개로 연결된 제2, 3열교환코일(120, 130)이 설치되어 있어, 상기 축열조(100)에 저장된 온수와 열교환이 이루어지며, 외부에는 상기 제1열교환코일(110)과 제2, 3열교환코일(120,130)이 설치된 부분의 온수온도를 측정할 수 있는 온도센서(640, 620, 610)가 각각 설치되어 있어 측정된 온도정보를 전기적 신호로 태양열콘트롤러(510)에 송출한다.

난방수 입구관(170)과 배출관(180)을 매개로 상기 축열조(100)와 연결된 가스보일러(300)는 버너(310)에 의해 가열되는 열교환기(320) 및 펌프(330)가 설치되어 있으며, 난방배관(340)에 의해 외부 난방부하(500)와 연결된다.

한편, 상기 난방배관(340)에는 삼방밸브(350, 360)가 설치되고, 상기 삼방밸브(350, 360)에는 난방수 입구관(170)이 연결된다. 상기 난방수 입구관(170)은 상기 제2, 3열교환코일(120, 130)과 삼방밸브(370)에 의해 연결되며, 상기 제2, 3열 교환코일(120, 130)의 배출구는 배출관(180)을 매개로 다시 상기 난방배관(340)에 연결된다.

상기 배출관(180)은 난방배관(340) 중 난방부하(500)에서 가스보일러(300)의 열교환기(320)로 향하는 난방수 입구측에 설치되되 상기 삼방밸브(350)보다 윗쪽, 즉 삼방밸브(350)보다 열교환기에 가까운 곳에 연결되는 것이 바람직하다.

만약, 상기 배출관(180)이 위에서 설명한 위치 이외의 곳에 연결되면 제2, 3열교환코일(120, 130)과 가스보일러(300)를 순환하는 온수가 버너(310)에서 열을 얻는 열교환기(320)를 거치지 않게 되므로 발명의 목적을 이룰 수 없게 된다.

한편, 상기 삼방밸브 중 입구관(170)에 연결된 삼방밸브(350)는 배관이 용이하게 연결되도록 보일러 외부에 설치구성된다.

한편, 상기 난방배관(340)의 일측에는 온도센서(630)가 설치되어 있어 가스보일러(300)를 순환하는 온수의 온도를 측정하여 태양열콘트롤러(510)로 송출한다. 상기 태양열콘트롤러(510)은 상기 온도센서(610, 620, 630, 640, 650)에서 측정된 온도를 사용자가 설정한 온도와 비교하여 삼방밸브(350, 360, 370) 및 펌프(460)의 작동을 제어하며, 메인콘트롤러(520)와도 전기적 신호장치로 연결되어 있어 가스보일러(300)의 동작도 제어한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온수가열 및 난방가열 개별순환도를 도시한 것으로서, 태양열집열기(200)의 온도센서(650)에서 측정된 부동액의 온도가 축열조(100) 하부에 설치된 온도센서(640)에서 측정된 온수의 온도보다 7℃이상 높으 면, 집열배관(220)에 설치된 펌프(461)가 작동하여 상기 온도센서(650, 640)에서 측정된 온도의 편차가 3℃이하가 될 때까지 온수의 순환이 이루어져, 축열조(100) 내부에 저장된 물과 상기 태양열집열기(200)에서 가열된 열매체(부동액)간에 축열조내부에 설치된 제 1열교환코일에서 열교환이 이루어진다. 이때, 상기 온도편차는 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다.

한편, 상기 온도센서(610)의 온도가 사용자가 설정한 온도보다 높으면, 가스보일러(300)의 버너(310)에서 가열된 온수는 상기 축열조(200)로 유입되지 않고 외부에 설치된 난방부하(500)쪽으로만 순환된다. 이때, 상기 가스보일러(300)는 난방부하(500)에 난방수를 공급할 필요가 없는 경우에는 작동되지 않는다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 난방수가열 순환도를 도시한 것으로서, 태양열콘트롤러(510)에 수신된 축열조(100)의 온수온도(온도센서(620)에서 측정된 온도)가 난방부하(500)를 순환하고 배출되는 온수의 온도 (온도센서(630)에서 측정된 온도) 보다 높은 경우, 혹은 상기온도센서(620)에서 측정된 온도가 50℃이상일 때의 온수흐름을 나타낸다.

이 경우 상기 태양열콘트롤러(510)는 전기신호를 통해 난방배관(340)에 설치결합된 삼방밸브(350)를 상기 축열조(100)의 제2열교환코일(120)과 연결된 입구관(170)으로 개방시키고 입구관(170)에 설치된 삼방밸브(370)를 제2열교환코일(120) 방향으로 개방시킴과 아울러 펌프(460)를 가동시켜, 상기 난방부하(500)에서 열을 빼앗긴 온수가 상기 제2열교환코일(120)을 순환하면서 축열조(100)에 저장된 열을 흡수하여 다시 가스보일러(300)의 열교환기(320)로 순환되도록 한다.

상기 온수의 순환은 제2열교환코일(120)부근에 설치된 온도센서(620)에서 측정된 온도와 난방배관(340)에 설치된 온도센서(630)에서 측정된 온도가 같아질 때까지 또는, 온도센서(620)의 온도가 45℃이하가 될 때까지 순환을 하게 되며, 상기 입구관(170)에 설치된 펌프(460)에 의해 온수의 순환이 원활히 이루어진다.

따라서, 본 난방수가열 순환에서는 난방부하(500)에서 열을 빼앗긴 난방수가 태양열집열기(200)에 의해 가열된 축열조(100)에서 예열된 후 가스보일러(300)의 열교환기(320)로 순환되어 재가열되므로 가스보일러(300)의 열효율을 높일 수 있으며 동시에 연료를 절약할 수 있는 장점이 있다.

도 4 내지 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도에 따른 급탕가열 순환도를 도시한 것으로서, 태양열콘트롤러(510)에 수신된 축열조(100)의 온수온도(온도센서(610)에서 측정된 온도)가 설정온도보다 낮아 목욕용 또는 취사용으로 사용하기에 부적합한 경우의 온수순환을 나타낸다.(도 4참조)

이 경우 난방배관(340)에 설치된 삼방밸브(360)가 입구관(170)쪽으로 개방되고 입구관(170)에 설치된 삼방밸브(370)가 제3열교환코일(130)쪽으로만 개방되어, 가스보일러(300)의 열교환기(320)에서 가열된 고온의 온수가 제3열교환코일(130)쪽으로만 순환된다.

따라서, 상기 가스보일러(300)의 열교환기(320)에서 가열된 난방수가 상기 삼방밸브(360), 입구관(170) 및 삼방밸브(370)를 거쳐 상기 제3열교환코일(130)을 지난 후 다시 열교환기(320)로 되돌아오는 짧은 순환구조를 가지므로, 단시간에 상기 축열조(100) 상부에 저장된 물을 설정온도까지 가열시켜 사용자에게 온수를 제공할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 가스보일러(300)는 상기 축열조(100) 상부에 설치된 저수위센서(160)가 축열조(100) 내부의 온수부족을 감지한 경우와 유량흐름스위치(141)에서 직수의 흐름이 감지되지 않는 경우에는 온수가 온수배출관(150)을 통해 외부로 배출되지 않고 있는 경우이므로 작동되지 않는다.

다만, 유량흐름스위치(141)에서 직수의 흐름이 감지되지 않는 경우에 있어서는, 상기 축열조(100)의 온수온도가 설정온도까지 상승한 후 자연방열에 의해 온도가 허용범위이내로 떨어진 경우에 한한다. 따라서, 상기 유량흐름스위치(141)를 통해 직수가 유동되지 않는 경우에도 축열조(100) 내부의 온도가 허용범위를 벗어난 경우에는 상기 가스보일러(300)가 작동된다.

아울러, 태양열집열기(200)에서 가열된 부동액과 제1열교환코일에서 열교환된 온수가 상기 축열조(100)의 온수를 가열한다.

따라서, 상기 태양열집열기(200)에서 가열된 부동액과 열교환된 온수의 온도가 상승하여 밀도차에 의해 축열조(100)의 상층부에 저장됨에 따라, 사용자가 사용하는 만큼의 물만이 신속하게 급탕가열되므로, 사용자에게 고온의 온수를 보다 빠르게 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한 온도센서(610)에서 측정한 축열조 내부온도가 상기와 같이 낮지 않을 경우 온수배출관(150)을 통해 그냥 사용하면 된다.(도 5참조)

또한, 상기 축열조(100) 외부의 온수배출관(150) 일지점에는 믹싱밸브(153)를 구비한 직수우회관(152) 일측이 연결되어 이 직수우회관(152)의 타측과 연결된 직수유입관(140)을 통해 믹싱밸브(153)의 개방에 따라 직수가 유입되도록 구성되어 온도센서(610)에서 측정한 축열조 내부온도가 사용자가 직접 사용하기 곤란할 정도로 과열(60℃ 이상)되는 경우에는 믹싱밸브(153)가 개방되어 축열조(100)에서 토출되는 온수배출관(150)을 지나는 온수와 직수유입관(140)으로부터 공급되는 냉수가 혼합되도록 하여 온수의 온도를 낮추어 적정온도로 공급하게 된다. (도 6참조)

미설명 부호 530은 메인콘트롤러(520)를 세팅하여 조절하는 실내온도조절기이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 태양열보일러시스템에 의하면, 태양열을 최대한 이용하면서 가스보일러를 적절한 시기에 사용하므로 대용량의 태양열집열기가 필요하지 않으며, 태양열집열기, 축열조 및 가스보일러에 설치된 온도센서에 따른 삼방밸브의 작동에 따라 온수순환과 난방순환을 하므로 에너지절감효과를 극대화할 수 있다는 효과와,

태양열 집열기(200)의 집열배관에 부동액(물과 에틸렌글리콜의 혼합물)을 사용함으로써, 겨울철 동파를 방지할 수 있다는 장점과,

상기 태양열집열기(200)와 연결된 집열배관(220)은 축열조(100) 내부에 설치된 제1열교환코일(110)과 직접 열교환되도록 결합 구성하여 집열배관(220)의 부동액과 축열조(100)의 축열매체와의 열교환시에 축열조의 하부가 가열되고 가열된 축열매체는 밀도차에 의해 축열조의 상부로 올라가서 저장되게 되는데, 이 저장된 온수를 급탕 및 난방에 효과적으로, 빠르게 이용할 수 있도록 하였다는 장점과,

아울러, 급탕가열을 위한 급탕열교환기를 축열조 내부에 별도로 설치하여 축열조의 저장된 물의 온도가 낮은 경우에는 가스보일러에 의해 배출수를 순간적으로 가열하여 사용자에게 제공할 수 있으며, 이때 급탕가열을 위한 온수의 순환을 최대한 짧게 이루어지게 하여 연료의 소비를 줄일 수 있는 효과도 있는 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.

Claims

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내부에 제 1, 2 열교환코일(110, 120)과, 상·하부에 직수유입관(140)과 온수배출관(150)이 설치되고, 외측에 상기 제 1, 2 열교환코일(110, 120) 주위와 상부온도를 측정하는 온도센서(640, 620)가 각각 설치 결합되어, 상기 제1,2 열교환코일 주위의 온도센서가 일정온도 이상이면 작동되는 자동밸브(151), 일정압력이상이면 작동하는 과압안전밸브(431)와 이들이 작동했을 때 방류될 수 있도록 설치된 드레인 배관(452)으로 결합 구성된 축열조(100); 상기 제 1 열교환코일(110)과 집열배관(220)에 의해 연결되고, 일측에 팽창탱크(420), 과압안전밸브(450), 에어밴트(210), 압력계(430) 온도센서(650)가 설치되고, 집열배관(220)의 열매체를 충전하기 위한 열매체 충전탱크(470)와, 열매체충전탱크와 집열배관 사이 배관에 설치된 차압펌프(411) 및 체크밸브(441)와, 집열배관 및 충전배관(463)상에 설치된 밸브(460, 461, 462)로 구성 결합된 태양열 집열기(200); 상기 제 2열교환코일(120) 및 난방배관(340)과 연결된 열교환기(320)가 구비된 가스보일러; 및 제 2 열교환코일(120)과 상기 열교환기, 난방배관(340) 및 난방부하(500)가 서로 연결되어 삼방밸브(350, 360)에 의해 유로가 가변되어 난방과 급탕을 할 수 있도록 구성된 난방, 급탕용 배관회로와 온도센서로 결합 구성된 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템에 있어서,

상기 축열조가 내부에 제 1, 2, 3 열교환코일(110, 120, 130)을 가지도록 구성하여 제 2, 3 열교환코일(120, 130)의 난방수입구가 삼방밸브(370)를 매개로 연결되고, 상기 삼방밸브(370)에 연결된 입구관(170)이 상기 열교환기(320)의 난방수입출구에 각각 설치된 삼방밸브(350, 360)를 매개로 연결되며, 상기 제 2, 3 열교환코일(120, 130)의 배출구와 연결된 배출관(180)이 상기 열교환기(320)의 난방수입구에 연결되도록 구성하고,

상기 삼방밸브(350)는 보일러 외부에 설치하여 배관이 용이하게 연결되도록 구성하고,

상기 축열조 외부에서 직수유입관(140)과 온수배출관(150) 간을 믹싱밸브(153)를 구비한 직수우회관(152)으로 연결하여 축열조로부터 공급되는 온수의 온도가 높을 경우 태양열콘트롤러의 제어에 의해 온수와 직수가 혼합되도록 구성하고,

축열조(100)가 과열될 경우, 과열된 물의 일부가 배출될 수 있도록 자동배출 밸브(451) 및 배관(160)을 구성하고, 과열시 태양열컨트롤러가 축열조의 과열을 방지하기 위해 우선적으로 집열순환펌프(410)를 멈추도록 구성한 것을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템.
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