KR100734562B1

KR100734562B1 - 태양열 보일러 직렬 연결 시스템

Info

Publication number: KR100734562B1
Application number: KR1020060103582A
Authority: KR
Inventors: 김성만; 김수석
Original assignee: 주식회사 윤익물산; (주) 신산이
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2007-07-03

Abstract

본 발명은 태양열 집열 및 축열시스템을 보일러와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 태양열 보일러 직렬 연결 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도센서에 의해 축열을 이용하는 각 부분의 온도, 태양열 집열수단 온도, 전도액 온도 등을 감지하여 제어하는 차온제어기능, 축열탱크를 주제어기로 하여 설정온도에 따른 보조 순간온수기 제어기능과 축열탱크와 급탕보일러수단을 직렬연결하여 에너지 효율을 증대하도록 하고 보조 예열히터 제어기능을 갖으며 과열방지의 오토쿨링 기능을 설치하여 축열탱크의 과열을 방지하도록 한 것에 그 특징이 있다.

Description

태양열 보일러 직렬 연결 시스템{Solar energy series connection system for boiler}

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 태양열 보일러 직렬 연결 시스템의 구조를 보여주는 구성도.

도 2는 축열탱크의 내측에 설치된 매인컨트롤러수단의 구조를 보여주는 예시도.

도 3은 태양열을 이용한 축열탱크의 축열의 일예를 보여주는 개별순환도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 구성도.

도 5는 급탕온수의 공급을 보여주는 개별순환도.

도 6a는 축열탱크를 이용한 난방수단의 작동을 보여주는 개별순환도.

도 6b는 보일러를 이용한 난방수단의 작동을 보여주는 개별순환도.

도 7은 과열을 방지하는 오토쿨링수단의 작동을 보여주는 개별순환도.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

10 : 집열수단 20 : 축열탱크

20-1 : 축열탱크물보충파이프라인

30 : 매인콘트롤러수단 30a : 매인제어수단

40 : 보일러수단 40a : 보일러제어수단

50 : 난방수단 50-1 : 난방공급파이프라인

50-2 : 난방환수파이프라인 60 : 오토쿨링수단

70 : 보일러난방전환파이프라인 80 : 직수공급파이프라인

90 : 급탕출수파이프라인 AV1,AV2 : 오토에어밴트

CH1,CH2,CH3 : 체크밸브 PT1,PT3 : 팽창탱크

PT2 : 전도액보충탱크 RL1,RL2,RL3 : 펌프

S1,S2,S3,S4,S5,S6 : 온도센서

V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7 : 밸브

본 발명은 태양열 집열 및 축열시스템을 보일러와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 태양열 보일러 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도센서에 의해 축열을 이용하는 각 부분의 온도, 태양열 집열수단 온도, 전도액(급탕온수, 물, 부동액, 난방수 등) 온도 등을 감지하여 제어하는 차온제어기능, 축열탱크를 주제어기로 하여 설정온도에 따른 보조 순간온수기 제어기능과 축열탱크와 급탕보일러수단을 병렬연결하여 에너지 효율을 증대하도록 하고 보조 예열히터 제어기능 을 갖으며 과열방지의 오토쿨링 기능을 설치하여 축열탱크의 과열을 방지하도록 한 태양열 보일러 직렬 연결 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 않으면 서 공해문제도 일으키지 않는 태양열을 이용한 태양열 보일러가 많이 보급되었으나, 우리나라와 같이 4 계절이 뚜렷하면서 태양의 연중 고도가 바뀌고 날씨 변화가 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 낮 시간에 태양열을 축적하고, 태양열이 없는 흐린날 또는 밤 시간에 전기를 보조열원으로 이용하여 축열조에 온수를 채우는 구조의 개량된 태양열 보일러시스템이 개발되게 되었으나, 태양열만으로는 온수와 난방을 사용하는데 충분한 온수를 가열시킬 수 없으므로 축열조의 열충전이 태양열이 집중되는 낮시간보다는 태양열 집열기가 작동되지 않는 밤시간에 심야전기에 의해 대부분 이루어져 태양열 집열기를 효율적으로 이용하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서 본 발명은 온도센서에 의해 태양열 축열을 이용하는 각 부분의 온도, 태양열 집열수단 온도, 전도액(난방수) 온도 등을 감지하여 제어하는 차온제어기능이 구비된 축열탱크 내의 매인컨트롤러수단을 이용하여 설정온도에 따른 보조 순간온수기 제어기능과 보조 예열히터 제어기능 및 과열방지의 오토쿨링 기능을 갖도록 하여 축열탱크의 에너지효율을 증대시킨 태양열 보일러 직렬 연결 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은 태양열 집열 및 축열시스템을 보일러와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 태양열 보일러 시스템에 있어서, 태양열을 집열하는 집열수단과; 상기 집열수단에 의해 모여진 태양열에 의해 가열된 전도액을 순환시키는 파이프라인으로 연결되고 충입된 전도액을 일시 저장하여 열교환시키며 상하단 내측 및 외측 상단부에는 온도센서가 설치되며 오토에어밴트와 드로잉밸브가 설치되어 이루어진 축열탱크와; 상기 축열탱크의 내측에 설치된 매인컨트롤러수단과; 상기 매인컨트롤러수단을 조절 및 제어하는 매인제어수단과; 상기 축열탱크에 전도액을 직접 공급하면서 밸브, 감압변, 체크밸브가 설치된 직수공급파이프라인과; 상기 직수공급파이프라인과 연결되어 축열탱크의 내측을 1차 경유한 후 다시 보일러수단에 의해 2차 가열되며 출구부분에 밸브가 설치된 급탕출수파이프라인과; 상기 축열탱크에 의하여 예열된 전도액을 가열 또는 난방수단을 경유한 전도액을 가열하여 공급하면서 온도센서가 구비된 보일러수단과; 상기 축열탱크에 의해 축열된 전 도액에 의해 난방을 제공하는 난방수단과; 상기 축열탱크와 난방수단을 연결하며 온도센서가 설치된 난방공급파이프라인 및 난방수단을 경유하여 밸브와 축열펌프가 구비된 난방환수파이프라인과; 상기 축열탱크와 난방수단의 사이에 설치되어 난방수단의 사용을 제한하거나 축열탱크의 과열을 방지하도록 하는 오토쿨링수단과; 상기 오토쿨링수단 또는 난방수단에서 배출되는 난방출수라인과 보일러수단을 연결하여 보일러수단에 저온화된 전도액을 전환 시킬 수 있도록 보일러난방펌프가 설치된 보일러난방전환파이프라인을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 보일러 직렬 연결 시스템에 의하여 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 기술이 적용된 태양열 보일러 직렬 연결 시스템의 구조를 보여주는 구성도로써 이에 따르면 본 발명은 태양열을 집열하는 집열수단(10)과, 축열탱크(20)와, 상기 축열탱크(20)의 내측에 설치되는 매인컨트롤러수단(30) 및 이를 조절 및 제어하는 매인제어수단(30a)과, 보일러수단(40) 및 난방수단(50), 난방수단(50)의 과열을 방지하는 오토쿨링수단(60)과, 보일러난방전환파이프라인(70)으로 대별 구성된다.

상기 태양열을 축열하는 집열수단(10)에는 모여진 태양열에 의해 가열된 전도액(물, 냉각수, 부동액, 난방수 등을 포함하여 지칭함)을 순환시키는 파이프라인 으로 연결되며, 상기 충입된 전도액을 일시 저장하여 열교환시키고 상하단 내측으로는 온도센서(S2)(S3)가 설치되며 외측 상단부에는 온도센서(S4)(S5)가 설치되되 외측 하단에는 드로잉밸브(V6)가 설치되어 이루어진 축열탱크(20)가 연결 설치된다.

상기 축열탱크(20)의 내측에는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 매인컨트롤러수단(30)가 설치되며 상기 매인컨트롤러수단(30)에는 이를 조절 및 제어하는 매인제어수단(30a)이 외부에서 연결 설치되되 상기 축열탱크(20)에는 전도액을 집열수단(10)과 축열탱크(20)를 연결하는 순환파이프라인 상에 직수공급파이프라인(80)을 연결 구성하되 상기 직수공급파이프라인(80)에는 밸브(V4), 감압변, 체크밸브(CH2)가 설치된다

상기 순환파이프라인의 구조는 집열공급파이프라인(10-1)과 축열환수파이프라인(10-2)으로 구분 형성되되 상기 집열공급파이프라인(10-1) 상에는 온도센서(S1), 안전변, 오토에어밴트(AV1), 체크밸브(CH1) 및 전도액보충탱크(PT2)가 설치되며 축열환수파이프라인(10-2) 상에는 밸브(V1), 축열펌프(RL1) 및 비등을 방지하는 팽창탱크(PT1)가 설치되되 감안변은 공급되는 직수의 압력이 일정한 압력이 되어 파이프라인에 공급되도록 조절하는 것이다.

상기 축열탱크(20)의 전도액이 모자를 경우 직수공급파이프라인(80)과 연결된 축열탱크물탱크파이프라인(20-1)에 의해 체크밸브(CH3)를 통과하여 보충되는 것이며 체크밸브(CH3)는 역류를 방지하게 된다.

한편 직수공급파이프라인(80)으로부터 3웨이파이프에 의해 연결되어 축열탱 크(20)의 내측을 1차 경유한 후 다시 보일러수단(40)을 경유하며 급탕출구부분에는 밸브(V7)가 설치된 급탕출수파이프수라인(90)과 상기 축열탱크(20)에 의하여 가열된 온수를 재가열하여 급탕온수를 공급하는 보일러수단(40)이 설치되되 상기 축열탱크 내측에 설치된 메인컨트롤수단(30)과 보일러수단(40)은 메인제어수단(30a)에 의하여 제어 및 조절된다.

이때 상기 축열탱크(20)와 보일러수단(40)의 연결 구성은 직렬구성으로 기존에 설치되어 있는 보일러수단(40)에 도면과 같이 연결하여 메인컨트롤러(30a)에 의해서 사용자가 운전 유, 무를 요구하면, 메인컨트롤러(30)가 자동으로 축열탱크(20)에 저장된 열을 사용할 것인지를 판단하여 보일러수단(40)에 열을 지원하도록 구성한 것이다.

상기 축열탱크(20)에 의해 축열된 전도액에 의해 난방을 제공하는 난방수단(50)이 파이프라인에 연결되되 상기 파이프라인의 구조는 온도센서(S5)에 연결되어 난방수단(50)에 연결되는 난방공급파이프라인(50-1)과 난방수단(50)을 경유하여 출구에 연결되면서 축열펌프(RL1)와 전동밸브(V3)가 설치된 난방환수파이프라인(50-2)으로 이루어진 구조이다.

한편 상기 축열탱크(20)와 난방수단(50)의 사이에 설치되어 난방수단(50)의 사용을 제한하거나 축열탱크(20)의 과열을 방지하도록 하는 오토쿨링수단(60)이 난방공급파이프라인(50-1)과 난방환수파이프라인(50-2) 사이에 3웨이밸브에 의해 연결 설치되며 상기 오토쿨링수단(60)이 건축물의 외부에 설치되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 오토쿨링수단(60)은 냉각장치의 일종으로 냉각의 효율을 높 이기 위함이며 설치방법 및 구조에 따라서는 수냉, 공냉의 구조를 선택하여 사용할 수도 있다.

상기 오토쿨링수단(60) 또는 난방수단(50)에서 배출되는 난방환수파이프라인(50-2)과 보일러수단(40)을 연결하여 보일러수단(40)에 전도액을 보충하는 보일러난방전환파이프라인(70)이 설치되어 이루어진 구조이다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명인 태양열 보일러 시스템의 작동 효과를 설명하면 메인제어수단(30a)을 이용하여 전원을 온 시키면 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같은 메인컨트롤러수단(30)에 전원의 온-오프에 따라 점등/소등되는 램프가 작동하게 되며 차온제어기능이 설정되어 있으며 축열펌프(RL1)가 동작중임을 표시하게 된다.

한편 메인제어수단(30a)을 이용하여 축열탱크(20)의 축열온도를 설정하여 태양열을 이용한 축열탱크(20)에 충입된 전도액을 이용하여 축열을 저장하는 개별순환 방법을 살펴보면 먼저 축열탱크(20)의 가열 구동방식은 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 직수공급파이프라인(80)으로부터 공급되는 전도액은 밸브(V4)를 통과하여 3웨이파이프에 의하여 공급되는 방향이 정하여진 전도액은 축열환수파이프라인(10-2) 쪽으로 공급되며 이때 상기 직수공급파이프라인(80) 상에는 전동밸브(V5), 감압변, 체크밸브(CH2)를 통과하게 된다.

상기 집열수단(10) 측의 전도액 보충방법을 구체적으로 살펴보면 첫째로 수동밸브(V2)(V3)를 잠그고 밸브(V1)와 에어밴트(AV1) 열어준다. 그리고 직수파이프라인(80)의 밸브(V4)를 열어주면 직수파이프라인(80)의 물이 감압변을 통하여 일정 한 압(1㎏/㎠)을 유지하여 체크밸브(CH2)를 통하여 축열환수파이프라인(10-2)에 전도액이 공급된다.

상기 밸브(V1) 측으로 물이 공급되면서 에어가 다 빠지면 둘째로 밸브(V1)를 잠그고 밸브(V2)를 열어주면 밸브(V2) 측으로 물이 공급되면서 에어가 다 빠지면 에어밴트(AV1)를 잠가 주고, 밸브(V1)를 열어주면 단열이 충분한 상태라면 동파를 방지할 수 있다.

한편 상기 축열환수파이프라인(10-2)에 공급된 전도액은 체크밸브(CH2)에 의해 역류가 방지되며 밸브(V)에 의하여 축열탱크(20)으로 공급 이송이 방지되어 집열수단(10) 쪽으로 강제 이송되는데 상기 이송압력은 축열펌프(RL1)에 의해 발생되며, 상기 축열환수파이프라인(10-2) 상에서 비등이 발생은 팽창탱크(PT1)에 의해 방지된다.

상기에서와 같이 축열환수파이프라인(10-2)으로 공급된 전도액은 집열수단(10)으로 이송되어 태양열에 의해 전도액이 고온이 되어 집열공급파이프라인(10-1)를 통과하여 축열탱크(20)로 이송된다. 이때 상기 집열공급파이프라인(10-1) 상에는 온도센서(S1), 안전변, 오토에어밴트(AV1), 체크밸브(CH1) 및 전도액보충탱크(PT2)가 설치되 있다.

상기 온도센서(S1)는 집열공급파이프라인(10-1)에서 출수되는 태양열에 의해 축열된 전도액의 온도를 검출하여 매인컨트롤러수단(30)으로 검출된 정보를 전달하며 상기 전도액보충탱크(PT2)는 전도액을 직수공급파이프라인(80)을 통해 공급받을 정도는 아니지만 보충을 유구할 때 이용하는 보충용 탱크로 그 종류는 밀폐형과 개 방형으로 나누어 설치할 수 있고 전도액보충탱크(PT2)에는 체크밸브(CH1)가 설치되어 기 충입된 파이프라인 상의 전도액이 역류하는 것을 방지한다.

상기 축열탱크(20) 내측으로 삽입되어 설치된 집열공급파이프라인(10-1)의 고온이 축열탱크(20) 내부에 충입된 전도액에 전달되어 열교환이 이루어지는 것이며 상기 축열탱크(20) 내측에 충입된 전도액이 고온이 되면 온도센서(S2)에 의해 측정되어 측정된 축열탱크(20) 내부의 전도액 온도는 메인컨트롤러수단(30)에 의하여 온도센서(S1)와 온도센서(S2)의 측정값이 서로 비교된다.

상기에서와 같이 집열수단(10)의 유효 집열량에 따라 순환펌프(RL2,RL4)의 작동과 중지(on-off)를 제어하는 차온제어기능에 의해 비교한 데이터 값에 있어서 온도센서(S1) - 온도센서(S2)의 온도차가 약 5℃≥ 이상이면 축열펌프(RL1)를 작동시키며, 온도센서(S1) - 온도센서(S2)의 온도차가 약 3℃≤ 이상이면 축열펌프(RL1)가 정지된다.

상기 온도센서(S2) 보다 온도센서(S1)의 온도가 높은 온도에서 축열펌프(RL1)의 작동이 정지되는 이유는 온도센서(S1) 보다 온도센서(S2)의 온도가 높은 상태에서 축열펌프(RL1)가 작동한다면 축열탱크(20)의 온도가 내려가기 때문이다.

단 동절기시 온도센서(S1)에서 동결온도를 감지하여 축열펌프(RL1)가 작동하며, 밤 또는 낮이라도 비가 오는 등 집열기능이 현저히 떨어질 때에는 축열펌프(RL1)를 작동하지 않게 제어하므로 축열탱크(20) 내의 온도가 역으로 집열수단(10)에서 식지 않도록 하는 기능을 수행한다.

한편 온도센서(S3)의 감지온도가 설정온도 이상이면 난방펌프(RL2)의 출력에 AC220V가 출력된다. 그러면 오토쿨링수단(60)에 연결되면서 난방공급파이프라인(50-1) 상에 설치된 3웨이밸브가 난방을 원하면 보일러수단(40)을 경유 난방라인을 통하여 축열탱크(20)로 순환이 되어 예열난방이 되도록 구성한다.

첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 축열탱크(20)의 내측으로 인입되는 집열공급파이프라인(10-1)이 없어 순환 경로를 형성하지 못할 경우 상기 축열펌프(RL1)와 집열공급파이프라인(10-1) 상에 전동펌프(RL1-1)를 더 설치하여 병렬로 연결 구성시킨다.

상기 집열수단(10)의 안전장치의 기능으로는 첫째로 직수가 항상 직수라인의 밸브(V4)를 열어주면 직수라인의 물이 감압변을 통하여 일정한 압을 유지하고 둘째로 체크밸브(CH2)를 통하여 집열측 파이프라인(10-2)에 직수가 공급대기 상태를 유지한다.

이때 어떠한 원인에 의하여 안전변(압력밴트)이 열리면 즉시 직수가 공급되어 집열수단(10)이 순간 과열되어 파손되는 현상을 방지할 수 있도록 구성한 것이다.

또한 집열수단(10)에 직수를 연결하고 역류방지용 체크밸브를 장착해야만 하는 이유는 오토쿨링수단(60)에 이상이 발생했거나 또는 집열수단(10) 측의 순환펌프 누수 등의 문제로 집열수단(10) 측의 라인에 전도액이 없을 때에는 태양열에 의해 순간가열로 압력이 발생하여 집열수단(10)이 파손되는 현상을 방지하기 위하여 구성한 것이다.

셋째로 안전변은 축열환수파이프라인(10-2)에 에어 등이 발생이 되면 파이프 라인(10-20에 압력이 발생하여 자동으로 압력을 토출하고 자동으로 닫는 기능에 의해 보호되며 넷째로 에어밴트(AV1)를 장착하여 집열측 파이프라인(10-2)의 에어를 자동으로 토출하는 기능이 있다.

다섯째로 밀패형 질소 탱크(PT2)는 집열수단이 태양(일사)을 받으면 집열측 파이프라인(10-2)의 전도액 등의 온도가 상승하면 압력이 발생 팽창한 물이 탱크(PT2)에서 흡수를 한 후 온도가 내려가면 원상태로 유지하도록 하여 축열환수파이프라인(10-2)이 터지는 현상을 미연에 방지할 수 있도록 구성한 것이며, 여섯째로 축열환수파이프라인(10-2)이 밀폐형이므로 압력을 높여주어 전도액 등의 끓는 온도를 100℃이상으로 높여주어 축열탱크(20)에 고온의 온도를 저장할 수 있도록 구성한 것이다.

한편, 급탕온수를 사용하고자 할 때에는 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 메인제어수단(30a)의 조작에 의해 작동되는 보일러수단(40)을 작동시키면 난방수단(50)을 작동시키는 펌프(RL2)가 정지된다. 그 이유는 에너지 절약을 하기 위해서이며 온도센서(S6)는 보일러수단(40)의 온도를 항상 검출하여 메인컨트롤러수단(30)에 정보를 전달한다.

한편 직수공급파이프라인(80)으로 전도액이 직수로 공급되면 3웨이파이프에 의해 방향이 전환되어 충열탱크(20) 내측으로 입수되며, 이때 상기 온도센서(V4)에 의해 공급되는 전도액의 온도를 검출하여 메인컨트롤러수단(30)에 전달한다.

상기 충열탱크(20) 내측으로 입수된 전도액은 집열수단(10)에 의해 고온이 된 전도액에 의해 열교환이 이루어져 1차로 예열이 되며 상기 1차로 예열된 전도액 은 보일러수단(40)에 의해 급가열되어 순간적으로 온수가 되어 급탕출수파이프수라인(90)으로 고온이 된 전도액(급탕온수)가 출수되며 출수의 양은 통상적으로 사용되는 수도밸브와 같은 밸브(V7)를 사용하여 조절한다.

물론 첨부도면에 도 5에 도시된 바와 같이 집열수단(10)에 의해 축열된 고온의 전도액에 의한 열전달 방법을 이용할 수도 있으나 동절기시에는 집열기능이 저하되기 때문에 급탕기능만 단독적으로 사용할 수도 있으며 급탕출수파이프수라인(90)의 소정부에 심야전기온수탱크를 설치하여 사용할 수도 있다.

한편 집열수단(10)에 의해 축열된 고온의 열을 이용하여 난방을 하고자 할 때에는 첨부도면 도 6a에 도시된 바와 같이 메인제어수단(30a)을 이용하여 보일러수단(40)을 작동시켜 축열탱크(20)에 축열되어 고온화된 전도액이 난방공급파이프라인(50-1)을 따라 이송되는데, 이때 초기 축열탱크(20)에서 공급되는 전도액의 온도가 온도센서(V5)에 의해 검출되어 메인컨트롤러수단(30)으로 전달한다.

상기 난방공급파이프라인(50-1)을 따라 이송되는 전도액은 팽창탱크(PT3)가 연결 설치된 3웨이파이프를 통과하여 난방수단(50)으로 공급되어 난방 효과를 얻을 수 있도록 한다.

그러나 상기한 도 6a는 태양열이 풍부하여 집열수단(10)에 의한 축열 발생이 높을 때이지만 축열기능이 저하되는 동절기에는 또는 온도센서(V5)에 의해 검출한 온도가 설정온도보다 저하된 온도가 검출되면 첨부도면 도 6b에 도시된 바와 같이 난방수단(50)을 경유하여 난방환수파이프라인(50-2)으로 이송된 전도액은 온도가 저하되어 이송되는데 이때 축열탱크(20)의 온도가 설정온도보다 낮기 때문에 난방 펌프(RL2)가 정지되면서 난방펌프(RL3)가 작동되어 보일러난방전환파이프라인(70) 쪽으로 전도액의 이동 방향을 전환 시키면 저온이 되어 난방수단(50)으로 이송된 전도액은 다시 가열되어 상단부의 축열탱크(20)과 병렬연결되는 파이프라인에 의해 다시 난방수단(50)으로 이송시켜 난방효과를 제공한다.

기존에 설치되어 있는 보일러수단(40)에 도면과 같이 연결하여 메인제어기(30a)에 의해서 사용자가 운전 유, 무를 요구하면, 메인컨트롤러(40)가 자동으로 축열탱크(20)에 저장된 열을 사용할 것인지를 판단하여 기존의 보일러수단(40)에 열을 지원하도록 구성한 것이다.

즉 축열탱크(20)에 충분한 열이 축열되어 있을 때에는 보일러수단(40)의 버너가 작동 없이 난방 또는 온수를 사용할 수 있도록 구성한 것이다.

구체적 작동 설명은 축열탱크(20) 상부측(S3) 온도감지기가 설정온도보다 높으면 펌프(RL2) 및 펌프(RL4)에 출력하고 3WAY밸브는 펌프(RL2)에 연결하여 작동시키고, 또한 난방펌프(RL2)를 펌프(RL4)에 연결하여 작동시켜 축열탱크(20)의 뜨거운 물을 강제로 순환(리턴)시킨다. 이때 여름 및 겨울 전환 3WAY밸브가 여름이면 오토쿨링수단(60)을 통하여 순환이 되고 만약에 겨울이면 보일러를 통하여 뜨거운 열원을 난방을 요하는 측으로 순환이 되어 그 실내가 난방이 예열 되도록 구성한 것이다.

한편 상기 집열수단(10)의 작동으로 축열탱크(20)의 온도가 설정온도 이상으로 과열 혹은 설정온도를 유지하고자 할 때에는 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이 쿨링수단(60)을 이용하여 온도를 조절 및 관리한다. 이때 상기 난방펌프(RL2)가 작 동하면 난방펌프(RL3)는 작동을 멈추며 상기 난방펌프(RL3)의 작동이 멈춤과 동시에 밸브(V3)가 개방된다.

이와 같은 구조로 이루어져 작동되는 본 발명은 온도센서에 의해 태양열 축열을 이용하는 각 부분의 온도, 태양열 집열수단 온도, 전도액(난방수) 온도 등을 감지하여 제어하는 차온제어기능, 축열탱크를 주제어기로 하여 설정온도에 따른 보조 순간온수기 제어기능과 축열탱크와 급탕보일러수단을 병렬연결하여 에너지 효율을 증대하도록 하고 보조 예열히터 제어기능 및 과열방지의 오토쿨링 기능을 갖도록 하여 축열탱크의 과열을 방지하도록 하는 효과가 있는 유용한 발명이다.

Claims

태양열 집열 및 축열시스템을 보일러와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 태양열 보일러 시스템에 있어서,

태양열을 집열하는 집열수단과;

상기 집열수단에 의해 모여진 태양열에 의해 가열된 전도액을 순환시키는 파이프라인으로 연결되고 충입된 전도액을 일시 저장하여 열교환시키며 상하단 내측 및 외측 상단부에는 온도센서가 설치되며 오토에어밴트와 드로잉밸브가 설치되어 이루어진 축열탱크와;

상기 축열탱크의 내측에 설치된 메인컨트롤러수단과;

상기 매인컨트롤러수단을 조절 및 제어하는 메인제어수단과;

상기 축열탱크에 전도액을 직접 공급하면서 밸브, 감압변, 체크밸브가 설치된 직수공급파이프라인과;

상기 직수공급파이프라인과 연결되어 축열탱크의 내측을 1차 경유한 후 다시 보일러수단에 의해 2차 가열되며 출구부분에 밸브가 설치된 급탕출수파이프라인과;

상기 축열탱크에 의하여 예열된 전도액을 가열 또는 난방수단을 경유한 전도액을 가열하여 공급하면서 온도센서가 구비되고 메인제어수단에 의해 제어되면서

축열탱크와 직렬로 연결 구성되는 보일러수단과;

상기 축열탱크에 의해 축열된 전도액에 의해 난방을 제공하는 난방수단과;

상기 축열탱크와 난방수단을 연결하며 온도센서가 연결설치되는 난방공급파 이프라인 및 난방수단을 경유하여 밸브와 축열펌프가 구비된 난방환수파이프라인과;

상기 축열탱크와 난방수단의 사이에 설치되어 난방수단의 사용을 제한하거나 축열탱크의 과열을 방지하도록 하는 오토쿨링수단과;

상기 오토쿨링수단 또는 난방수단에서 배출되는 난방출수라인과 보일러수단을 연결하여 보일러수단에 저온화된 전도액을 전환 시킬 수 있도록 보일러난방펌프가 설치된 보일러난방전환파이프라인을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양열 보일러 직렬 연결 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 오토쿨링수단이 건축물의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러 직렬 연결 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 집열수단과 축열탱크를 연결하여 축열공급파이프라인에는 온도센서, 안전변, 오토 에어 밴트 및 전도액 보충탱크가 축열환수파이프라인에는 밸브와 축열펌프 및 비등의 발생을 방지하는 팽창탱크가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열 보일러 직렬 연결 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 급탕출수파이프수라인의 소정부에 심야전기온수탱크를 더 설치한 것을 특징으로 하는 태양열 보일러 직렬 연결 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 집열수단과 연결 구성된 축열공급파이프라인을 흐르는 전도액이 축열탱크의 내측에 충입된 전도액과 혼합되는 것을 특징으로 하는 태양열 보일러 직렬 연결 시스템.