KR100906199B1 - One pump hot water supply system using solar heat - Google Patents

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Abstract

A hot-water supply single pump system using solar energy is provided to prevent air generation due to using existing heat medium because the water is automatically supplied in case of water rack. A hot-water supply single pump system using solar energy comprises a heat collector(20) which collects solar energy and uses water as a thermal medium; a thermal energy storage tank(25) which stores the water heated in the heat collector; a pump(15) which is installed between the outlet of the thermal energy storage tank and the heat collector and circulates the water; a main loop(3) which connects the collector, the thermal energy storage tank, and the pump; and a sub loop(5) which connects the thermal energy storage tank and the outlet of the pump.

Description

태양열을 이용한 온수 공급 단일 펌프 시스템{One Pump hot water supply system using solar heat}One Pump hot water supply system using solar heat}
본 발명은 태양열을 이용한 온수 공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 온수의 공급을 위한 시스템의 구조를 간단화하고, 물을 열매체로 사용하는 집열기를 사용함으로써, 태양에너지 사용의 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hot water supply system using solar heat, and more particularly, to simplify the structure of the system for supplying hot water and to improve the efficiency of solar energy use by using a collector using water as a heat medium. The present invention relates to a hot water supply system using solar heat.
태양열 시스템은 태양으로부터 입사되는 열을 축열한 후 필요한 시기에 난방 또는 급탕에 이용함으로써, 상당한 에너지 절감을 실현할 수 있는 대표적인 대체에너지 장치이다. The solar system is a representative alternative energy device that can realize significant energy savings by regenerating heat incident from the sun and using it for heating or hot water at a necessary time.
이러한 태양열 시스템에 가장 적용가능성이 높은 분야는 온수 급탕 시스템이다. 이는 온수 급탕에서 요구되는 적정 온도의 수준이 정도의 40~60℃ 저온이므로, 태양열 시스템에서 사용하는 집열기의 구조가 단순하고 비교적 저가로 제작할 수 있어 생산 및 설치에 있어서 경제성이 높다. 또한, 온수 급탕이 항상 저온의 온수(40~60℃)를 가열하므로, 평균 집열온도가 그다지 높아지지 않더라도 그만큼의 에너지 절약을 할 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 온수 급탕 부하는 1년 내내 필요하고, 다른 태양열 시설, 예를 들어, 냉난방보다 시설의 사용 시간이나 이용률보다 높으며, 설치 및 조작이 단순하다는 장점도 있다. The most applicable field for such solar system is hot water hot water supply system. This is because the temperature of the appropriate temperature required in the hot water hot water supply is about 40 ~ 60 ℃ low temperature, the structure of the collector used in the solar system is simple and can be manufactured at a relatively low cost, high economical in production and installation. In addition, since hot water hot water always heats low temperature hot water (40 to 60 ° C.), there is an advantage in that energy saving can be achieved even if the average heat collecting temperature is not so high. In addition, the hot water hot water load is required all year round, higher than the use time or utilization rate of the facility than other solar facilities, for example, heating and cooling, and has the advantage of simple installation and operation.
그러나, 기존에 개발된 태양열을 이용한 온수 급탕 시스템은 온수급탕뿐만 아니라 난방기능도 갖고 있으므로, 온수급탕과 난방을 복합적으로 실현하기 위해서는 여러 가지 문제점이 있다. 예를 들어, 온수급탕에 비해 난방을 공급하는 데 있어서는 안정적이고 신뢰성 있는 열공급이 매우 중요하기 때문에, 기존의 온수급탕시스템으로는 난방 겸용으로 실현하는 데는 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여, 온수 급탕 시스템을 복잡하게 구성하고 있으며, 이로 인해, 온수급탕 시스템의 안정성 및 효율성이 저하될 뿐만 아니라, 비용이 급격히 증가되어 온수급탕 시스템의 보급화 및 개발을 극도로 위축시키는 결과를 낳게 되었다. 또한, 기존의 태양열을 이용한 온수 급탕 시스템의 비효율적 구조로 인해 장치가 복잡해지고 부피가 커짐에 따라, 공간을 많이 차지하게 된다. However, the previously developed hot water hot water supply system using solar heat has a heating function as well as hot water hot water supply, there are a number of problems to realize a combination of hot water hot water and heating. For example, since stable and reliable heat supply is very important in supplying heating as compared to hot water supply, there is a limit to the existing hot water supply system that can be combined with heating. In order to overcome this problem, the hot water hot water supply system is complicatedly configured, and as a result, the stability and efficiency of the hot water hot water supply system is not only deteriorated, but the cost is rapidly increased, resulting in the extreme disintegration and development of the hot water hot water supply system. It was born. In addition, due to the inefficient structure of the hot water hot water supply system using the conventional solar heat, as the device becomes complicated and bulky, it takes up a lot of space.
뿐만 아니라, 온수 급탕 시스템의 정전, 열매체액의 누설, 전기제어장치의 고장 등이 발생할 경우, 열매체액의 배관 내부에 에어가 발생하게 되고, 발생한 에어가 집열기의 상부 측에 위치하는 배관의 내부에 정체되어 열매체액의 원활한 순환이 매우 힘들게 되는 문제점이 발생하였다. 이러한 에어를 제거하기 위해서는, 집열기가 설치된 건물의 옥상으로 작업자가 직접 올라가 에어밸브를 개방시켜야 하므로, 번거롭다는 단점이 있었다. 뿐만 아니라, 에어를 제때에 제거하지 못했을 경우에는 배관 내부를 유동하는 열매체액의 수축과 팽창이 반복되면서 집열기와 연결된 배관이 파열되는 심각한 문제점이 발생하였다. In addition, in the event of a power outage of the hot water hot water supply system, leakage of the thermal fluid, or failure of the electric control device, air is generated inside the piping of the thermal fluid, and the generated air is inside the piping located at the upper side of the collector. Stagnation caused a problem that the smooth circulation of the thermal fluid was very difficult. In order to remove such air, a worker has to climb directly to the roof of a building in which a collector is installed, and open an air valve. In addition, when the air could not be removed in a timely manner, a serious problem occurred that the pipe connected to the collector was ruptured as the heat medium liquid flowing in the pipe was repeatedly contracted and expanded.
또한, 기존의 태양열을 이용한 보일러시스템은 집열된 태양열을 축열탱크에 저장시 온도성층화 구조의 저하로 반복적인 난방순환력 및 냉수인입압력에 의해 축열탱크에 저장된 온수가 저온과 고온으로 불완전하게 분리되는 구조를 가졌다. 이와 같은 구조로 인하여, 우천, 겨울, 야간 등 태양열에 의해 가열이 안 되었을 경우, 보조열원을 사용하여 축열탱크 내의 물을 가열하게 되는데, 이때 축열탱크에 저장된 온수 전체를 가열하여야 하므로, 온수가열의 응답성이 늦고 보조열원의 소모율이 높다. 뿐만 아니라, 보조열원에 의하여 축열탱크 내부의 온수를 일정 온도이상으로 가열시켜야 하므로, 집열효율이 저하되어 태양열을 충분히 흡수할 수 없게 되는 문제점을 안고 있다. In addition, the conventional boiler system using solar heat is incomplete separation of hot water stored in the heat storage tank by low temperature and high temperature due to repeated heating circulation and cold water inlet pressure due to the degradation of the temperature stratification structure when storing the collected solar heat in the heat storage tank. Had structure. Due to such a structure, when it is not heated by solar heat such as rainy weather, winter or night, the auxiliary heat source is used to heat the water in the heat storage tank. At this time, the whole hot water stored in the heat storage tank must be heated, Responsiveness is slow and consumption rate of auxiliary heat source is high. In addition, since the hot water inside the heat storage tank must be heated to a predetermined temperature or more by the auxiliary heat source, the heat collection efficiency is lowered, and thus there is a problem in that the solar heat cannot be sufficiently absorbed.
본 발명의 목적은, 연료비용을 절감하고, 열매체액의 사용시 에어의 발생이나 이로 인한 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템의 구조가 간단화하여 비용을 절감할 수 있도록 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a hot water supply using solar heat to reduce fuel costs, to prevent the generation of air or problems caused by the use of thermal fluid, as well as to simplify the structure of the system to reduce the cost To provide a system.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양열을 이용한 온수 공급 시스템은, 태양열을 집열하며 물을 열매체로 사용하는 집열기; 상기 집열기에서 가열된 물을 저장하는 축열탱크; 상기 축열탱크의 출구와 상기 집열기 사이에 설치되어 물을 순환시키는 펌프; 및, 상기 집열기, 축열탱크, 펌프를 연결하는 메인 루프와, 상기 축열탱크와 상기 펌프의 출구를 바이패스하여 연결하며 온수공급용 배출장치가 설치된 서브 루프를 포함하는 것을 특징으로 한다. Hot water supply system using solar heat according to the present invention for achieving the above object, a collector for collecting solar heat and using water as a heat medium; A heat storage tank for storing the water heated in the collector; A pump installed between the outlet of the heat storage tank and the collector to circulate water; And a sub-loop connecting the heat collector, the heat storage tank, and the pump, and a bypass loop connected to the heat storage tank and the outlet of the pump and having a discharge device for supplying hot water.
상기 축열탱크로 외부로부터 물을 제공하기 위한 시수공급관과, 상기 시수공급관에 설치되어 상기 축열탱크로 물을 제공하기 위해 턴온되는 시수제어밸브를 포함할 수 있다. It may include a water supply pipe for supplying water from the outside to the heat storage tank, and a time control valve installed in the water supply pipe and turned on to provide water to the heat storage tank.
상기 서브 루프에는 상기 온수공급용 배출장치와 상기 축열탱크 사이에 온수의 순환을 위한 온수순환밸브가 설치될 수 있다. The sub-loop may be provided with a hot water circulation valve for circulation of hot water between the hot water supply discharge device and the heat storage tank.
상기 메인 루프에는 상기 펌프와 상기 집열기 사이에 상기 집열기로 물을 공급하기 위한 시수공급밸브가 설치될 수 있다. The main loop may be provided with a water supply valve for supplying water to the collector between the pump and the collector.
상기 축열탱크 내에는 상기 축열탱크 내의 물을 가열하기 위한 히터가 설치될 수 있다. A heater for heating water in the heat storage tank may be installed in the heat storage tank.
상기 축열탱크 내의 하부에는 상기 축열탱크 내의 물의 위치를 측정하기 위한 압력센서가 설치될 수 있다. A pressure sensor for measuring a position of water in the heat storage tank may be installed at a lower portion of the heat storage tank.
상기 펌프, 상기 시수제어밸브, 상기 온수순환밸브, 상기 시수공급밸브, 상기 히터의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. The pump, the time control valve, the hot water circulation valve, the water supply valve may further include a control unit for controlling the operation of the heater.
상기 제어부는, 상기 집열기의 출구측 온도와 상기 서브루프의 축열탱크에 인접한 영역의 온도의 차이가 소정 이상이면, 상기 시수공급밸브를 개방하고 상기 펌프를 가동시킬 수 있다. The controller may open the water supply valve and operate the pump when a difference between an outlet temperature of the collector and a temperature of a region adjacent to the heat storage tank of the sub-loop is a predetermined value or more.
상기 제어부는, 상기 집열기의 입구측 온도가 일정 이하이면, 상기 시수공급밸브를 개방하고 상기 펌프를 가동시킬 수 있다. The controller may open the time water supply valve and operate the pump when the temperature at the inlet side of the collector is lower than or equal to a certain level.
상기 제어부는, 상기 서브 루프의 온도가 미리 설정된 온수온도 이하이면, 상기 온수순환밸브와 상기 시수공급밸브를 개방하고 상기 펌프를 가동시킬 수 있다. The controller may open the hot water circulation valve and the time water supply valve and operate the pump when the temperature of the sub loop is equal to or less than a preset hot water temperature.
상기 제어부는 상기 압력센서에 의한 압력이 미리 설정된 일정 이하이면, 상기 시수제어밸브를 개방하고 상기 펌프를 가동시킬 수 있다. The control unit may open the time control valve and operate the pump when the pressure by the pressure sensor is equal to or less than a predetermined schedule.
상기 제어부는 상기 축열탱크의 출구측 온도가 일정 이하이면, 상기 히터를 작동시킬 수 있다. The control unit may operate the heater when the outlet side temperature of the heat storage tank is below a certain level.
상기 제어부는 외부로부터의 사용자 선택에 따라 상기 히터를 작동시킬 수 있다. The controller may operate the heater according to a user's selection from the outside.
상기 집열기는 외관과 내관을 갖는 이중관 형태로 형성되며, 상기 외관과 상기 내관 사이의 공간은 진공으로 형성되고, 상기 내관 내에는 물이 유동하는 것이 바람직하다. The collector is formed in the form of a double tube having an outer tube and an inner tube, and the space between the outer tube and the inner tube is formed in a vacuum, and water flows in the inner tube.
본 발명에 의한 온수 공급 시스템은, 수관형 또는 히트파이프형 집열기를 사용함에 따라 시스템의 효율이 향상되어 히터의 의존도를 낮출 수 있으므로, 연료비용을 절감할 수 있다. 그리고 열매체액으로 물을 사용하고 물의 부족시에는 물이 자동적으로 공급되도록 함으로써, 기존에 열매체액의 사용시 에어의 발생이나 이로 인한 문제점을 원천적으로 방지할 수 있다. The hot water supply system according to the present invention can improve the efficiency of the system by using a water pipe-type or heat pipe-type collector, thereby reducing the dependence of the heater, thereby reducing fuel costs. And by using water as the heat medium liquid and water is automatically supplied when there is a lack of water, it is possible to fundamentally prevent the generation or problems caused by air when using the heat medium liquid.
뿐만 아니라, 본 온수 공급 시스템은 난방기능을 제거하고 온수 공급에 중점을 두어 시스템을 설계함에 따라, 펌프를 하나만 사용하여 시스템의 구조가 간단해져, 원가가 절감되고, 설치가 간편하여 설치비나 인건비를 절감할 수 있다. 또한, 집열기의 유입측 온도가 일정 이하인 경우에는 온수를 순환시킴으로써, 집열기가 동파할 염려가 없다. In addition, the hot water supply system is designed to remove the heating function and to focus on hot water supply, simplifying the structure of the system using only one pump, reducing the cost, and simplifying the installation. Can be saved. In addition, when the inflow side temperature of the collector is below a certain level, there is no fear that the collector will freeze by circulating hot water.
이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings as follows.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고 려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. And the following terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user, the operator, etc. Accordingly, the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. something to do.
도 1은 본 발명에 따른 태양열을 이용한 온수 공급 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a hot water supply system using solar heat according to the present invention.
본 온수 공급 시스템(1)은, 집열기를 통해 물을 가열하는 메인루프(3)와, 온수를 공급하기 위한 서브루프(5)와, 외부로부터 물을 공급받기 위한 시수공급루프(7)로 이루어지며, 메인루프(3)와 서브루프(5)에는 집열기(20), 축열탱크(25), 펌프(15), 복수의 밸브(31,32,33), 온수공급용 배출장치(50) 등이 설치되어 있고, 제어부(10)에 의해 그 작동이 제어된다. The hot water supply system 1 includes a main loop 3 for heating water through a collector, a sub-loop 5 for supplying hot water, and a time water supply loop 7 for receiving water from the outside. The main loop 3 and the sub-loop 5 include a collector 20, a heat storage tank 25, a pump 15, a plurality of valves 31, 32, 33, a discharge device 50 for supplying hot water, and the like. Is provided, and the operation | movement is controlled by the control part 10. FIG.
메인루프(3) 상에는 집열기(20), 축열탱크(25), 펌프(15), 시수공급밸브(31), 한 쌍의 온도센서(41,42)가 설치되어 있다. On the main loop 3, a collector 20, a heat storage tank 25, a pump 15, a time water supply valve 31, and a pair of temperature sensors 41 and 42 are provided.
집열기(20)는 태양열을 집열하여 열매체를 가열하며, 태양열을 집열할 수 있도록 외부에 설치된다. 다양한 형태의 집열기(20)가 사용될 수 있으나, 본 실시예에서는 수관형 집열기와, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 히트 파이프(Heat-Pipe)형 집열기(20)가 사용될 수 있다. 수관형 집열기와 히트파이프형 집열기(20)는, 모두 외관(21)과 내관(22)이 유리관으로 형성된 이중관 형태로 제작되며, 외관(21)과 내관(22) 사이의 공간은 진공으로 형성하고 내관(22) 내에는 열매체인 물이 유동하도록 한다. 다만 히트파이프형 집열기(20)는 내관(22) 내에 히트파이프(23)가 설치된다는 점이 수관형 집열기(20)와 상이하다. The collector 20 collects solar heat to heat the heat medium, and is installed outside to collect solar heat. Various types of collectors 20 may be used, but in this embodiment, a water pipe collector and a heat pipe type collector 20 as shown in FIGS. 2 and 3 may be used. The water pipe type collector and the heat pipe type collector 20 are both manufactured in the form of a double tube in which the exterior 21 and the inner tube 22 are formed of glass tubes, and the space between the exterior 21 and the inner tube 22 is formed in a vacuum. The inner tube 22 allows water, which is a heat medium, to flow. However, the heat pipe type collector 20 is different from the water pipe type collector 20 in that the heat pipe 23 is installed in the inner tube 22.
이러한 집열기(20)는 집열된 열이 물로 직접 전달되어 축열되고, 물이 순환 하면서 온수를 공급하기 때문에 온수 급탕에 효율적으로 적용할 수 있다. 실제 산업기술평가원에서 본 집열기(20)와 기존의 평판형 집열기의 성능을 비교한 결과, 본 집열기(20)가 기존의 평판형 집열기에 비해 축열탱크(25)의 태양열 취득열량과 온수 급탕 부하가 각각 8.4%, 6.6% 높으며, 히터에 의해 공급되는 열량은 7.0% 낮다. 이에 따라, 본 집열기(20)를 사용할 경우, 기존의 평판형 집열기에 비해 화석연료나 전기의 소비량을 상당히 절감할 수 있다. The collector 20 is directly stored in the collected heat is transferred to the water to be regenerated, it can be efficiently applied to the hot water hot water supply because the water is supplied to the hot water circulating. As a result of comparing the performance of the collector 20 and the conventional flat collector at the Industrial Technology Evaluation Institute, the solar collector 20 and the hot water hot water load of the heat storage tank 25 were compared with the conventional flat collector. 8.4% and 6.6% higher, respectively, and the heat supplied by the heater is 7.0% lower. Accordingly, when using the present collector 20, it is possible to significantly reduce the consumption of fossil fuel or electricity compared to the conventional flat collector.
축열탱크(25)는, 집열기(20)의 후단에 설치되어 집열기(20)에서 가열된 물을 저장하며, 축열탱크(25) 내에는 히터(30)와 압력센서(40)가 설치되어 있다. 히터(30)는 집열기(20)를 통해 충분히 물을 가열하지 못하는 경우, 예를 들어, 밤이나 날씨가 흐린 날의 경우, 물을 가열하기 위해 사용된다. 압력센서(40)는 축열탱크(25)내의 하부영역에 설치되며, 수압을 감지하여 축열탱크(25)내에 물의 양을 판단할 수 있도록 한다. The heat storage tank 25 is installed at the rear end of the heat collector 20 to store the water heated in the heat collector 20, and the heater 30 and the pressure sensor 40 are installed in the heat storage tank 25. The heater 30 is used to heat the water when the water is not sufficiently heated through the collector 20, for example, at night or in a cloudy day. The pressure sensor 40 is installed in the lower region of the heat storage tank 25, and detects the water pressure to determine the amount of water in the heat storage tank 25.
펌프(15)는 축열탱크(25)의 출구와 집열기(20) 사이에 설치되며, 메인루프(3), 서브루프(5), 시수공급루프(7)에서 물을 순환시킬 필요가 있을 때 작동된다. 예를 들어, 집열기(20)를 통해 가열된 물을 순환시킬 때, 시수공급루프(7)를 통해 축열탱크(25)로 물을 공급할 때, 집열기(20)가 동파 위험이 있을 때, 펌프(15)가 작동된다. 펌프(15)의 작동을 위한 상세한 조건은 후술하기로 한다. The pump 15 is installed between the outlet of the heat storage tank 25 and the collector 20, and is operated when it is necessary to circulate water in the main loop 3, the sub-loop 5, and the time water supply loop 7. do. For example, when circulating the heated water through the collector 20, when supplying water to the heat storage tank 25 through the water supply loop 7, when the collector 20 is in danger of freezing, the pump ( 15) is activated. Detailed conditions for the operation of the pump 15 will be described later.
펌프(15)와 집열기(20) 사이에는 집열기(20)로 시수를 공급하기 위한 시수공급밸브(31)가 설치되어 있다. 그리고, 집열기(20)의 유입구와 유출구에 인접한 영역에는 각각 유입온도센서(42)와 유출온도센서(41)가 설치되어 집열기(20)로 유입 되는 시수의 온도와 집열기(20)에서 가열된 온수의 온도를 측정한다. Between the pump 15 and the collector 20, a time water supply valve 31 for supplying water to the collector 20 is provided. In addition, an inlet temperature sensor 42 and an outlet temperature sensor 41 are installed in regions adjacent to the inlet and the outlet of the collector 20, respectively, and the temperature of the water flowing into the collector 20 and the hot water heated by the collector 20. Measure the temperature.
서브루프(5)는 축열탱크(25)와 펌프(15)의 후단을 연결하도록 형성되며, 서브루프(5)에는 사용자에게 온수를 공급하기 위한 온수공급용 배출장치(50)가 형성되어 있다. 그리고 축열탱크(25)와 인접한 영역의 서브루프(5)에는 온수의 온도에 따라 온수를 순환시키기 위한 온수순환밸브(33)가 설치되어 있다. 온수순환밸브(33)의 전단에는 축열탱크(25)로부터 배출된 온수의 온도를 측정하기 위한 제1온수센서(43)가 설치되어 있고, 온수순환밸브(33)의 후단에는 서브루프(5)내의 온수의 온도를 측정하기 위한 제2온수센서(44)가 설치되어 있다. The sub-loop 5 is formed to connect the rear end of the heat storage tank 25 and the pump 15, the sub-loop 5 is formed with a discharge device 50 for supplying hot water for supplying hot water to the user. The hot water circulation valve 33 for circulating the hot water in accordance with the temperature of the hot water is installed in the sub-loop 5 in the region adjacent to the heat storage tank 25. The first hot water sensor 43 for measuring the temperature of the hot water discharged from the heat storage tank 25 is provided at the front end of the hot water circulation valve 33, and the sub-loop 5 at the rear end of the hot water circulation valve 33. A second hot water sensor 44 for measuring the temperature of hot water therein is provided.
시수공급루프(7)는, 축열탱크(25)와 외부의 시수공급원을 연결하는 시수공급관(8)과, 시수공급관(8)에 설치되어 축열탱크(25)로 시수를 제공하기 위한 시수제어밸브(32)를 포함한다. The time water supply loop 7 includes a time water supply pipe 8 connecting the heat storage tank 25 and an external water supply source, and a time water control valve installed in the time water supply pipe 8 to provide water to the heat storage tank 25. And (32).
한편, 제어부(10)는 유입온도센서(42), 유출온도센서(41), 제1온수센서(43), 및 제2온수센서(44)로부터 메인루프(3)와 서브루프(5) 상의 각 지점에 대한 온도에 대한 정보를 제공받고, 압력센서(40)로부터 축열탱크(25) 내의 수압에 대한 정보를 제공받아 축열탱크(25)내의 온수의 양을 판단한다. 그리고 제어부(10)는 각 온도센서와 압력센서(40)로부터 제공된 정보에 기초하여 시수제어밸브(32), 온수순환밸브(33), 시수공급밸브(31), 히터(30)의 동작을 제어한다. On the other hand, the controller 10 is on the main loop 3 and the sub-loop 5 from the inlet temperature sensor 42, the outlet temperature sensor 41, the first hot water sensor 43, and the second hot water sensor 44. Received information on the temperature for each point, and receives the information on the water pressure in the heat storage tank 25 from the pressure sensor 40 to determine the amount of hot water in the heat storage tank (25). The controller 10 controls the operation of the time water control valve 32, the hot water circulation valve 33, the time water supply valve 31, and the heater 30 based on the information provided from each temperature sensor and the pressure sensor 40. do.
제어부(10)는, 유출온도센서(41)와 제1온수센서(43) 사이의 온도차가 일정 이상, 바람직하게는 7℃ 이상이면, 즉 집열기(20)에서 가열되어 유출된 온수의 온도와, 서브루프(5)의 온수순환밸브(33) 이전에 수용된 온수의 온도가 7℃ 이상이 면, 집열기(20)에서 가열된 온수를 축열탱크(25)와 서브루프(5)로 제공하기 위해 펌프(15)를 가동시키는 동시에 온수순환밸브(33)와 시수공급밸브(31)를 개방시킨다. 그러면, 집열기(20)에서 가열된 물이 축열탱크(25)를 통해 서브루프(5)와 메인루프(3)로 공급된다. 이러한 과정을 통해 서브루프(5) 내의 물의 온도가 상승하고, 유출온도센서(41)와 제1온수센서(43)에서 측정한 온도의 차이가 3℃ 이하로 저하되면, 제어부(10)는 펌프(15)의 가동을 중단시키고 온수순환밸브(33)와 시수공급밸브(31)를 차단한다. The control unit 10, if the temperature difference between the outflow temperature sensor 41 and the first hot water sensor 43 is a predetermined or more, preferably 7 ℃ or more, that is, the temperature of the hot water heated and discharged from the collector 20, If the temperature of the hot water received before the hot water circulation valve 33 of the sub-loop 5 is 7 ° C. or more, a pump for providing hot water heated in the collector 20 to the heat storage tank 25 and the sub-loop 5. (15) is actuated and the hot water circulation valve 33 and the time water supply valve 31 are opened. Then, the water heated in the collector 20 is supplied to the sub-loop 5 and the main loop 3 through the heat storage tank 25. If the temperature of the water in the sub-loop (5) increases through this process, and the difference between the temperature measured by the outflow temperature sensor 41 and the first hot water sensor 43 is lowered to 3 ° C or less, the control unit 10 pumps (15) is stopped and the hot water circulation valve 33 and the time water supply valve 31 are shut off.
제어부(10)는, 유입온도센서(42)로부터 측정된 집열기(20)의 입구측 온도가 일정 온도, 예를 들어, 3 ~ 5℃ 이하이면, 실외에 설치된 집열기(20)가 동파될 염려가 있다고 판단하고, 동파방지를 위해 온수를 공급한다. 이를 위해, 제어부(10)는 시수공급밸브(31)를 개방하고 펌프(15)를 가동시킴으로써, 메인루프(3) 내에서 물이 순환하도록 한다. If the inlet side temperature of the collector 20 measured by the inflow temperature sensor 42 is a predetermined temperature, for example, 3 to 5 ° C. or less, the controller 10 may freeze the collector 20 installed outdoors. If so, supply hot water to prevent freezing. To this end, the controller 10 opens the time water supply valve 31 and operates the pump 15 so that the water circulates in the main loop 3.
제어부(10)는 유출온도센서(41)에 의해 측정된 축열탱크(25)의 입구측, 즉 축열탱크(25)의 상부의 물 온도가 미리 설정된 일정 이하이면, 제어부(10)는 축열탱크(25) 내의 물의 온도가 낮다고 판단하고, 축열탱크(25) 내의 히터(30)를 가동시켜 물의 온도를 상승시킨다. The control unit 10 is the inlet side of the heat storage tank 25 measured by the outlet temperature sensor 41, that is, if the water temperature of the upper portion of the heat storage tank 25 is less than a predetermined schedule, the control unit 10 is the heat storage tank ( It is judged that the temperature of the water in 25 is low, and the heater 30 in the heat storage tank 25 is operated to raise the temperature of the water.
제어부(10)는, 제2온수센서(44)에 의해 측정된 서브루프(5)의 온도가 미리 설정된 온수온도 이하이면, 예를 들어, 20℃ 이하이면, 온수순환밸브(33)를 개방하고 펌프(15)를 가동시킨다. 이에 따라, 축열탱크(25)로부터의 온수가 서브루프(5)로 제공되어 서브루프(5)의 온도가 상승된다. The controller 10 opens the hot water circulation valve 33 when the temperature of the sub-loop 5 measured by the second hot water sensor 44 is equal to or less than the preset hot water temperature, for example, 20 ° C. or less. Start the pump 15. Accordingly, hot water from the heat storage tank 25 is provided to the subloop 5 so that the temperature of the subloop 5 is raised.
제어부(10)는, 압력센서(40)에 의한 압력이 미리 설정된 일정 이하이면, 축열탱크(25)에 저장된 물의 양이 충분하지 않다고 판단하고, 시수제어밸브(32)를 개방하고 펌프(15)를 가동시켜 외부의 시수공급원으로부터 시수가 축열탱크(25)로 공급되도록 한다. 제어부(10)는 압력센서(40)에 의해 축열탱크(25)에 일정 이상의 물이 수용되었다고 판단되면, 펌프(15)의 가동을 중단시키고 시수제어밸브(32)를 차단한다. The controller 10 determines that the amount of water stored in the heat storage tank 25 is not sufficient if the pressure by the pressure sensor 40 is less than or equal to a predetermined schedule, and opens the time control valve 32 to open the pump 15. It is operated to allow the water to be supplied to the heat storage tank 25 from the external water supply source. If it is determined by the pressure sensor 40 that the predetermined temperature or more water is received in the heat storage tank 25, the control unit 10 stops the operation of the pump 15 and blocks the time control valve 32.
한편, 제어부(10)는 외부의 조작부로부터 사용자가 온수의 온도를 상승시키기 위한 버튼을 선택하면, 축열탱크(25) 내의 수온에 상관없이 히터(30)를 작동시킨다. On the other hand, when the user selects a button for raising the temperature of the hot water from the external operation unit, the control unit 10 operates the heater 30 regardless of the water temperature in the heat storage tank 25.
이러한 구성에 의한 태양열을 이용한 온수공급 시스템(1)의 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the hot water supply system 1 using the solar heat by such a configuration in detail as follows.
유출온도센서(41)와 제1온수센서(43) 사이의 온도차가 7℃ 이상이면, 제어부(10)는 온수순환밸브(33)와 시수공급밸브(31)를 개방시키고, 펌프(15)를 가동시키는 온차제어를 수행한다. 그러면, 도 1에 도시된 바와 같이, 집열기(20)에서 가열된 물이 축열탱크(25)를 통해 서브루프(5)와 메인루프(3)로 공급된다. 서브루프(5) 내의 물의 온도가 상승하여 유출온도센서(41)와 제1온수센서(43)에서 측정한 온도의 차이가 3℃ 이하로 저하되면, 제어부(10)는 펌프(15)의 가동을 중단시키고 온수순환밸브(33)와 시수공급밸브(31)를 차단한다. If the temperature difference between the outflow temperature sensor 41 and the first hot water sensor 43 is 7 ° C. or more, the controller 10 opens the hot water circulation valve 33 and the time water supply valve 31, and opens the pump 15. Carry out a warming control to start. Then, as shown in FIG. 1, the water heated in the collector 20 is supplied to the sub-loop 5 and the main loop 3 through the heat storage tank 25. When the temperature of the water in the sub-loop 5 rises and the difference between the temperature measured by the outflow temperature sensor 41 and the first hot water sensor 43 drops to 3 ° C. or less, the controller 10 operates the pump 15. Stop and cut off the hot water circulation valve 33 and the time water supply valve 31.
또한, 유입온도센서(42)로부터 측정된 집열기(20)의 입구측 온도가 3 ~ 5℃ 이하이면, 제어부(10)는 시수공급밸브(31)를 개방하고 펌프(15)를 가동시키는 방동 순환제어를 수행함으로써, 도 4에 화살표로 표시된 바와 같이, 메인루프(3) 내에서 물이 순환하도록 한다. In addition, when the inlet side temperature of the collector 20 measured from the inflow temperature sensor 42 is 3 to 5 ° C. or less, the control unit 10 opens an anti-rotation circulation for opening the water supply valve 31 and operating the pump 15. By performing the control, water is circulated in the main loop 3, as indicated by the arrow in FIG.
제2온수센서(44)에 의해 측정된 서브루프(5)의 온도가 20℃ 이하이면, 제어부(10)는 온수순환밸브(33)를 개방하고 펌프(15)를 가동시키는 관로순환제어를 수행한다. 이에 따라, 도 5에 화살표로 표시된 바와 같이, 축열탱크(25)로부터의 온수가 서브루프(5)로 제공되어 서브루프(5)의 온도가 상승된다. When the temperature of the sub-loop 5 measured by the second hot water sensor 44 is 20 ° C. or less, the controller 10 performs a pipeline circulation control to open the hot water circulation valve 33 and operate the pump 15. do. Accordingly, as indicated by the arrows in FIG. 5, hot water from the heat storage tank 25 is provided to the subloop 5 so that the temperature of the subloop 5 is raised.
압력센서(40)에 의한 압력이 미리 설정된 일정 이하이면, 제어부(10)는 시수제어밸브(32)를 개방하고 펌프(15)를 가동시켜 외부의 시수공급원으로부터 시수가 축열탱크(25)로 공급되도록 한다. When the pressure by the pressure sensor 40 is less than or equal to a predetermined schedule, the controller 10 opens the time control valve 32 and operates the pump 15 to supply the water to the heat storage tank 25 from an external time water supply source. Be sure to
유출온도센서(41)에 의해 측정된 축열탱크(25)의 상부의 물 온도가 미리 설정된 일정 이하이거나 외부로부터의 조작이 있으면, 제어부(10)는 축열탱크(25) 내의 히터(30)를 가동시켜 물의 온도를 상승시킨다. If the water temperature of the upper part of the heat storage tank 25 measured by the outflow temperature sensor 41 is equal to or less than a preset time or there is operation from the outside, the control unit 10 operates the heater 30 in the heat storage tank 25. Increase the temperature of the water.
도 1은 본 발명에 따른 태양열을 이용한 온수 공급 시스템에서 온차제어가 이루어질 때의 물의 흐름을 표시한 구성도, 1 is a block diagram showing the flow of water when the warm-water control is made in the hot water supply system using solar according to the present invention,
도 2는 도 1의 집열기의 정면도, 2 is a front view of the collector of FIG.
도 3은 도 2의 집열기의 일부 절취 측면도, 3 is a partially cutaway side view of the collector of FIG. 2, FIG.
도 4는 본 발명에 따른 태양열을 이용한 온수 공급 시스템에서 방동순환제어가 이루어질 때의 물의 흐름을 표시한 구성도, Figure 4 is a block diagram showing the flow of water when the anti-vibration circulation control is made in the hot water supply system using solar heat according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 태양열을 이용한 온수 공급 시스템에서 관로순환제어가 이루어질 때의 물의 흐름을 표시한 구성도이다. Figure 5 is a block diagram showing the flow of water when the pipeline circulation control in the hot water supply system using solar according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
1 : 온수 공급 시스템 3 : 메인루프 1: hot water supply system 3: main loop
5 : 서브루프 7 : 시수공급루프 5: sub-loop 7: time water supply loop
10 : 제어부 15 : 펌프10 control unit 15 pump
20 : 집열기 25 : 축열탱크 20: collector 25: heat storage tank
30 : 히터 31 : 시수공급밸브30: heater 31: time water supply valve
32 : 시수제어밸브 33 : 온수순환밸브32: time control valve 33: hot water circulation valve
40 : 압력센서 41 : 유출온도센서40: pressure sensor 41: outflow temperature sensor
42 : 유입온도센서 43 : 제1온수센서42: inlet temperature sensor 43: first hot water sensor
44 : 제2온수센서44: second hot water sensor

Claims (14)

  1. 태양열을 집열하며 물을 열매체로 사용하는 집열기(20); A collector 20 for collecting solar heat and using water as a heat medium;
    상기 집열기(20)에서 가열된 물을 저장하는 축열탱크(25); A heat storage tank 25 for storing the water heated in the collector 20;
    상기 축열탱크(25)의 출구와 상기 집열기(20) 사이에 설치되어 물을 순환시키는 펌프(15); 및, A pump 15 installed between the outlet of the heat storage tank 25 and the collector 20 to circulate water; And,
    상기 집열기(20), 축열탱크(25), 펌프(15)를 연결하는 메인 루프(3)와, 상기 축열탱크(25)와 상기 펌프의 출구를 바이패스하여 연결하며 온수공급용 배출장치(50)가 설치된 서브 루프(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The main loop (3) connecting the collector (20), the heat storage tank (25), the pump (15), and bypasses the outlet of the heat storage tank (25) and the pump and discharge device for hot water supply (50). Hot water supply system using solar heat, characterized in that it comprises a sub-loop (5) is installed.
  2. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 축열탱크(25)로 외부로부터 물을 제공하기 위한 시수공급관(7)과, 상기 시수공급관(7)에 설치되어 상기 축열탱크(25)로 물을 제공하기 위해 턴온되는 시수제어밸브(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). A time water supply pipe 7 for supplying water from the outside to the heat storage tank 25, and a time water control valve 32 installed in the time water supply pipe 7 and turned on to provide water to the heat storage tank 25. Hot water supply system using solar heat, characterized in that it comprises a (1).
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 서브 루프(5)에는 상기 온수공급용 배출장치(50)와 상기 축열탱크(25) 사이에 온수의 순환을 위한 온수순환밸브(33)가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The sub-loop 5 is a hot water supply system using a solar heat, characterized in that the hot water circulation valve 33 for circulation of hot water between the discharge device for hot water supply 50 and the heat storage tank 25 is installed (1). ).
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 메인 루프(3)에는 상기 펌프(15)와 상기 집열기(20) 사이에 상기 집열기(20)로 물을 공급하기 위한 시수공급밸브(31)가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The main loop 3 is a hot water supply system using a solar heat, characterized in that the water supply valve 31 for supplying water to the collector 20 between the pump 15 and the collector 20 ( One).
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 축열탱크(25) 내에는 상기 축열탱크(25) 내의 물을 가열하기 위한 히터(30)가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The hot water supply system using solar heat, characterized in that the heat storage tank (25) is provided with a heater (30) for heating the water in the heat storage tank (25).
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 축열탱크(25) 내의 하부에는 상기 축열탱크(25) 내의 수압을 측정하기 위한 압력센서(40)가 설치된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The hot water supply system using solar heat, characterized in that the pressure sensor 40 for measuring the water pressure in the heat storage tank 25 is installed in the bottom of the heat storage tank (25).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6,
    상기 펌프(15), 상기 시수제어밸브(32), 상기 온수순환밸브(33), 상기 시수공급밸브(31), 상기 히터(30)의 동작을 제어하는 제어부(10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). And a control unit 10 for controlling the operation of the pump 15, the time water control valve 32, the hot water circulation valve 33, the time water supply valve 31, and the heater 30. Hot water supply system (1) using solar heat.
  8. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제어부(10)는, 상기 집열기(20)의 출구측 온도와 상기 서브루프(5)의 축열탱크(25)에 인접한 영역의 온도의 차이가 7℃ 이상이면, 상기 시수공급밸브(31)를 개방하고 상기 펌프(15)를 가동시키는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The control unit 10, when the difference between the temperature of the outlet side of the collector 20 and the temperature of the region adjacent to the heat storage tank 25 of the sub-loop 5 is 7 ℃ or more, the time water supply valve 31 Hot water supply system using solar heat, characterized in that for opening and operating the pump (15).
  9. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제어부(10)는, 상기 집열기(20)의 입구측 온도가 3~5℃ 이하면, 상기 시수공급밸브(31)를 개방하고 상기 펌프(15)를 가동시키는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The control unit 10, when the inlet side temperature of the collector 20 is 3 ~ 5 ℃ or less, hot water using solar heat, characterized in that to open the time water supply valve 31 and to operate the pump 15 Supply system (1).
  10. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제어부(10)는, 상기 서브 루프(5)의 온도가 미리 설정된 온수온도 이하이면, 상기 온수순환밸브(33)와 상기 시수공급밸브(31)를 개방하고 상기 펌프(15)를 가동시키는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The controller 10 opens the hot water circulation valve 33 and the time water supply valve 31 and operates the pump 15 when the temperature of the sub-loop 5 is equal to or less than a preset hot water temperature. Hot water supply system using the solar (1) characterized in.
  11. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제어부(10)는 상기 압력센서(40)에 의한 압력이 미리 설정된 일정 이하이면, 상기 시수제어밸브(32)를 개방하고 상기 펌프(15)를 가동시키는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The control unit 10 is a hot water supply system using the solar heat, characterized in that when the pressure by the pressure sensor 40 is less than a predetermined schedule, opening the time control valve 32 and operating the pump 15 (One).
  12. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제어부(10)는 상기 축열탱크(25)의 출구측 온도가 3~5℃이하면, 상기 히터(30)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The control unit (10) is a hot water supply system using solar heat, characterized in that for operating the heater (30) when the outlet side temperature of the heat storage tank (25) is less than 3 ~ 5 ℃.
  13. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 제어부(10)는 외부로부터의 사용자 선택에 따라 상기 히터(30)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The control unit (10) is a hot water supply system using solar heat, characterized in that for operating the heater (30) in accordance with user selection from the outside.
  14. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 집열기(20)는 외관과 내관을 갖는 이중관 형태로 형성되며, 상기 외관(21)과 상기 내관(22) 사이의 공간은 진공으로 형성되고, 상기 내관(22) 내에는 물이 유동하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 온수 공급 시스템(1). The collector 20 is formed in the form of a double tube having an outer tube and an inner tube, and the space between the outer tube 21 and the inner tube 22 is formed in a vacuum, and water flows in the inner tube 22. Hot water supply system (1) using solar heat.
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