KR100692950B1 - 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 집열기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양에너지가 투과하도록 형성된 투과체와; 작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더와; 상기 유입헤더로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 하며, 외부의 태양열을 흡수하도록 다수개의 평판형 유체통로로 형성되도록 이루어지며, 상기 투과체로부터 이격되어 설치된 흡열판과; 상기 다수개의 유체통로로 이루어진 흡열판으로 부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더와; 부로 흡수된 열에너지의 손실을 방지하도록 상기 흡열판 이면에 부착된 보온재;로 이루어진 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기에 관한 것이다.

이는 알루미늄 재료로 된 찬넬 형태의 흡열판을 평판형 태양열집열기에 적용시킴으로써, 태양열 집열기의 흡열판 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열 성능을 향상시킴은 물론 흡열판과 헤더의 용접을 제작이 용이한 브레이징 용접으로 하여 생산원가를 낮추고 집열기의 신뢰성을 높인 평판형 태양열 집열기에 관한 것이다.

태양열집열기, 흡열판, 지관, 헤더

Description

찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기 {Flat-Plate Solar Collector using Channel Type Absorber Plate }

도 1은 종래의 태양열집열기의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 찬넬형 알루미늄 태양열 집열기를 도시한 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 흡열판 2 : 유입헤더

3 : 투과체 4 : 보온재

6 : 유출헤더 7 : 지관

본 발명은 산업정밀기계, 기계부품 분야로 찬넬형 알루미늄 흡열판을 이용한 태양열 집열기에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 흡열판을 알루미늄 찬넬로 제작하여 찬넬 내부 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열 성능을 향상시키도록 하였고, 흡열판과 헤더는 브레이징 용접이 가능하도록 헤더를 브레이징 가능한 코팅이 되어있는 알루미늄 파이프를 적용한 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기에 관한 것이다.

최근에 유가 상승으로 인한 신재생에너지의 관심도가 높아지고 건물면적이 3,000㎡ 이상인 공공건물에서의 건축비의 5%를 신재생에너지 시설을 설치하도록 의무화시켜 태양열에너지의 활용에도 관심이 높아지고 있다.

이러한 태양열에너지의 활용에는 태양열 집열기가 필수적으로 활용되는데 태양열시스템 가격에서 비중이 높은 태양열 집열기의 성능향상과 저가화에 관심이 높다.

무제한 에너지원인 태양에너지의 이용에 있어서 무엇보다도 중요한 점은 태양열을 모으는 집열기의 고효율화에 있다고 할 수 있으며, 이러한 고효율화는 고효율 전열소자인 히트파이프와 함께 진공 기술을 적용하여 어느 정도 성과를 거두고 있다.

그러나, 효율적으로 태양에너지를 집열하여도 이를 제대로 전달하지 못한다면 고효율의 집열기는 무용지물이 되는 바, 집광된 열 에너지를 열매체 흐름관을 통하여 축열조에 열 손실 없이 전달하는 문제가 태양에너지의 이용에 있어서 전체적인 에너지 이용 효율을 결정짓는 또 다른 중요 변수가 된다.

도 1은 종래의 태양열 집열기의 개략도로서, 이를 설명하면, 태양에너지가 투과하도록 형성된 투과체(3)와; 작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더 (2)와; 상기 유입헤더(2)로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 형성된 동 재질의 지관(7)과; 상기 지관(7)의 일측면이 접촉되어 부착되도록 이루어진 흡열판(1)과; 상기 다수개의 유체통로로 이루어진 지관(7)으로부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더(6)와;

외부로 흡수된 열에너지의 손실을 방지하도록 지관(7)의 타측면에 부착된 보온재(4);로 이루어진 것이다.

이는 흡열판(1)이 동판으로 되어있고 흡열판(1)위에 동 재질의 지관(2)을 접착시켜 열매체의 이송관으로 이용되고 있으며, 이때 흡열판(1)과 지관(2)의 접촉 불량으로 인해 동판에서 흡열한 태양열이 지관에 흐르는 열매체에 제대로 전달이 되지 않아 집열 성능이 저하될 수가 있다. 이러한 구성은 흡열판(1)과 지관(2)을 각각 구성하여 접촉시키는 방법을 사용하므로, 흡열판 제작에 가격이 높아지는 단점이 있다.

또한 기존의 집열기는 지관에만 열매체가 흐르므로 집열 성능이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 기존의 집열기가 고가이며 성능이 저하되는 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 흡열판을 찬넬 형태의 알루미늄을 이용하여 일체형으로 제작함으로써 흡열판 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열 성능을 높이고, 헤더 파이프도 브레이징 용접이 가능하도록 코팅된 파이프를 사용하므로서 제작의 용이성과 신뢰성을 높여 효율이 높고 저가인 태양열집열기를 제공하는데 목적이 있다.

다음은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 찬넬형 알루미늄 태양열 집열기를 도시한 구성도로서, 본 발명에 대하여 상세히 설명하면, 태양열집열기에 있어서,

작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더(2)와;

상기 유입헤더(2)로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 하며, 외부의 태양열을 흡수하도록 다수개의 평판형 유체통로로 형성되도록 이루어진 흡열판(1)과;

상기 다수개의 유체통로로 이루어진 흡열판(1)으로부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더(6)로 이루어진 것이다.

이에 대한 구체적인 구성을 설명하면,

태양에너지가 투과하도록 형성된 투과체(3)와;

작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더(2)와;

상기 유입헤더(2)로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 하며, 외부의 태양열을 흡수하도록 다수개의 평판형 유체통로로 형성되도록 이루어지며, 상기 투과체(3)로부터 이격되어 설치된 흡열판(1)과;

상기 다수개의 유체통로로 이루어진 흡열판(1)으로부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더(6)와;

외부로 열에너지의 손실을 방지하도록 상기 흡열판(1) 이면에 부착된 보온재(4);로 이루어진 것이다.

상기 흡열판(1)의 전면에 선택흡수막을 코팅하도록 하여 태양에너지를 선택적으로 흡열하도록 하는 것이다.

본 발명은 유입헤더(2), 흡열판(1) 및 유출헤더(6)를 브레이징 용접하여 일체로형으로 형성하며, 이를 위하여 유입헤더(2), 흡열판(1) 및 유출헤더(6)는 알루미늄으로 이루어진 것이다.

이에 대한 작동원리를 설명하면, 알루미늄 흡열판, 투과체, 헤더, 보온재로 구성되며, 알루미늄 흡열판은 찬넬 형태로 되어있으므로 열매체가 흡열판 찬넬 내부 전체로 흐르게 되어 집열 성능을 높일 수가 있다.

상기 알루미늄 흡열판(1)은 태양열이 투과체(3)를 통하여 흡열판에 오면 흡열판의 찬넬 내부로 흐르는 열매체에 열을 전도시켜 태양열을 집열하도록 하며, 흡열판에서 흡열하여 승온이 된 열매체는 유출헤더(6)를 통하여 축열조에 전달되도록 한다. 이를 위하여 상기 투과체(3)는 투명 강화유리로 제작된다.

상기 헤더(2, 6) 재료는 알루미늄 재질의 흡열판과 브레이징 용접이 가능하도록 코팅된 파이프를 사용한다. 투과체는 기존 집열기와 마찬가지로 강화유리를 사용하며 투과체의 기능은 태양열이 흡열판에 전달되며 손실을 줄이는 역할을 하고, 보온재는 집열기내로 유입된 태양열이 집열기 뒤쪽으로 손실되지 않도록 하는 역할을 한다. 집열기 틀은 알루미늄 재료로 만들어 지며 집열기의 구조체 역할을 한다.

이러한 집열기는 투과체와의 밀봉을 잘하여야만 빗물이나 기타 응축수가 집열기내로 들어가는 것을 방지할 수가 있다. 집열기 내로 물이 들어가면 투과체 내부에 수증기가 생겨 투과율을 저하 시키고 보온재에 습기가 차면 보온 성능이 저하하여 집열기 성능을 저하 시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은 찬넬 형태를 갖는 알루미늄으로 흡열판을 만들어 흡열판 전체에 열매체가 흐르도록 하여 집열 성능을 높이고, 헤더 파이프의 재료를 브레이징이 가능한 재료를 사용하여 작업 효율성을 높여 제품의 신뢰성을 높일 수 있으며, 흡열판 재료가 모두 기존 집열기의 동 재료보다 값이 저렴하므로 생산 원가를 낮출 수가 있어, 기존 집열기 보다 성능이 높고 값이 저렴한 집열기를 생산하여 태양열시스템의 보급 확대에 기여하기 위한 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기를 제공하고자 하는데 있다.

Claims (6)

1. 태양열 집열기에 있어서,

   작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더(2)와;

   상기 유입헤더(2)로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 하며, 외부의 태양열을 흡입하도록 다수개의 평판형 유체통로로 형성되도록 이루어진 흡열판(1)과;

   상기 다수개의 유체통로로 이루어진 흡열판(1)으로부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더(6)로 구성되되,

   상기 유입헤더(2)와 흡열판(1)과 유출헤더(6)는 알루미늄으로 형성되어 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기.
2. 태양열집열기에 있어서,

   태양에너지가 투과하도록 형성된 투과체(3)와;

   작동유체가 유입되도록 형성된 유입헤더(2)와;

   상기 유입헤더(2)로부터 유출된 작동유체가 다수개로 분배되도록 하며, 외부의 태양열을 흡입하도록 다수개의 평판형 유체통로로 형성되도록 이루어지며, 상기 투과체(3)로부터 이격되어 설치된 흡열판(1)과;

   상기 다수개의 유체통로로 이루어진 흡열판(1)으로부터 유출된 작동유체를 유입되도록 형성된 유출헤더(6)와;

   외부로 열에너지의 손실을 방지하도록 상기 흡열판(1) 이면에 부착된 보온재 (4);로 이루어진 것을 특징으로 하는 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   태양에너지를 흡열하는 흡열판(1)의 전면이 선택흡수막으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기.
4. 제2항에 있어서,

   상기 유입헤더(2)와 흡열판(3)과 유출헤더(6)는 알루미늄으로 형성되어 일체형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기
5. 제2항에 있어서,

   투과체(3)는 투명 강화유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 찬넬형 흡열판을 이용한 평판형 태양열 집열기.
6. 삭제

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