KR100970344B1 - Solar energy system and control method thereof - Google Patents

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KR100970344B1 KR1020100007988A KR20100007988A KR100970344B1 KR 100970344 B1 KR100970344 B1 KR 100970344B1 KR 1020100007988 A KR1020100007988 A KR 1020100007988A KR 20100007988 A KR20100007988 A KR 20100007988A KR 100970344 B1 KR100970344 B1 KR 100970344B1
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박영하
강승균
김유식
오광화
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제주관광대학 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A solar energy system and a control method thereof are provided to improve the heat collecting efficiency by employing a Fresnel lens and to facilitate the installation of a heat absorbing tube. CONSTITUTION: A solar energy system comprises a condensing lens(256), a heat absorbing tube(255), and a solar collector. The condensing lens absorbs solar heat. The heat absorbing tube heats a thermal medium with the heat source collected by the condensing lens. The solar collector revolves along the locus of the sun. The heat absorbing tube is formed of a durable flexible tube which can bend freely.

Description

태양 에너지 시스템 및 그 제어방법{Solar Energy System and Control Method thereof}Solar energy system and control method

본 발명은 태양 에너지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양 에너지를 모아 흡열관을 순환하는 열매체를 가열시켜 난방 또는 온수를 사용할 수 있도록 하는 태양 에너지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a solar energy system and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a solar energy system and a method of controlling the same so that heating or hot water can be used by heating a heat medium circulating through an endothermic tube.

일반적으로 태양 에너지 시스템은 태양으로부터 입사되는 열을 축열한 후 필요한 시기에 난방 또는 급탕에 이용함으로써, 상당한 에너지 절감을 실현할 수 있는 대표적인 대체에너지 장치이다.In general, a solar energy 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 when necessary.

이러한 태양 에너지(태양열) 시스템에 가장 적용가능성이 높은 분야는 온수 공급 시스템이다. 온수 공급 시스템은 온수 탱크에서 요구되는 적정 온도의 수준이 40~60℃ 정도의 저온이므로, 태양열 시스템에서 사용하는 집열기의 구조가 단순하고, 비교적 저가로 제작할 수 있어 생산 및 설치에 있어서 경제성이 높다.The most applicable field for such solar energy (solar) system is hot water supply system. Hot water supply system is a low temperature of about 40 ~ 60 ℃ of the appropriate temperature required in the hot water tank, 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.

또한 온수 공급은 항상 저온의 온수(40~60℃)를 가열하므로, 평균 집열 온도가 그다지 높아지지 않더라도 그 만큼의 에너지 절약을 할 수 있다는 장점이 있다.In addition, hot water supply is always heating the low temperature hot water (40 ~ 60 ℃), even if the average heat collecting temperature is not so high, there is an advantage that can save the energy.

온수 공급 부하는 1년 내내 필요하고, 다른 태양열 시설 예를 들어, 냉난방 시설에 비하여 사용 시간이나 이용률이 훨씬 높으며, 설치 및 조작이 단순하다는 장점도 있다.Hot water supply loads are required throughout the year, compared to other solar installations, for example, heating and cooling facilities, with a much higher use time or utilization rate and the simpler installation and operation.

그러나 기존의 태양열을 이용한 온수 공급 시스템은 온수 공급뿐만 아니라 난방기능도 갖고 있으며, 온수 공급과 난방을 복합적으로 실현하기 위해서는 복잡한 구조로 이루어져 있다.However, the existing solar hot water supply system has not only hot water supply but also heating function, and has a complicated structure to realize a combination of hot water supply and heating.

예를 들어, 온수 공급에 비해 난방을 공급하는 데 있어서는 안정적이고 신뢰성 있는 열공급이 매우 중요하기 때문에, 기존의 온수 공급 시스템을 난방 겸용으로 사용하는 데에는 한계가 있었다.For example, there is a limit to using a conventional hot water supply system for heating because a stable and reliable heat supply is very important in supplying heating as compared to hot water supply.

이를 극복하기 위하여 온수 공급 시스템은 복잡하게 구성되어 있으며, 이로 인해 온수 공급 시스템의 안정성 및 효율성이 저하될 뿐만 아니라, 비용이 급격히 증가되어 온수 공급 시스템의 보급 및 개발이 활성화 되지 못하고 있었다.In order to overcome this problem, the hot water supply system is complicatedly configured. As a result, the stability and efficiency of the hot water supply system are not only deteriorated, but the cost is rapidly increased, and thus, the dissemination and development of the hot water supply system has not been activated.

또한 기존의 태양열을 이용한 온수 공급 시스템은 비효율적인 구조로 인해 장치가 복잡해지고 부피가 커짐에 따라 공간을 많이 차지하게 되어 있다.In addition, the existing solar hot water supply system takes up a lot of space as the device becomes complicated and bulky due to the inefficient structure.

온수 공급 시스템은 정전, 열매체의 누설, 전기제어장치의 고장 등이 발생할 경우 열매체의 배관 내부에 에어가 발생하게 되고, 발생된 에어가 집열기의 상부 측 배관 내부에 정체되어 있어 열매체의 원활한 순환이 이루어지지 않게 된다.In the hot water supply system, when a power failure, leakage of heat medium, or failure of the electric control device occurs, air is generated inside the heat medium pipe, and the generated air is stagnated inside the upper side pipe of the collector, so that the heat medium is smoothly circulated. You won't lose.

이러한 에어를 제거하기 위해서는 집열기가 설치된 건물의 옥상으로 작업자가 직접 올라가 에어밸브를 개방시켜 제거해야 되는 번거로움이 있었다.In order to remove such air, the worker had to go directly to the roof of the building in which the collector was installed and open the air valve to remove the air.

또 에어를 제때에 제거하지 못했을 경우에는 배관 내부를 유동하는 열매체의 수축과 팽창이 반복되면서 집열기와 연결된 배관이 파열되는 경우도 발생하게 된다.In addition, when air is not removed in a timely manner, the pipe connected to the collector is ruptured as the heat medium flowing in the pipe is repeatedly contracted and expanded.

또한 기존의 태양열을 이용한 보일러시스템은 집열된 태양열을 축열탱크 저장 시 온도의 성층화 구조로 인하여 반복적인 난방순환 및 냉수 인입압력에 의해 축열탱크에 저장된 온수가 저온과 고온으로 불완전하게 분리된다.In addition, in the conventional solar boiler system, hot water stored in the heat storage tank is incompletely separated into low temperature and high temperature by repeated heating cycle and cold water inlet pressure due to the stratified structure of temperature when the collected solar heat is stored in the heat storage tank.

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 가열해야 되므로, 온수가 가열 시간이 늦고 보조열원의 소모율이 높다.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, so that the hot water is heated. It is late and the consumption rate of auxiliary heat source is high.

아울러 보일러시스템은 보조열원에 의하여 축열탱크 내부의 온수를 일정 온도이상으로 가열시켜야 하므로, 집열효율이 저하되어 태양열을 충분히 흡수할 수 없게 되어 있었다.In addition, the boiler system has to heat the hot water in the heat storage tank by a secondary heat source to a predetermined temperature or more, so that the heat collection efficiency is lowered and cannot sufficiently absorb solar heat.

한편 대한민국 실용신안출원 제2001-2410호에 '태양추적 태양열 집열장치'이 게시되어 있으며, 이를 도1에 도시하였다.On the other hand, the Republic of Korea Utility Model Application No. 2001-2410 'sun tracking solar heat collector' is posted, which is shown in Figure 1.

도1에 도시된 바와 같이, 종래기술의 태양열 집열장치는 태양열을 집열하는 렌즈(1)와 렌즈의 초점거리에 맞춰 설치된 주름이 성형된 집열관(3)을 고정시켜주고 단열재로 열누출을 차단한 집열부 케이스(4)와 태양의 위치를 감지하기 위하여 외부 센서와 내부 센서를 갖춘 센서부(2)와 집열부 케이스(4)를 상하 조절해주는 감속모터(5)와 각나사볼트(9)와 너트(10)에 의해 높이 조절 되도록 설치되어 있다.As shown in FIG. 1, the solar heat collecting apparatus of the prior art fixes the lens 1 for collecting solar heat and the corrugated heat collecting tube 3 installed in accordance with the focal length of the lens and prevents heat leakage with an insulating material. In order to sense the blocked collector part 4 and the position of the sun, a sensor unit 2 having an external sensor and an internal sensor and a deceleration motor 5 and an angular screw bolt 9 that adjust the collector part case 4 up and down ) And the nut 10 is installed to adjust the height.

또 집열부 케이스(4)를 고정시켜주는 상부 프레임(7)을 좌우로 회전시키는 감속모터(6)와 체인기어(12)와 체인(11), 다수의 가이드 롤러(13)에 의하여 자유롭게 회전되도록 집열장치가 고정되는 하부 후레임(8)은 바닥에 앙카볼트(14)로 고정되며 중앙에 대기 시 위치설정용 캠(15)이 설치되어 있다.In addition, it is freely rotated by the reduction motor 6, the chain gear 12, the chain 11, a plurality of guide rollers 13 to rotate the upper frame (7) for fixing the heat collecting part case (4) left and right. The lower frame 8 to which the heat collecting device is fixed is fixed to the bottom by an anchor bolt 14, and at the center, a cam 15 for positioning is installed.

이와 같은 종래기술의 태양열 집열장치는 집열관이 동을 재질로 하는 동관(銅管)으로 이루어져 있고, 사다리꼴 분배 형태로 연결되도록 용접 또는 접합되어 있어 기온이 낮은 동절기 또는 혹한기와 같은 기간에 동파가 발생하는 문제점이 있었다.The solar collector of the prior art is made of copper tubes made of copper, and is welded or bonded to be connected in a trapezoidal distribution, so that freezing occurs during periods of low temperature, such as winter or cold. There was a problem.

이렇게 동관이 파손되는 문제점을 해결하기 위하여 동관 내부에 부동액을 넣어 열교환기를 거쳐 집열기에서 집열된 태양열원을 축열조에 축열하는 간접가열 방식으로도 사용되고 있으나, 열매체가 직접 가열되지 않고 간접가열 됨에 따라 열매체의 가열이 늦어짐을 물론 열원을 효율적으로 이용하지 못하게 되는 폐단이 있었다.In order to solve the problem that the copper tube is broken, it is also used as an indirect heating method in which an antifreeze is put inside the copper tube to heat the solar heat source collected from the heat collector through a heat exchanger, but the heat medium is not directly heated but indirectly heated. There have been closures in which the heating is delayed and of course the efficient use of heat sources.

또 열매체는 태양 열원에 의해 간접가열 됨에 따라 가열되는 시간이 늦어지게 됨은 물론 전열효율이 매우 낮아지게 되는 단점이 있었다.In addition, as the heat medium is indirectly heated by the solar heat source, the heating time is delayed and the heat transfer efficiency is very low.

또한 동관의 용접 부위가 균열이나 파열로 인한 부동액이 유출되는 경우가 발생되어 집열장치의 유지·보수 및 수리가 어렵게 되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that the antifreeze flows due to cracking or rupture of the welded portion of the copper pipe, which makes it difficult to maintain, repair, and repair the heat collecting device.

아울러 집열판의 투과체는 저철분 강화유리를 사용하여 제작되므로 강화유리의 제작 비용이 과다하게 소요되며, 중량이 무거워 이동이 불편할 뿐만 아니라 현장 가공이 불가능하여 미리 제작해야 되는 단점이 있었다.In addition, since the permeation body of the heat collecting plate is manufactured using low iron tempered glass, the production cost of the tempered glass is excessively consumed, and the weight is heavy, which makes it difficult to move, and it is impossible to perform on-site processing, which has a disadvantage in that it must be manufactured in advance.

이러한 저철분 강화유리는 집열장치의 파손이나 고장 등으로 인하여 철거하고자 하는 경우 별도의 폐기물 처리 과정을 거치게 되고, 이러한 폐기물 처리에 따른 비용 부담이 발생되는 문제점이 있었다.When the low iron tempered glass is to be dismantled due to breakage or breakdown of the heat collecting device, a separate waste treatment process is performed, and there is a problem in that a cost burden occurs due to such waste treatment.

또 부동액 및 강화유리는 환경을 오염시키는 환경오염원으로써 별도의 폐기 처리과정을 거쳐 폐기되어야 하므로 전문인력이나 업체에서 처리해야 되는 불편이 따르며, 다수의 소재가 일체로 이루어져 있어 건축물에 설치 시 설치 공간의 확보 및 건축물 미관을 해치게 되는 문제점이 있었다.
In addition, antifreeze and tempered glass are environmental pollutants that pollute the environment, so they must be disposed of through separate disposal processes, which requires inconvenience to be handled by professional personnel or companies. There was a problem in securing and aesthetics of the building.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양 에너지 시스템의 설치 및 운반, 유지보수, 수리 등이 용이한 태양 에너지 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a solar energy system that is easy to install and transport, maintenance, repair, etc. of the solar energy system.

본 발명의 다른 목적은 저렴한 비용으로 친환경 에너지를 이용할 수 있도록 하여 에너지 절약 및 온실가스를 줄이는 태양 에너지 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a solar energy system that can use environmentally friendly energy at a low cost to save energy and reduce greenhouse gases.

본 발명의 또 다른 목적은 흡열관의 재질을 스테인리스로 함으로써 동파가 이루어지지 않는 태양 에너지 시스템을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a solar energy system in which the endothermic tube is made of stainless steel by using a material of endothermic tube.

본 발명의 또 다른 목적은 프레스넬 렌즈를 사용함으로써 태양 에너지의 흡열 효율을 높인 태양 에너지 시스템을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a solar energy system having a high endothermic efficiency of solar energy by using a Fresnel lens.

본 발명의 또 다른 목적은 외부 온도에 따라 태양 에너지 시스템이 직접가열 또는 간접가열로 자동 전환되는 태양 에너지 시스템의 제어방법을 제공하는 데 있다.
Still another object of the present invention is to provide a control method of a solar energy system in which a solar energy system is automatically converted to direct heating or indirect heating according to an external temperature.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 태양 에너지 시스템은 태양광을 흡열하는 집광렌즈, 상기 집광렌즈에서 집광된 열원에 의해 열매체가 가열되는 흡열관, 상기 집광렌즈 및 흡열관이 태양의 궤적을 따라 회전되는 집열장치를 포함하며, 상기 흡열관은 내구성을 가지며 자유롭게 휘어지는 주름관으로 이루어져 있고, 상기 흡열관 표면에는 황토층이 도포되어 있으며, 상기 황토층 표면에는 내열성 도료에 의한 도료층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the solar energy system of the present invention includes a condenser lens for absorbing sunlight, an endothermic tube in which a heat medium is heated by a heat source condensed by the condenser lens, and the condenser lens and the endotherm are rotated along the trajectory of the sun. And a heat collecting device, wherein the heat absorbing tube is made of a corrugated pipe having durability and freely bent, and an ocher layer is coated on the surface of the heat absorbing tube, and a paint layer formed of heat resistant paint is formed on the surface of the heat absorbing tube. .

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상기 집광렌즈는 프레스넬 렌즈인 것을 특징으로 한다.The light collecting lens may be a Fresnel lens.

상기 집열장치는 바닥면에 고정되어 수평방향으로 회전되는 수평 회전부와 상기 회전부에 대해 직교되는 수직방향으로 회전되는 수직 회전부 및 상기 집광렌즈에 집광된 열원으로 상기 흡열관의 열매체를 가열시키는 집열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The heat collecting device may include a horizontal rotating part fixed to a bottom surface and rotating in a horizontal direction, a vertical rotating part rotating in a vertical direction perpendicular to the rotating part, and a heat collecting part for heating the heat medium of the heat absorbing tube by a heat source focused on the condenser lens. It further comprises.

상기 집열장치에는 상기 집광렌즈와 흡열관이 설치되는 집열 케이스, 상기 집열 케이스 내면에 고정되는 단열재, 상기 집열 케이스 상면에 다수개 설치되는 집광렌즈, 상기 집광렌즈의 상측에 고정되는 투과체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The light collecting device may further include a heat collecting case on which the light collecting lens and the heat absorbing tube are installed, a heat insulating material fixed to an inner surface of the light collecting case, a light collecting lens installed on a plurality of upper surfaces of the light collecting case, and a transmission body fixed to an upper side of the light collecting lens. Characterized in that.

또한 본 발명의 태양 에너지 시스템의 제어방법은 집광렌즈와 흡열관이 설치된 집열장치, 상기 집열 케이스가 태양의 궤적을 따라 이동되도록 수평 회전부와 수직 회전부를 포함하는 집광렌즈에 의해 태양 에너지를 집광하는 S10 단계, 상기 집열장치에 집광된 열원에 의해 가열된 온수를 태양열 축열조에 저장하는 S20 단계, 상기 태양열 축열조에 저장된 온수를 급탕 및 온수 보일러에 공급하는 S30 단계를 포함하며, 상기 S10 단계는 상기 집열장치 외부에 설치된 온도센서의 온도가 설정 온도 이하인 경우 상기 집열장치와 축열조 사이에 설치되어 있는 2방향 밸브를 닫음과 함께 상기 집열장치와 축열조의 연결을 차단하는 차단밸브의 개방에 의해 열매체 순환펌프의 구동으로 열매체가 순환되는 것을 특징으로 한다.In addition, the control method of the solar energy system of the present invention S10 for condensing solar energy by a light collecting lens and a heat collecting device is installed with a heat absorbing tube, the light collecting lens including a horizontal rotating portion and a vertical rotating portion so that the collecting case is moved along the trajectory of the sun. The step S20 of storing the hot water heated by the heat source collected by the heat collecting device in the solar heat storage tank, and the step S30 of supplying the hot water stored in the solar heat storage tank to the hot water supply and the hot water boiler, wherein the step S10 is the heat collecting device. When the temperature of the externally installed temperature sensor is lower than the set temperature, the heat medium circulation pump is driven by closing the two-way valve installed between the heat collecting device and the heat storage tank and opening a shutoff valve that blocks the connection between the heat collecting device and the heat storage tank. The heat medium is characterized in that the circulation.

상기 S30 단계는 상기 태양열 축열조에 저장된 온수의 온도가 설정 온도 이하인 경우 상기 태양열 축열조와 연결되어 있는 급탕탱크 사이에 설치된 3방향 밸브의 선택적인 개폐에 의해 상기 태양열 축열조와 상기 온수 보일러의 온수가 상기 급탕탱크로 공급하는 것을 특징으로 한다.
In the step S30, when the temperature of the hot water stored in the solar heat storage tank is lower than or equal to a set temperature, the hot water supply of the solar heat storage tank and the hot water boiler is heated by selective opening and closing of a three-way valve installed between the hot water tanks connected to the solar heat storage tank. It is characterized by the supply to the tank.

이와 같은 본 발명은 집열장치의 집광렌즈가 프레스넬 렌즈로 이루어져 있어 집열효율을 높이고, 집열부의 높이가 전체적으로 낮아져 콤팩트하게 이루어지며, 흡열관이 자유롭게 변형되는 주름관으로 이루어져 있어 흡열관의 설치가 매우 용이하고, 용접 등의 연결 부위가 없어 동파에 의한 파손의 우려가 없는 유용한 효과가 있다.In the present invention, the condensing lens of the heat collecting device is made of a Fresnel lens to increase the heat collecting efficiency, the height of the heat collecting portion is made to be compact as a whole, the endothermic tube is made of a corrugated pipe freely deformed installation of the heat absorbing tube is very There is a useful effect that there is no fear of breakage due to freezing because there is no connection part such as welding.

또 본 발명은 집열장치와 태양열 축열조가 차단밸브와 2방향 밸브에 의해 폐순환 회로를 이룸으로써 기온이 낮은 겨울철에 열매체가 계속 순환되어 열매체가 얼지 않게 되고, 집열장치에서 가열된 온수가 온수 보일러 또는 급탕으로 공급되므로 온수 보일러의 가동을 줄임으로써 열효율을 높이게 되는 효과가 있다.
In the present invention, the heat collecting device and the solar heat storage tank form a closed circulation circuit by a shutoff valve and a two-way valve so that the heat medium is continuously circulated in the winter when the temperature is low so that the heat medium does not freeze, and the hot water heated in the heat collecting device is a hot water boiler or hot water supply. Since it is supplied to the hot water boiler by reducing the operation has the effect of increasing the thermal efficiency.

도 1은 종래의 집열장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템에 태양열 축열조 및 온수 보일러가 연결된 상태를 도시한 계통도이다.
도 3은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템에 태양열 축열조, 온수 보일러 및 급탕탱크가 연결된 상태를 도시한 계통도이다.
도 4는 본 발명의 태양 에너지 시스템을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 집열장치를 도시한 측단면도이다.
도 9는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 렌즈 조인트를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 태양 에너지 시스템을 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 태양 에너지 시스템을 도시한 정면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 수평으로 회전된 상태를 도시한 측면도이다.
도 13은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 경사진 상태를 도시한 측면도이다.
도 14는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 수직으로 회전된 상태를 도시한 측면도이다.
도 15는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 탈거된 상태를 도시한 평면도이다.
도 16은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 탈거된 상태를 도시한 정면도이다.
도 17은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 수평 회전부와 수직 회전부를 도시한 평면도이다.
도 18은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 수평 회전부와 수직 회전부를 도시한 정면도이다.
도 19는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 수평 회전부와 수직 회전부를 도시한 측면도이다.1 is a perspective view showing a conventional heat collecting device.
2 is a schematic diagram showing a state in which a solar heat storage tank and a hot water boiler are connected to a solar energy system according to the present invention.
3 is a system diagram showing a state in which a solar heat storage tank, a hot water boiler, and a hot water supply tank are connected to a solar energy system according to the present invention.
4 is a perspective view showing a solar energy system of the present invention.
5 is an exploded perspective view showing a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention.
7 is a plan view showing a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention.
8 is a side sectional view showing a heat collecting device of the present invention.
9 is a perspective view showing a lens joint of the solar energy system according to the present invention.
10 is a plan view of the solar energy system of the present invention.
11 is a front view of the solar energy system of the present invention.
12 is a side view illustrating a state in which the heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is rotated horizontally.
13 is a side view showing a state in which the heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is inclined.
14 is a side view illustrating a state in which a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is vertically rotated.
15 is a plan view showing a state in which the heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is removed.
16 is a front view illustrating a state in which a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is removed.
17 is a plan view showing a horizontal rotation and a vertical rotation of the solar energy system according to the present invention.
18 is a front view showing a horizontal rotation and a vertical rotation of the solar energy system according to the present invention.
19 is a side view showing a horizontal rotation and a vertical rotation of the solar energy system according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템에 태양열 축열조 및 온수 보일러가 연결된 상태를 도시한 계통도이고, 도 3은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템에 태양열 축열조, 온수 보일러 및 급탕탱크가 연결된 상태를 도시한 계통도이다.2 is a schematic diagram illustrating a state in which a solar heat storage tank and a hot water boiler are connected to a solar energy system according to the present invention, and FIG. 3 illustrates a state in which a solar heat storage tank, a hot water boiler and a hot water tank are connected to a solar energy system according to the present invention. Schematic.

본 발명의 태양 에너지 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 집열장치(200)에서 가열된 온수를 저장하는 태양열 축열조(110), 상기 태양열 축열조(110)에 저장된 온수를 공급받는 급탕 및 온수 보일러(130)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the solar energy system 100 of the present invention includes a solar heat storage tank 110 for storing hot water heated in the heat collecting device 200, a hot water supply receiving the hot water stored in the solar heat storage tank 110, and Hot water boiler 130 is included.

또 본 발명의 태양 에너지 시스템(100)은 도3에 도시된 바와 같이, 집열장치(200)에서 가열된 온수를 저장하는 태양열 축열조(110), 상기 태양열 축열조(110)에 저장된 온수를 공급받는 급탕 및 온수 보일러(130) 및 상기 태양열 축열조(110) 또는 온수 보일러(130)로부터 온수를 공급받는 급탕탱크(150)를 포함한다.In addition, the solar energy system 100 of the present invention, as shown in Figure 3, the solar heat storage tank 110 for storing the hot water heated in the heat collecting device 200, the hot water supply receiving the hot water stored in the solar heat storage tank 110 And a hot water boiler 130 and a hot water tank 150 that receives hot water from the solar heat storage tank 110 or the hot water boiler 130.

즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 태양 에너지 시스템(100)에는 태양 에너지를 집광하여 열매체를 가열시키는 집열장치(200)와 태양열 축열조(110)가 배관으로 연결되어 있고, 태양열 축열조(110)의 출구측 배관과 입구측 배관에는 각각 2방향 밸브(111)가 설치되어 있다.That is, as shown in Figures 2 and 3, the solar energy system 100 of the present invention is connected to the heat collecting device 200 and the solar heat storage tank 110 for condensing solar energy to heat the heat medium, Two-way valves 111 are provided in the outlet pipe and the inlet pipe of the solar heat storage tank 110, respectively.

또 입구측 배관과 출구측 배관에는 이들 배관 사이에 차단밸브(112)가 설치되어 있고, 차단밸브(112)는 평상 시 닫혀 있는 상태를 유지하고 있다가 제어신호에 의해 개방되어 집열장치(200) 내부의 열매체가 계속 순환되는 폐순환 회로를 구성하게 되는 것이다.A shutoff valve 112 is provided between the inlet and outlet pipes, and the shutoff valve 112 is normally kept closed and then opened by a control signal to collect the heat collecting device 200. The inner heat medium is to form a closed circulation circuit that continues to circulate.

이때 2방향 밸브(111)는 제어신호에 의해 닫혀진 상태로 전환된다.At this time, the two-way valve 111 is switched to the closed state by the control signal.

또 태양열 축열조(110)의 배관에는 열매체를 배출시키는 배출밸브(113)가 하나 이상 설치되어 있고, 집열장치(200)에는 내부 온도를 감지하는 제1온도센서(201)가 설치되어 있으며, 태양열 축열조(110)의 입구측 배관에는 팽창탱크(114)가 설치되어 있다.In addition, at least one discharge valve 113 for discharging the heat medium is installed in the pipe of the solar heat storage tank 110, and the heat collecting device 200 is provided with a first temperature sensor 201 for detecting an internal temperature. An expansion tank 114 is provided in the inlet pipe of the 110.

상기 팽창탱크(114)는 폐순환 회로 내의 냉·온수 순환 시 온도 변화에 따른 체적 변화를 흡수하여 줌으로써 열매체의 체적 팽창에 의한 배관의 소손을 방지함은 물론 냉·온수의 순환을 원활하게 하는 것이다.The expansion tank 114 absorbs the volume change caused by the temperature change during the cold / hot water circulation in the closed circulation circuit, thereby preventing the burnout of the pipe due to the volume expansion of the heat medium and smoothing the circulation of the cold / hot water.

상기 폐순환 회로는 기온이 낮은 동절기 또는 야간 등에 배관이 파손되지 않도록 하기 위한 것으로, 인버터 즉, 열매체 순환펌프(115)는 열매체를 강제 순환시키게 된다.The closed circulation circuit is for preventing pipes from being damaged in winter or at night when the temperature is low, and the inverter, that is, the heat medium circulation pump 115, is forced to circulate the heat medium.

또한 태양열 축열조(110)에는 온수의 하부 온도를 측정하는 제2온도센서(116)가 설치되어 있고, 온수의 상부 온도를 측정하는 제3온도센서(117)가 설치되어 있다.In addition, the solar heat storage tank 110 is provided with a second temperature sensor 116 for measuring the lower temperature of the hot water, and a third temperature sensor 117 for measuring the upper temperature of the hot water is provided.

아울러 태양열 축열조(110)에는 원수(原水)를 공급하는 수도관 등과 직렬로 연결되어 원수가 공급되며, 급탕 및 온수보일러(130)와 연결되어 있다.In addition, the solar heat storage tank 110 is connected in series with a water pipe for supplying raw water (raw water) is supplied with raw water, and is connected to the hot water supply and hot water boiler 130.

이러한 급탕 및 온수보일러(130) 중 급탕(131)은 사용자가 온수를 긴급히 사용할 수 있는 것으로, 욕실의 샤워기 등과 같이 온수를 곧바로 사용할 수 있는 것을 총칭하며, 온수 보일러(132)와 태양열 축열조(110)는 온수 보일러에서 가열된 온수가 태양열 축열조(110)로 공급될 수 있도록 배관으로 연결되어 있다.Of the hot water and hot water boiler 130, hot water 131 is a user can use hot water urgently, collectively can use hot water immediately, such as a shower in the bathroom, hot water boiler 132 and solar heat storage tank 110 Is connected to the pipe so that hot water heated in the hot water boiler can be supplied to the solar heat storage tank (110).

또 온수 보일러(132)에는 원수가 공급되도록 연결되어 있으며, 급탕(131)과 온수 보일러(132) 사이에는 온수를 사용할 수 있도록 급탕순환펌프(118)가 설치되어 있다.In addition, the hot water boiler 132 is connected to supply the raw water, the hot water circulation pump 118 is installed between the hot water 131 and the hot water boiler 132 to use hot water.

아울러 태양 에너지 시스템(100)에는 제어부(140)가 구비되어 있으며, 상기 제어부(140)는 제1온도센서(201), 제2온도센서(116), 제3온도센서(117)에서 감지된 온도에 따라 설정된 작동이 이루어짐은 물론 각각 밸브(111,112,113)의 개폐 동작 및 태양 에너지 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어하게 된다.In addition, the solar energy system 100 is provided with a control unit 140, the control unit 140 is the temperature detected by the first temperature sensor 201, the second temperature sensor 116, the third temperature sensor 117. In addition to the set operation is made according to the control operation of the opening and closing operation of the valve (111, 112, 113) and the solar energy system 100, respectively.

또한 본 발명의 태양 에너지 시스템(100)은 도3에 도시된 바와 같이, 급탕탱크(150)가 추가 설치될 수 있으며, 태양열 축열조(110), 급탕 및 온수 보일러(130) 및 집열장치(200)가 급탕탱크(150)와 배관으로 서로 연결되어 있으므로, 도2와 동일하게 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In addition, the solar energy system 100 of the present invention, as shown in Figure 3, the hot water tank 150 may be additionally installed, the solar heat storage tank 110, hot water and hot water boiler 130 and the heat collecting device 200 Since the hot water supply tank 150 and the pipe are connected to each other, a description overlapping with that of FIG. 2 will be omitted.

도3에 도시된 바와 같이, 태양열 축열조(110)와 급탕 및 온수 보일러(130) 사이에는 급탕탱크(150)가 설치되어 있고, 급탕탱크(150)에는 원수가 공급되도록 연결되어 있으며, 태양열 축열조(110) 및 급탕탱크(150) 사이에는 3방향 전동밸브(151)가 설치되어 있다.As shown in FIG. 3, a hot water tank 150 is installed between the solar heat storage tank 110 and the hot water and hot water boiler 130, and the hot water tank 150 is connected to supply raw water, and the solar heat storage tank ( A three-way electric valve 151 is provided between the 110 and the hot water tank 150.

즉, 3방향 전동밸브(151)는 태양열 축열조(110)에서 가열된 온수가 급탕 및 온수 보일러(130)로 공급됨은 물론 급탕탱크(150)로도 공급되도록 연결되어 있으며, 온수 보일러(132)는 온수가 급탕탱크(150)로 공급되도록 배관으로 연결되어 있다.That is, the three-way electric valve 151 is connected to supply hot water heated in the solar heat storage tank 110 to the hot water supply and the hot water boiler 130 as well as to the hot water supply tank 150, the hot water boiler 132 is hot water Is connected to the pipe so that the hot water supply tank 150 is supplied.

상기 3방향 전동밸브(151)는 제어부(140)의 제어신호에 따라 급탕(131), 온수 보일러(132) 및 급탕탱크(150)로 온수가 공급되도록 개폐되는 것으로, 급탕(131) 및 온수 보일러(132)에만 온수가 공급되도록 개폐되거나 급탕탱크(150)에만 온수가 공급되도록 개폐된다.The three-way electric valve 151 is opened and closed so that hot water is supplied to the hot water supply 131, the hot water boiler 132, and the hot water tank 150 according to the control signal of the controller 140, and the hot water heater 131 and the hot water boiler The hot water is opened and closed only to 132 or hot water is opened and closed only to the hot water supply tank 150.

도 4는 본 발명의 태양 에너지 시스템을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치를 도시한 평면도이다.4 is a perspective view showing a solar energy system of the present invention, Figure 5 is an exploded perspective view showing a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention, Figure 6 shows a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention. 7 is a cross-sectional view, and FIG. 7 is a plan view showing a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention.

도 8은 본 발명의 집열장치를 도시한 측단면도이고, 도 9는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 렌즈 조인트를 도시한 사시도이며, 도 10은 본 발명의 태양 에너지 시스템을 도시한 평면도이고, 도 11은 본 발명의 태양 에너지 시스템을 도시한 정면도이다.8 is a side cross-sectional view showing a heat collecting device of the present invention, Figure 9 is a perspective view showing a lens joint of the solar energy system according to the present invention, Figure 10 is a plan view showing a solar energy system of the present invention, Figure 11 is a front view showing the solar energy system of the present invention.

도 12는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 수평으로 회전된 상태를 도시한 측면도이고, 도 13은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 경사진 상태를 도시한 측면도이며, 도 14는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 수직으로 회전된 상태를 도시한 측면도이고, 도 15는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 탈거된 상태를 도시한 평면도이다.12 is a side view illustrating a state in which the heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is rotated horizontally, FIG. 13 is a side view showing a state in which the heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is inclined, FIG. 14 Is a side view showing a state in which the heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is rotated vertically, Figure 15 is a plan view showing a state in which the heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is removed.

도 16은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 집열장치가 탈거된 상태를 도시한 정면도이고, 도 17은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 수평 회전부와 수직 회전부를 도시한 평면도이며, 도 18은 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 수평 회전부와 수직 회전부를 도시한 정면도이고, 도 19는 본 발명에 의한 태양 에너지 시스템의 수평 회전부와 수직 회전부를 도시한 측면도이다.FIG. 16 is a front view illustrating a state in which a heat collecting device of the solar energy system according to the present invention is removed, and FIG. 17 is a plan view showing a horizontal rotating part and a vertical rotating part of the solar energy system according to the present invention, and FIG. FIG. 19 is a front view illustrating a horizontal rotating unit and a vertical rotating unit of the solar energy system according to the present invention, and FIG. 19 is a side view illustrating a horizontal rotating unit and a vertical rotating unit of the solar energy system according to the present invention.

상기 집열장치(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 태양의 궤적을 따라 회전되도록 수평 회전부(210)와 수직 회전부(230)와 함께 태양 에너지를 집열하는 집열부(250)가 구비되어 있다.As shown in FIG. 4, the heat collecting device 200 is provided with a heat collecting part 250 that collects solar energy together with the horizontal rotating part 210 and the vertical rotating part 230 so as to rotate along the sun's trajectory. .

이하에서 설명되는 수평 회전부(210)는 고정 프레임(211)부터 고정 플레이트(218)까지 포함하며, 도 10 내지 도 19에 도시되어 있다.The horizontal rotating part 210 described below includes the fixing frame 211 to the fixing plate 218, and is illustrated in FIGS. 10 to 19.

상기 수평 회전부(210)에는 장방형의 고정 프레임(211)이 건물 옥상 등의 구조물에 앵커 볼트 등의 고정수단으로 견고하게 고정되고, 고정 프레임(211) 상면에는 원 형상의 원형 프레임(212)이 고정되어 있다.A rectangular fixing frame 211 is firmly fixed to the horizontal rotating part 210 by a fixing means such as an anchor bolt on a structure such as a roof of a building, and a circular frame 212 having a circular shape is fixed to an upper surface of the fixing frame 211. It is.

또 원형 프레임(212) 상부에는 일정 높이를 갖는 가대(213)가 회전 가능하게 설치되어 있고, 원형 프레임(212) 외주면에는 체인(도면상 미도시됨)이 고정되어 있으며, 가대(213)에는 체인을 따라 회전되도록 스프로킷을 회전시키는 제1구동모터(214)가 설치되어 있다.In addition, a mount 213 having a predetermined height is rotatably installed on the upper portion of the circular frame 212, and a chain (not illustrated) is fixed to an outer circumferential surface of the circular frame 212, and a chain is mounted on the mount 213. The first drive motor 214 for rotating the sprocket to be rotated along is installed.

즉, 제1구동모터(214)는 인가된 전원에 의해 스프로킷을 회전시키며, 스프로킷이 체인을 따라 이동되면서 가대(213)가 회전된다.That is, the first driving motor 214 rotates the sprocket by the applied power, and the mount 213 is rotated while the sprocket moves along the chain.

이러한 가대(213)는 그 형태가 대략 'U'자 형상의 격자 프레임 구조로 이루어져 있고, 양측의 수직 프레임(215)에는 집열부(250)가 회전되게 설치되어 있다.The mount 213 has a grid structure having a substantially 'U' shape, and the heat collecting part 250 is installed on both vertical frames 215.

또 가대(213) 저면에는 회전이 원활하게 이루어지도록 원형 프레임(212)과 접촉되는 다수의 롤러(216)가 고정되어 있고, 가대(213) 중앙에는 집열장치(200)가 정위치에서 회전이 이루어지도록 정중앙에 수직으로 고정축(217)이 고정되어 있다.In addition, a plurality of rollers 216 in contact with the circular frame 212 is fixed to the bottom of the mount 213 to smoothly rotate, and the heat collecting device 200 is rotated in the right position in the center of the mount 213. The fixed shaft 217 is fixed perpendicular to the center of gravity.

상기 고정축(217)에는 고정 플레이트(218)가 결합되어 있고, 고정 플레이트(218)는 가대(213)의 하부측 프레임에 고정되어 있으며, 고정축(217)과 고정 플레이트(218) 사이에는 유니트 베어링(도면상 미도시됨)이 결합되어 있다.A fixed plate 218 is coupled to the fixed shaft 217, and the fixed plate 218 is fixed to the lower frame of the mount 213, and a unit is provided between the fixed shaft 217 and the fixed plate 218. Bearings (not shown in the drawings) are coupled.

이하에서 설명되는 수직 회전부(230)는 수평축(231)부터 체인(235)까지 포함하는 것으로, 도10 내지 도19에 도시되어 있다.The vertical rotating part 230 described below includes the horizontal axis 231 to the chain 235, and is illustrated in FIGS. 10 to 19.

또한 수직 프레임(215)에는 수직 회전부(230)가 설치되어 있으며, 수직 회전부(230)는 양측의 수직 프레임(215) 사이에 축 고정되는 수평축(231)이 회전 가능하게 고정되어 있다.In addition, the vertical frame 215 is provided with a vertical rotating unit 230, the vertical rotating unit 230 is fixed to the horizontal axis 231, which is fixed between the vertical frame 215 on both sides rotatably.

상기 수직 프레임(215) 일측에는 수평축(231)을 회전시키는 제2구동모터(232)가 고정 설치되어 있고, 제2구동모터(232)에는 구동 스프로킷(233)이 설치되어 있으며, 수평축(231)에는 종동 스프로킷(234)이 고정되어 있다.One side of the vertical frame 215 is fixed to the second drive motor 232 for rotating the horizontal axis 231, the second drive motor 232 is provided with a drive sprocket 233, the horizontal axis 231 The driven sprocket 234 is fixed to it.

이들 구동 스프로킷(233)과 종동 스프로킷(234)은 체인(235)으로 연결되어 있으며, 구동 스프로킷(233)의 구동에 의해 종동 스프로킷(234)이 회전되면서 수평축(231)을 회전시키게 된다.These drive sprockets 233 and driven sprockets 234 are connected to the chain 235, and the driven sprocket 234 is rotated by the drive of the drive sprocket 233 to rotate the horizontal axis 231.

이하에서 설명되는 집열부(250)는 고정 기대(251)부터 고정 케이스(260)까지 포함하며, 도 4 내지 도 19에 도시되어 있다.The heat collecting part 250 described below includes the fixing base 251 to the fixing case 260, and is illustrated in FIGS. 4 to 19.

이하에서 설명되는 수직 회전부(230)는 수평축(231)부터 체인(235)까지 포함하는 것으로, 도 10 내지 도 19에 도시되어 있다.The vertical rotating part 230 described below includes the horizontal axis 231 to the chain 235, and is illustrated in FIGS. 10 to 19.

상기 집열부(250)에는 수평축(231)에 고정 가대(251)가 고정되어 있고, 고정 가대(251)는 흡열관 및 집광렌즈가 설치되는 넓이로 이루어져 있으며, 고정 가대(251)는 다수의 프레임이 일정 간격으로 떨어진 격자 형상으로 이루어져 있다.A fixing mount 251 is fixed to the heat collecting part 250 on a horizontal axis 231, and the fixing mount 251 has an area in which a heat absorbing tube and a condenser lens are installed, and the fixing mount 251 has a plurality of frames. It consists of a grid shape spaced at regular intervals.

이러한 고정 가대(251)에는 단면으로 보았을 때 장방형의 테두리가 'ㄷ'자 형상으로 된 집열 케이스(252)가 고정되어 있고, 집열 케이스(252) 내면에는 단열재(253)가 고정되어 있다.The fixing mount 251 is fixed to the collecting case 252 having a rectangular edge of the 'C' shape when viewed in cross section, the heat insulating material 253 is fixed to the inner surface of the collecting case 252.

또 단열재(253) 상면에는 태양의 열원을 흡수하는 흡열판(254)이 고정되어 있고, 흡열판(254) 상측에는 흡열관(255)이 고정되어 있으며, 흡열관(255) 상측에는 집광렌즈(256)가 고정되어 있다.The heat absorbing plate 254 that absorbs the heat source of the sun is fixed to the upper surface of the heat insulating material 253, and the heat absorbing tube 255 is fixed above the heat absorbing plate 254, and a light collecting lens is disposed on the heat absorbing tube 255. 256) is fixed.

상기 흡열관(255)은 스테인리스 재질의 주름관으로써 내구성과 유연성이 좋으며, 내식성, 고강도, 위생성, 보온성, 안전성 등을 가지며, 부식으로 인한 오염 즉, 적수, 배수, 홍수 등이 없고, 산화 스케일(산화물층)이 형성되지 않아 열효율이 높으며, 공구 없이 자유자애로 구부릴 수 있어 좁은 공간에서 설치 작업(좌우, 높이, 길이, 맞춤)이 용이하게 이루어지게 된다.The endothermic tube 255 is a corrugated pipe made of stainless steel, which has good durability and flexibility, has corrosion resistance, high strength, hygienicity, warmth, safety, etc., and is free from contamination due to corrosion, that is, water, drainage, flooding, and the like. Because the layer is not formed, the thermal efficiency is high, and it can be bent freely without tools, so installation work (left, right, height, length, fit) is easily performed in a narrow space.

또한 주름관은 열팽창 시 관 자체의 흡수율이 높기 때문에 소재 변형 및 파괴 등의 위험이 없고, 내부의 열매체가 얼게 되더라도 동파가 이루어지지 않게 된다.In addition, the corrugated pipe has a high absorption rate of the tube itself during thermal expansion, and thus there is no risk of material deformation or destruction, and freezing does not occur even if the heat medium is frozen.

이러한 흡열관(255)에는 태양 에너지의 흡수율과 열전도율을 높이기 위해 블랙 코팅을 하게 되는데, 스테인리스 주름관의 표면이 매끄러워 외부 표면에 코팅이 잘 이루어지지 않으므로 황토와 물을 혼합한 황토 반죽을 적정 두께로 도포하게 된다.The endothermic tube 255 has a black coating to increase the absorption and thermal conductivity of solar energy, and the surface of the stainless steel corrugated tube is smooth, so that the coating is not performed well on the outer surface. Application.

이때 황토 반죽은 매끄러운 표면의 스테인리스에 잘 달라붙도록 적정한 비율로 반죽하는데 있어 물과 황토를 1:2 정도의 비율로 혼합하며, 황토층의 두께는 대략 15~20㎛ 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하나 반죽 비율 및 두께는 흡수율과 열전도율에 따라 달리할 수도 있다.At this time, the ocher dough mixes water and ocher in a ratio of about 1: 2 in the proper ratio so as to stick to the stainless steel of the smooth surface, and the thickness of the ocher layer is preferably about 15 to 20 ㎛. The kneading ratio and thickness may vary depending on the absorption rate and the thermal conductivity.

상기 황토층 표면에는 검은색을 갖는 내열성 페인트를 얇게 도포한 도료층이 형성되며, 이러한 도료층은 스테인리스 주름관의 열전도율 향상 및 단열성을 갖도록 하기 위함이다.On the surface of the ocher layer, a paint layer coated with a thin black heat-resistant paint is formed, and the paint layer is intended to have thermal conductivity improvement and heat insulating property of a stainless steel corrugated pipe.

이러한 도료층의 두께는 대략 25~35㎛ 정도의 두께를 가지며, 도장 횟수를 2~3회로 하는 것이 바람직하다.The thickness of such a coating layer has a thickness of about 25-35 micrometers, and it is preferable to make coating number 2 to 3 times.

아울러 집광렌즈(256)는 태양광을 모아 집열하는 프레스넬 렌즈(Fresnel Lens)를 이용하며, 프레스넬 렌즈는 두께를 줄인 볼록렌즈와 같은 역할을 하도록 몇 개의 띠 모양으로 나누어 각 띠에 프리즘 작용을 가지게 하여 수차(收差)를 작게 한 것이다.In addition, the condenser lens 256 uses a Fresnel lens that collects and collects sunlight, and the Fresnel lens is divided into several band shapes to act as a convex lens having a reduced thickness, thereby exerting prismatic action on each band. The aberration is made small by having it.

여기서 수차는 색수차(파장에 따른 '굴절률'의 차이에 의해 생기는 수차)를 말하는 것으로, 프레스넬 렌즈에 형성된 홈에 따라 굴절률이 조절되기 때문에 빛을 한 곳에 집중시킬 수 있게 된다.Here, the aberration refers to chromatic aberration (aberration caused by the difference in the 'refractive index' according to the wavelength). Since the refractive index is adjusted according to the groove formed in the Fresnel lens, the light can be focused in one place.

상기 집광렌즈(256)는 집열 케이스(252) 상면에 고정되는데, 집열 케이스(252) 상면에는 렌즈 조인트(257)가 일정 간격으로 떨어져 있는 격자 형태로 배열 고정되고, 이들 렌즈 조인트(257)에는 집광렌즈(256)가 고정되어 있다.The condenser lens 256 is fixed to an upper surface of the condensing case 252, and the condensing lens 252 is fixed to the upper surface of the condensing case 252 in a lattice form with a predetermined distance therebetween. The lens 256 is fixed.

또 집광렌즈(256)는 300*300㎜ 또는 200*200㎜의 크기를 가지며, 초점거리 140㎜, 피치 간격 0.3㎜, 집열 케이스의 높이를 110㎜를 사용하는 것이 바람직하며, 프레스넬 렌즈의 크기, 초점거리, 피치 간격 및 집열 케이스의 높이는 필요에 따라 달리할 수 있음은 물론이다.In addition, the condenser lens 256 has a size of 300 * 300 mm or 200 * 200 mm, preferably a focal length 140 mm, a pitch interval 0.3 mm, and a height of the heat collecting case 110 mm. Of course, the focal length, pitch spacing and the height of the collection case can be varied as needed.

이와 같은 프레스넬 렌즈는 기존에 설치되어 있는 고정식 또는 2추적식의 집열장치에도 적용 가능하게 되며, 집열부(250)를 정남 방향에 설치하는 경우 프레스넬 렌즈의 초점이 하루 일정 시간(일출에서 일몰) 동안 자동으로 초점이 잡히게 되어 기존의 집열장치에도 곧바로 적용 가능하게 되는 것이다.Such a Fresnel lens can be applied to a conventional fixed or two-track collector, and when the heat collecting unit 250 is installed in the south-south direction, the focus of the Fresnel lens is a certain time a day (sunrise at sunrise). The camera will be automatically focused and will be immediately applicable to existing collectors.

이러한 프레스넬 렌즈는 제작 원가, 설치, 운반, 수리, 유지·보수 등을 고려하여 기존 평판형 집열판에 간단하게 설치된다.Such a Fresnel lens is simply installed in an existing flat plate collector in consideration of manufacturing cost, installation, transportation, repair, maintenance and the like.

상기 집광렌즈(256) 상측에는 평판으로 이루어진 투과체(258)가 고정되며, 상기 투과체(258)는 투명한 재질의 폴리카보네이트 재질로 이루어진 플라그라스(Plaglas)로써 가벼우면서도 충격 강도가 뛰어날 뿐만 아니라 우수한 표면 광택 및 유리와 동일한 수준의 투명도를 갖는다.A transmissive member 258 made of a flat plate is fixed to the condenser lens 256, and the transmissive member 258 is made of a transparent polycarbonate material, which is not only light but excellent in impact strength. It has surface gloss and the same level of transparency as glass.

즉, 투과체(258)는 집열부(250)의 일면을 덮는 덮개 역할과 함께 입사되는 태양광의 손실을 최대한 줄여야 하므로 투명도를 유지하면서도 유리 또는 아크릴 판재와 비교하여 경량의 재질이어야 하며, 유리에 비하여 약 250배의 충격강도와 아크릴 보다 약 50배 정도의 강도를 가져 어떠한 충격에도 견딜 수 있는 내구성, 내충격성을 가지면서 내열성, 내한성, 채광성을 가져야 한다.That is, the transmissive member 258 should cover as much as possible the cover of the heat collecting part 250 and reduce the loss of incident sunlight, so that the material should be lighter than glass or acrylic plate while maintaining transparency. It has about 250 times impact strength and about 50 times strength than acryl and has durability and impact resistance to withstand any impact while having heat resistance, cold resistance and light resistance.

도면상 미설명 부호 259는 흡열관(255)을 일정 간격으로 배열 고정시키는 간격 유지구이고, 260은 집열 케이스(252)의 테두리를 감싸는 고정 케이스이다.
In the drawing, reference numeral 259 denotes an interval holder for fixing the heat absorbing tube 255 at a predetermined interval, and 260 is a fixing case surrounding the edge of the heat collecting case 252.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 태양 에너지 시스템(100)은 집열장치(200)에서 태양으로부터 입사되는 태양광이 투과체(258)를 통과하여 집광렌즈(256)에서 집광된다(S10).In the solar energy system 100 of the present invention having such a configuration, the solar light incident from the sun in the heat collecting device 200 is collected by the condenser lens 256 through the transmission body 258 (S10).

상기 집광된 태양 에너지는 흡열관(255)을 가열시키게 되어 흡열관(255) 내부를 순환하는 열매체를 가열시키게 된다.The concentrated solar energy heats the heat absorbing tube 255 to heat the heat medium circulating in the heat absorbing tube 255.

이때 열매체는 원수 즉, 물을 이용하며 흡열관(255)의 동파를 방지하기 위한 부동액 등이 첨가되지 않아도 된다.At this time, the heat medium uses raw water, that is, water, and an antifreeze for preventing freezing of the endothermic tube 255 does not need to be added.

즉, 열매체는 수도관 등으로부터 태양열 축열조(110)에 저장되고, 저장된 열매체는 열매체 순환펌프(115)의 구동에 의해 집열장치(200)의 흡열관(255)을 따라 이동하게 되며, 이동되는 열매체는 가열된 흡열관(255)과 접촉되면서 흐르게 되므로 열전도에 의해 열매체가 가열된다.That is, the heat medium is stored in the solar heat storage tank 110 from the water pipe, and the stored heat medium moves along the heat absorbing pipe 255 of the heat collecting device 200 by driving the heat medium circulation pump 115. Since the heat flows in contact with the heated endothermic tube 255, the heat medium is heated by heat conduction.

이러한 열매체는 일정 간격으로 조밀하게 배열된 흡열관(255)을 따라 이동되면서 열전도 되어 온수로 가열되며, 가열된 온수는 태양열 축열조(110)로 이동된다(S20).The heating medium is moved along the heat absorbing tube 255 densely arranged at regular intervals and heated with hot water, and the heated hot water is moved to the solar heat storage tank 110 (S20).

또 제어부(140)는 태양열 축열조(110)의 하부 온도를 측정하는 제2온도센서(116)와 상부 온도를 측정하는 제3온도센서(117)에 의해 온수가 설정된 온도 이상으로 가열되면 열매체 순환펌프(115)의 작동을 중지한다.In addition, the controller 140 is heated by the second temperature sensor 116 for measuring the lower temperature of the solar heat storage tank 110 and the third temperature sensor 117 for measuring the upper temperature is heated above the set temperature, the heat medium circulation pump The operation of 115 is stopped.

이렇게 태양열 축열조(110)에 저장된 온수는 사용자가 급탕(131)을 사용하는 경우 급탕(131)으로 공급되어 온수를 사용할 수 있도록 공급된다(S30).The hot water stored in the solar heat storage tank 110 is supplied to the hot water supply 131 when the user uses the hot water supply 131 (S30).

상기 제어부(140)에서는 급탕(131)의 사용에 따라 열매체의 공급 및 열매체 순환펌프(115)를 개방시켜 태양열 축열조(110)에 적정 온도 이상의 온수가 항시 저장되어 있도록 원수 공급, 열매체 순환펌프(115), 배출밸브(113), 팽창탱크(114) 등을 설정된 조건에 따라 적절하게 조절하게 된다.The control unit 140 supplies the heating medium and the heating medium circulation pump 115 according to the use of the hot water supply 131 to supply the raw water so that the hot water at an appropriate temperature is always stored in the solar heat storage tank 110. ), The discharge valve 113, expansion tank 114 and the like is appropriately adjusted according to the set conditions.

한편 집열장치(200)의 초기 작동시에는 태양열 축열조(110)에 온수가 저장되어 있지 않은 상태에서 급탕(131)을 사용하게 되면 온수 보일러(132)에 저장된 온수가 태양열 축열조(110)에 공급된다.On the other hand, during the initial operation of the heat collecting device 200, if the hot water supply 131 is used in a state in which no hot water is stored in the solar heat storage tank 110, the hot water stored in the hot water boiler 132 is supplied to the solar heat storage tank 110. .

또 제어부(140)는 집열장치(200)에서 태양광을 집열할 수 없는 조건(비 또는 눈이 오거나 구름 낀 날씨 등과 같이 흡열관(255)을 지나는 열매체가 가열되지 않거나 가열되는 시간이 오래 걸리는 경우)이나 태양을 집광하는 시간이 짧은 겨울철과 같은 경우 열매체 순환펌프(115)의 작동을 중지시키도록 설정될 수 있다.In addition, the control unit 140 is a condition that can not collect sunlight in the heat collecting device 200 (rain or heat, such as snow or cloudy weather, the heat medium passing through the heat absorbing tube 255 is not heated or takes a long time to be heated ) Or in the case of a short winter time to condense the sun, it may be set to stop the operation of the heat medium circulation pump 115.

또한 겨울철과 같이 외부 기온이 낮은 경우에는 제1온도센서(201)에서 측정된 온도에 따라 차단밸브(112)를 차단시킨 상태에서 열매체 순환펌프(115)를 작동시켜 흡열관(255) 내부의 열매체가 지속적으로 순환되게 제어한다.In addition, when the outside temperature is low, such as winter, the heat medium in the heat absorbing tube 255 by operating the heat medium circulation pump 115 in a state in which the shutoff valve 112 is blocked according to the temperature measured by the first temperature sensor 201. Control the circulation continuously.

즉, 기온이 낮은 경우에는 흡열관(255) 내부의 열매체가 얼지 않도록 폐순환 회로를 따라 열매체를 계속 순환시킨다.That is, when the temperature is low, the heat medium continues to circulate along the closed circulation circuit so that the heat medium inside the endothermic tube 255 does not freeze.

아울러 도 3에 도시된 급탕탱크(150)에는 3방향 전동밸브(151)의 작동에 따라 태양열 축열조(110)의 온수가 공급되어 급탕(131)으로 공급될 수 있고, 태양열 축열조(110)의 온수가 직접 급탕(131)으로 공급될 수도 있다.In addition, the hot water tank 150 shown in FIG. 3 may be supplied with hot water from the solar heat storage tank 110 according to the operation of the three-way electric valve 151 to be supplied to the hot water supply 131, and the hot water of the solar heat storage tank 110 may be supplied. May be directly supplied to the hot water supply 131.

또 집열장치(200)에서 가열되는 온수가 태양열 축열조(110)에 저장되지 않은 경우 온수 보일러(132)의 온수가 급탕탱크(150)를 거쳐 급탕(131)으로 공급된다.In addition, when the hot water heated in the heat collecting device 200 is not stored in the solar heat storage tank 110, the hot water of the hot water boiler 132 is supplied to the hot water supply 131 through the hot water supply tank 150.

즉, 제어부(140)에서는 설정된 조건에 따라 태양열 축열조(110)의 온수 또는 온수 보일러(132)의 온수가 급탕탱크(150)로 공급되도록 3방향 전동밸브(151)를 조절하게 된다.
That is, the controller 140 adjusts the three-way electric valve 151 so that hot water of the solar heat storage tank 110 or hot water of the hot water boiler 132 is supplied to the hot water supply tank 150 according to the set condition.

본 발명은 태양 에너지를 집광하여 온수를 공급함으로써 청정 에너지를 이용하여 이산화탄소의 배출을 줄이게 되고, 기존의 온수 보일러를 선택적으로 구동시킬 수 있으며, 프레스넬 렌즈에 의해 태양광의 집광을 보다 효율적으로 얻고자 하는 데에도 적용될 수 있다.
The present invention is to reduce the emission of carbon dioxide by using clean energy by condensing solar energy by supplying hot water, to selectively drive the existing hot water boiler, to obtain a more efficient condensation of sunlight by the Fresnel lens It can also be applied.

100: 태양 에너지 시스템 110: 태양열 축열조
111: 2방향 밸브 112: 차단밸브
113: 배출밸브 114: 팽창탱크
115: 열매체 순환펌프 116: 제2온도센서
117: 제3온도센서 118: 급탕순환펌프
130: 급탕 및 온수 보일러 131: 급탕
132: 온수 보일러 140: 제어부
150: 급탕탱크 151: 3방향 전동밸브
200: 집열장치 201: 제1온도센서
210: 수평 회전부 211: 고정 프레임
212: 원형 프레임 213: 가대
214: 제1구동모터 215: 수직 프레임
216: 롤러 217: 고정축
218: 고정 플레이트 230: 수직 회전부
231: 수평축 232: 제2구동모터
233: 구동 스프로킷 234: 종동 스프로킷
235: 체인 250: 집열부
251: 고정 가대 252: 집열 케이스
253: 단열재 254: 흡열판
255: 흡열관 256: 집광렌즈
257: 렌즈 조인트 258: 투과체
259: 간격 유지구 260: 고정 케이스100: solar energy system 110: solar heat storage tank
111: 2-way valve 112: shut-off valve
113: discharge valve 114: expansion tank
115: heat medium circulation pump 116: second temperature sensor
117: third temperature sensor 118: hot water circulation pump
130: hot water and hot water boiler 131: hot water
132: hot water boiler 140: control unit
150: hot water tank 151: three-way electric valve
200: heat collecting device 201: first temperature sensor
210: horizontal rotating part 211: fixed frame
212: circular frame 213: mount
214: first drive motor 215: vertical frame
216: roller 217: fixed shaft
218: fixing plate 230: vertical rotating portion
231: horizontal axis 232: second drive motor
233: drive sprocket 234: driven sprocket
235: chain 250: collector
251: fixed mount 252: collection case
253: heat insulating material 254: heat absorbing plate
255: endothermic tube 256: condensing lens
257: lens joint 258: transmission body
259: gap holder 260: fixed case

Claims (8)

태양광을 흡열하는 집광렌즈,
상기 집광렌즈에서 집광된 열원에 의해 열매체가 가열되는 흡열관,
상기 집광렌즈 및 흡열관이 태양의 궤적을 따라 회전되는 집열장치를 포함하며,
상기 흡열관은 내구성을 가지며 자유롭게 휘어지는 주름관으로 이루어져 있고, 상기 흡열관 표면에는 황토층이 도포되어 있으며, 상기 황토층 표면에는 내열성 도료에 의한 도료층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템.A condenser lens that absorbs sunlight
An endothermic tube in which a heat medium is heated by a heat source collected by the condenser lens;
The light collecting lens and the heat absorbing tube includes a heat collecting device is rotated along the trajectory of the sun,
The heat absorbing tube is made of a corrugated pipe that is durable and freely bent, and the surface of the heat absorbing tube is coated with an ocher layer, and the surface of the ocher layer is formed with a heat-resistant paint layer. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 집광렌즈는 프레스넬 렌즈인 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템.The method of claim 1,
And said condenser lens is a Fresnel lens. 제1항에 있어서,
상기 집열장치는 바닥면에 고정되어 수평방향으로 회전되는 수평 회전부와 상기 회전부에 대해 직교되는 수직방향으로 회전되는 수직 회전부 및 상기 집광렌즈에 집광된 열원으로 상기 흡열관의 열매체를 가열시키는 집열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템.The method of claim 1,
The heat collecting device may include a horizontal rotating part fixed to a bottom surface and rotating in a horizontal direction, a vertical rotating part rotating in a vertical direction perpendicular to the rotating part, and a heat collecting part for heating the heat medium of the heat absorbing tube by a heat source focused on the condenser lens. Further comprising a solar energy system. 제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 집열장치에는 상기 집광렌즈와 흡열관이 설치되는 집열 케이스, 상기 집열 케이스 내면에 고정되는 단열재, 상기 집열 케이스 상면에 다수개 설치되는 집광렌즈, 상기 집광렌즈의 상측에 고정되는 투과체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템.The method according to claim 1 or 4,
The light collecting device may further include a heat collecting case on which the light collecting lens and the heat absorbing tube are installed, a heat insulating material fixed to an inner surface of the light collecting case, a light collecting lens installed on a plurality of upper surfaces of the light collecting case, and a transmission body fixed to an upper side of the light collecting lens. Solar energy system characterized in that. 집광렌즈와 흡열관이 설치된 집열판, 상기 집열판이 태양의 궤적을 따라 이동되도록 수평 회전부와 수직 회전부를 포함하는 집열장치에 의해 태양 에너지를 집광하는 S10 단계,
상기 집열장치에 집광된 열원에 의해 가열된 온수를 태양열 축열조에 저장하는 S20 단계,
상기 태양열 축열조에 저장된 온수를 급탕 및 온수 보일러에 공급하는 S30 단계를 포함하며,
상기 S10 단계는 상기 집열장치 외부에 설치된 온도센서의 온도가 설정 온도 이하인 경우 상기 집열장치와 축열조 사이에 설치되어 있는 2방향 밸브를 차단하여 폐순환회로가 이루어지고, 상기 집열장치와 축열조의 연결을 차단하는 차단밸브의 개방에 의해 열매체 순환펌프의 구동으로 열매체가 순환되는 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템의 제어방법.A heat collecting plate provided with a light collecting lens and a heat absorbing tube, and condensing solar energy by a heat collecting device including a horizontal rotating part and a vertical rotating part so that the heat collecting plate moves along the trajectory of the sun;
S20 step of storing the hot water heated by the heat source focused on the heat collecting device in a solar heat storage tank,
S30 step of supplying hot water stored in the solar heat storage tank to the hot water supply and hot water boiler,
In the step S10, when the temperature of the temperature sensor installed outside the heat collecting device is lower than a set temperature, a two-way valve installed between the heat collecting device and the heat storage tank is closed to form a closed circulation circuit, and the connection between the heat collecting device and the heat storage tank is blocked. The control method of the solar energy system, characterized in that the heat medium is circulated by the driving of the heat medium circulation pump by opening the shut-off valve. 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 S30 단계는 상기 태양열 축열조에 저장된 온수의 온도가 설정 온도 이하인 경우 상기 태양열 축열조와 연결되어 있는 급탕탱크 사이에 설치된 3방향 전동밸브의 선택적인 개폐에 의해 상기 태양열 축열조의 온수 또는 상기 온수 보일러의 온수가 상기 급탕탱크로 공급되는 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템의 제어방법.
The method of claim 6,
In the step S30, when the temperature of the hot water stored in the solar heat storage tank is lower than or equal to a predetermined temperature, the hot water of the solar heat storage tank or the hot water of the hot water boiler is selectively opened and closed by a three-way electric valve installed between the hot water tanks connected to the solar heat storage tank. The control method of the solar energy system, characterized in that is supplied to the hot water supply tank.
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