KR100896385B1 - 이중창호를 갖는 태양열 집열기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열 집열장치의 흡열판 경사각을 개선하여 동절기의 태양복사를 최대한 활용할 수 있고, 흡열판에서의 열매체순환튜브로의 열전달을 향상시켜 난방 및 급탕에 필요한 온수를 효율적으로 얻을 수 있도록 한 이중창호 태양열 집열기를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 구체적인 수단은 창틀(200)에 내,외기측으로 각기 배치되는 내,외측 저철분강화유리(2,3)와; 상기 내,외측 저철분강화유리(2,3)의 사이에 배치되고, 열매체의 순환통로를 제공하는 열매체순환튜브(50)와; 상기 열매체순환튜브(50)에 접합되어 태양열을 흡수하는 실,내외향 흡열판(53,54)를 갖는 태양열집열장치(5)와; 상기 내측 저철분강화유리(2)의 내면에 부착되어 상기 태양열집열장치(5)로 태양광을 반사시키는 반사체(21)와; 상기 내측 저철분강화유리(2)에 인접하여 대향되게 배치되고, 단파의 태양복사광선을 투과시키고 내부 장파복사는 반사시키는 저방사 코팅유리(6)를 포함하되, 상기 태양열집열장치(5)의 실외향 흡열판(54)은 35도~38도의 경사각을 갖는 것을 특징으로 한다.

태양열, 저철분강화유리, 집열장치, 복사열, 반사체

Description

이중창호를 갖는 태양열 집열기{Solar collector having double window}

본 발명은 이중창호 태양열 집열기에 관한 것으로, 특히 태양열 집열장치의 흡열판 경사각을 개선하여 동절기의 태양복사를 최대한 활용할 수 있고, 흡열판에서의 열매체순환튜브로의 열전달을 향상시킬 수 있도록 한 이중창호 태양열 집열기에 관한 것이다.

이중창호형 태양열집열기는 난방 및 급탕에 소요되는 온수를 집열하는 장치이다. 종래의 평판형, 진공관형 태양열집열장치는 인구밀도가 높은 국내 실정 상 집열기설치에 필요한 공간 확보가 어려워 기술적 안정화에도 불구하고 국내 보급실적이 상대적으로 미약한 실정이다.

설치 공간의 제약을 적게 받는 건물지붕 및 건물외피 일체형 구조 집열기의 국내 및 국외 사례가 있으나 자체의 자중이 매우 크므로 구조설계와 시공이 상대적으로 난해하며 시공비 또한 건축주에 큰 부담을 주고 있는 것이 사실이다.

따라서 이중창호형 태양열집열장치는 아파트, 빌라, 사무실과 같은 대단위 거주지 건물의 배란다 창호 대체형으로 설치될 경우, 기존 평판형, 진공관형 태양열집열기에 필요한 공간이 필요하지 않아야 한다.

또한, 건물외피 및 지붕형 구조집열기에 비하여 시공이 단순하여야 하고, 아울러 창호 본연의 목적인 조망과 실채광을 유지할 수 있어야 한다.

또한, 우리나라는 북위 35° 50′~38° 15′에 위치한다. 따라서, 동계시에 태양복사를 최대로 수열할 수 있도록 열흡열판의 경사각이 적절하게 고려되어야 한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창출된 것으로, 태양열 집열장치의 흡열판 경사각을 개선하여 동절기의 태양복사를 최대한 활용할 수 있고, 흡열판에서의 열매체순환튜브로의 열전달을 향상시켜 난방 및 급탕에 필요한 온수를 효율적으로 얻을 수 있도록 한 이중창호 태양열 집열기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

창틀에 내,외기측으로 각기 배치되는 내,외측 저철분강화유리와;

상기 내,외측 저철분강화유리의 사이에 배치되고, 열매체의 순환통로를 제공하는 열매체순환튜브와;

상기 열매체순환튜브에 접합되어 태양열을 흡수하는 실내향 흡열판 및 실외향 흡열판을 갖는 태양열집열장치와;

상기 내측 저철분강화유리의 내면에 부착되어 상기 태양열집열장치로 태양광 을 반사시키는 반사체와;

상기 내측 저철분강화유리에 인접하여 대향되게 배치되고, 단파의 태양복사광선을 투과시키고 내부 장파복사는 반사시키는 저방사 코팅유리를 포함하되,

상기 태양열집열장치의 실외향 흡열판은 35°~38°도의 경사각을 갖는 이중창호 태양열 집열기를 특징으로 한다.

또한 상기 태양열집열장치의 실내향 흡열판 및 실외향 흡열판은 열매체순환튜브에 솔드링 접합용제를 통하여 접합된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이중창호 태양열 집열기에 따르면, 아파트 베란다형 창과 동일하게 목재, 알루미늄, PVC, 철재 등의 창틀에 설치되어 집열기 본연의 목적인 태양열을 집열하여 난방 및 급탕용 온수를 효율적으로 생산할 수 있다. 또한 저방사코팅유리가 적용되어 여름철 스크린블라인드 형의 복사차단막(radiation shield)역할로 건물 냉방부하의 저감효과를 얻을 수 있다. 또한 내·외측 저철분 강화유리에 의해 창호 본연의 목적인 조망을 해치지 않으며, 실 채광을 유지할 수 있는 장점을 갖는다.

더욱이, 태양열 집열장치의 흡열판 경사각을 개선하여 동절기의 태양복사를 최대한 활용할 수 있고, 솔더링 접합을 통해 흡열판에서의 열매체순환튜브로의 열전달을 현저히 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.

도 1은 본 발명에 따른 이중창호 태양열 집열기의 정면도이고, 도 2는 도 1은 본 발명에 따른 이중창호 태양열 집열기의 배면도이고, 도 3은 도 1의 일측 부분단면도이다.

본 발명에 따른 이중창호 태양열 집열기(100)는 도 1 내지 도 3에서와 같이 복합단열재(4)가 창틀(200)의 내측 둘레에 배치된다. 복합단열재(4)는 본 실시예에서 부틸과 폴리우레탄폼의 복합재로 구성된다.

상기 복합단열재(4)의 안쪽에는 삽입형 제습재(40)가 구비된다. 제습재(40)는 태양열 집열장치(5)내에 생성되는 습기를 제거하기 위해 사용된다.

본 발명의 이중창호 태양열 집열기(100)는 이중창으로서 내기(1) 및 외기(9) 측에 내,외측 저철분강화유리(2,3)가 각기 배치 구성되어 있다.

내측 저철분강화유리(2)는 태양복사의 95%를 투과시키게 구성된 것이다. 저철분강화유리외면(20)은 지열공간과 접하는 면이며, 저철분강화유리내면(22)은 저방사코팅유리(6)와 근접위치에서 마주보고 위치된 부분이다.

내,외측 저철분강화유리(2,3)의 사이에는 태양열집열장치(5)가 배치되어 있다. 태양열집열장치(5)는 태양복사를 집열하여 열매체(5)로 전달하는 기능을 한다. 태양열집열장치(5)는 열매체(51)의 순환통로를 제공하는 열매체순환튜브(50)와, 상기 열매체순환튜브(50)에 솔드링 접합용제를 통하여 접합된 실내향 흡열판(53) 및 실외향 흡열판(54)을 구비한다.

열매체순환튜브(50)는 실내향 및 실외향 흡열판(53,54)에서 흡수된 열을 열 매체순환튜브(50)내를 순환하는 열매체(51)로 전달하는 역할을 한다. 실내향 흡열판(53)은 후술할 반사체(21)로 반사된 태양복사를 집열한다. 이 실내향 흡열판(53)은 흡수율 95%, 방사율 5%를 유지하도록 알루미늄판위에 진공증착 공정으로 처리되어 있다. 실외향 흡열판(54)은 외측 저철분강하유리(3)를 통하여 투과된 태양복사를 흡수한다.

이때 바람직하게는 태양열집열장치(5)의 실외향 흡열판(54)은 35도의 경사각(θ)을 갖도록 하여 35°50′~38°15′의 지역에서 집열 성능이 향상되도록 한다.

내측 저철분강화유리(2)의 내면에는 상기 태양열집열장치(5)로 태양광을 반사시키는 반사체(21)가 부착되어 있다.

상기 내측 저철분강화유리(2)의 안쪽에는 저방사 코팅유리(6)가 구비되어 있다. 저방사 코팅유리(6)는 단파의 태양복사광선을 투과시키고 내부 장파복사는 반사시키는 것이다. 따라서 태양열 집열기(100)는 겨울철 태양역 취득을 최대화시키고 밤의 복사열 손실을 줄여 태양열 조절이 가능하게 한다. 또한 여름에는 외부의 복사열 에너지를 반사한다.

도면부호 '10'은 내,외측 저철분강화유리(2,3)의 사이에 충전된 불활성 가스인 크립톤(crypton) 가스이다. 크립톤 가스 97%가 태양열 집열공간에 충진된다. 크립톤은 공기보다 낮은 열전도성 때문에 전도열 손실을 줄일 수 있으며, 공기보다 무겁기 때문에 복층 공간의 가스 움직임을 누를 수 있어 대류 열손실을 줄이게 된다.

이와 같이 구성된 이중창호 태양열 집열기(100)는 내,외측 저철분강화유리(2,3)에 의해 2중창으로 구성되어 태양복사의 투과율이 높아져 집열공간내 태양열 취득을 극대화시키게 된다.

더욱이 실외향 흡열판(53)의 경사각(θ)이 35도로 개선되어 북위 35°50′~38°15′에 위치한 지역에서 태양복사를 최대로 집열할 수 있게 된다.

또한 열매체순환튜브(50)와 실내,외향 흡열판(53,54)은 솔드링 접합용제를 통하여 접합 연결됨으로써 열전달효율이 향상되어 집열 성능이 좋아진다. 따라서 난방 및 급탕에 필요한 온수를 신속하고 효율적으로 얻게 되어 경제적이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 이중창호 태양열 집열기의 정면도이고,

도 2는 도 1은 본 발명에 따른 이중창호 태양열 집열기의 배면도이고,

도 3은 도 1의 일측 부분단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2: 내측 저철분강화유리

3: 외측 저철분강화유리

5: 태양열집열장치

21: 반사체

50: 열매체순환튜브

53: 실내향 흡열판

54: 실외향 흡열판

Claims (2)

1. 창틀(200)에 내,외기측으로 각기 배치되는 내,외측 저철분강화유리(2,3)와;

   상기 내,외측 저철분강화유리(2,3)의 사이에 배치되고, 열매체의 순환통로를 제공하는 열매체순환튜브(50)와, 상기 열매체순환튜브(50)에 접합되어 태양열을 흡수하는 실내향 흡열판(53) 및 실외향 흡열판(54)을 갖는 태양열집열장치(5)와;

   상기 내측 저철분강화유리(2)의 내면에 부착되어 상기 태양열집열장치(5)로 태양광을 반사시키는 반사체(21)와;

   상기 내측 저철분강화유리(2)에 인접하여 대향되게 배치되고, 단파의 태양복사광선을 투과시키고 내부 장파복사는 반사시키는 저방사 코팅유리(6)를 포함하되,

   상기 태양열집열장치(5)의 실외향 흡열판(54)은 35°~38°의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 이중창호 태양열 집열기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 태양열집열장치(5)의 실내향 흡열판(53) 및 실외향 흡열판(54)은 열매체순환튜브(50)에 솔드링 접합용제를 통하여 접합된 것을 특징으로 하는 이중창호 태양열 집열기.

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