KR101079642B1 - Heating system using the solar energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 난방시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온실처럼 꾸며진 단위유닛내에 태양열을 흡수하여 실내에서 유입된 공기를 가열시키고, 태양광발전을 통해 송풍기를 가동시켜 단위유닛내에서 가열된 공기를 다시 실내로 재유입시키는 태양열과 태양광발전을 이용한 난방시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a heating system, and more particularly, absorbs solar heat in a unit unit decorated like a greenhouse to heat air introduced from the room, and operates a blower through photovoltaic power to re-heat the heated air in the unit unit. The present invention relates to a heating system using solar heat and photovoltaic power generation to be reintroduced into a room.
요즘 흔히 말하는 신재생 에너지는 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 생물유기체 등을 포함하는 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지이며, 이러한 지속 가능한 에너지 공급체계를 위한 미래에너지원을 그 특성으로 한다.These days, renewable energy is commonly used by converting existing fossil fuels or converting renewable energy including sunlight, water, geothermal energy, and bio-organisms, and is a future energy source for such a sustainable energy supply system. Let it be the characteristic.
신재생에너지는 유가의 불안정과 기후변화협약의 규제 대응 등으로 그 중요성이 커지게 되었고, 한국에서는 8개 분야의 재생에너지(태양열, 태양광발전, 바이오매스, 풍력, 소수력, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지)와 3개 분야의 신에너지(연료전지, 석탄액화가스화, 수소에너지), 총11개 분야를 신재생에너지로 지정하고 있다.Renewable energy has grown in importance due to instability in oil prices and the regulatory response to the Climate Change Convention. In Korea, renewable energy in eight areas (solar, photovoltaic, biomass, wind, small hydro, geothermal, marine energy, Waste energy) and three new energy sources (fuel cell, coal liquefied gasification and hydrogen energy) are designated as renewable energy.
지구상에서 가장 풍부한 에너지원으로는 일 년간 지구에 도달하는 에너지량이 연간 세계에너지 소비량의 약 2만배에 해당하는 것이 태양에너지이다. 이러한 태양에너지는 태양광발전, 태양열발전, 태양광채광, 태양열이용, 하이브리드(Hybrid)형으로 나뉜다.The most abundant energy source on earth is the solar energy, which reaches about 20,000 times the annual global energy consumption per year. Such solar energy is divided into photovoltaic power generation, solar thermal power generation, photovoltaic mining, solar heat utilization, and hybrid type.
특히, 태양열에너지는 태양의 복사에너지를 흡수한 후 열에너지로 변환해 직접 이용하거나 저장했다가 이용하는 방법과, 복사광선을 고밀도로 집광해 열 발전 장치로 전기를 발생하는 두 가지가 있다.In particular, there are two methods for solar thermal energy, which absorb the sun's radiant energy, convert it into thermal energy, use it directly, or store and use it, and collect electricity at high density to generate electricity in a thermal power generation device.
태양열 시스템은 다시 설비형과 자연형 두 가지로 나뉘는데 자연형은 건물의 구조물을 이용해 집열하는 방식으로 트럼월이나 온실 등이 포함된다. 설비형은 집열기를 이용하는 방식으로 복사에너지를 열에너지로 변환해 저장했다가 사용한다. 일반적인 태양열 시스템이 여기에 포함되며, 최근 온수급탕용이나 난방용 태양열시스템이 설비형 태양열 시스템이다.The solar system is divided into two types, facility type and natural type, which are collected by using the structure of the building, such as trumwall or greenhouse. The facility type uses a collector to convert radiant energy into thermal energy for storage. The general solar system includes this, and recently, a solar system for hot water supply or heating is a solar type system.
본 발명에서 추구하고자 하는 태양열과 태양광발전을 이용한 난방시스템의 선행기술로는 대한민국 공개특허 제2007-8840호(환기시스템)(2007.01.18. 공개)(선행기술1)와, 대한민국 특허 제772479호(태양열을 이용한 난방시스템)(2007.11.01. 공고)(선행기술2)와, 대한민국 특허 제795346호(태양열을 이용한 환풍기)(2008.01.17. 공고)(선행기술3)를 들 수 있다.The prior art of the heating system using solar heat and photovoltaic power to be pursued in the present invention, Republic of Korea Patent Publication No. 2007-8840 (ventilation system) (published on Jan. 18, 2007) (prior art 1), and Republic of Korea Patent No. 772479 No. (heating system using solar heat) (announced on November 1, 2007) (prior art 2), and Korean Patent No. 795346 (ventilator using solar heat) (announced on January 17, 2008) (prior art 3).
상기 선행기술1은 흡입된 외기를 태양열에 의하여 가열하여 실내 공간에 공급함으로써 실내 공간에 난방과 환기를 동시에 행할 수 있는 환기시스템에 관한 것으로, 공기가 유동될 수 있는 통기층과, 외기가 통기층으로 유입될 수 있도록 통기층과 외부를 상호 연결하는 유입구와, 통기층의 공기가 실내 공간으로 주입될 수 있도록 실내 공간과 통기층을 연결하는 주입구를 구비하며, 햇볕이 투과할 수 있도록 투명한 재료로 형성된 케이스 및 통기층에 마련된 복수의 집열유닛을 구비하는 것에 특징이 있다.The prior art 1 relates to a ventilation system capable of simultaneously heating and ventilating the indoor space by heating the sucked outside air by solar heat and supplying it to the indoor space. An inlet for interconnecting the ventilation layer and the outside so that it can be introduced into the interior, and an inlet for connecting the interior space and the ventilation layer so that the air from the ventilation layer can be injected into the interior space. It is characterized by having a plurality of heat collecting units provided on the formed case and the ventilation layer.
상기 선행기술2는 태양열을 이용한 난방시스템에 관한 것으로서, 내부에 공기 가열실이 형성되어 있는 단위하우징; 단위하우징의 일측에 마련되어 공기가열실로 외부 공기를 유입하는 유입부; 단위하우징의 타측에 마련되어 공기가열실에서 가열된 공기를 배출하는 배출부; 단위하우징의 어느 일면에 마련되어 태양광을 집광하는 복수의 볼록렌즈; 및 단위하우징 내의 공기가열실에 마련되되, 볼록렌즈들에 의해 태양광의 초점이 맞춰지는 거리에 배치되며, 볼록렌즈들에 의해 집광된 태양열에 의해 가열되어 공기가열실내의 공기를 가열하는 가열판을 포함하는 것에 특징이 있다.The prior art 2 relates to a heating system using solar heat, a unit housing having an air heating chamber formed therein; An inlet provided at one side of the unit housing to introduce external air into the air heating chamber; A discharge part provided at the other side of the unit housing to discharge heated air from the air heating chamber; A plurality of convex lenses provided on one surface of the unit housing to collect sunlight; And a heating plate provided in the air heating chamber in the unit housing, disposed at a distance at which the sunlight is focused by the convex lenses, and heated by the solar heat collected by the convex lenses to heat the air in the air heating chamber. It is characteristic to doing.
한편, 상기 선행기술3은 태양열을 이용한 환풍기에 관한 것으로, 건물의 외벽에 태양의 복사열을 집약시킬 수 있도록 복수의 집열장치를 설치하고, 신선한 실외 공기를 집열장치로 통과시켜 온도를 따뜻하게 하여 실내로 공급하여 대류현상에 의해 실내의 탁한 공기를 자연스럽게 배출할 수 있는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the prior art 3 relates to a fan using solar heat, install a plurality of heat collecting devices to collect the radiant heat of the sun on the outer wall of the building, the fresh outdoor air to pass through the heat collecting device to warm the temperature to the room It is characterized in that it can naturally discharge the muddy air of the room by the convection phenomenon by supplying.
상기 선행기술들은 모두 집열수단을 구비하여 이 집열수단으로 외기를 유입시키고, 이 유입된 외기를 집열수단내에서 가열하여 난방을 필요로 하는 실내로 재유입시키는 구조를 갖는다.The above prior arts are all provided with a collecting means to introduce external air into the collecting means, and the introduced outdoor air is heated in the collecting means to reintroduce the interior into a room requiring heating.
그러나 난방을 필요로 할 때에는 겨울철임을 고려하면, 외기온도는 통상 영하이게 되고, 이러한 외기를 집열수단내에서 가열하여도 실내로 유입되는 가열공기는 그다지 높지 않은 온도를 갖게 된다. 즉, 외기를 끌여들여 환기와 난방을 동시에 추구하고자 하는 목적은 이해하나, 이러한 외기에 의해 오히려 실내온도의 평균이 더 떨어지게 되는 문제를 초래하게 된다.However, considering the winter season when heating is required, the outside air temperature is usually below zero, and even if the outside air is heated in the heat collecting means, the heating air introduced into the room has a temperature that is not so high. In other words, the purpose of pursuing ventilation and heating at the same time by attracting the outside air is understood, but it causes a problem that the average of the room temperature is further lowered by such outdoor air.
또한, 단순히 온실효과에 의해서만 공기를 가열하게 되면, 그 효율이 떨어질 수밖에 없으므로 효율의 극대화를 위한 개량기술이 필요한 실정이다.In addition, when the air is heated only by the greenhouse effect, the efficiency is inevitably deteriorated, so an improvement technology for maximizing efficiency is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 온실효과를 갖는 단위유닛내에 단면적을 넓힐 수 있는 확장부를 설치하고, 확장부를 포함한 단위유닛내를 검은색으로 도색하며, 공기의 순환을 위한 송풍기를 태양광발전을 통해 구축하여 에너지효율을 극대화하면서 순수한 태양에너지에 의해서만 작동시킬 수 있는 태양열과 태양광발전을 이용한 난방시스템을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, install an extension that can increase the cross-sectional area in the unit unit having a greenhouse effect, and paint the inside of the unit unit including the extension in black, for the circulation of air It is to provide a heating system using solar heat and solar power that can be operated only by pure solar energy while maximizing energy efficiency by building a blower through solar power generation.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,The present invention to solve the above problems,
바깥쪽에는 투광창이 형성되고 안쪽에는 실내와 공기순환되는 흡열판이 형성된 함체 형상의 단위유닛을 건축물의 외벽에 적어도 하나 이상으로 설치하여서 된 난방시스템에 있어서,In the heating system is formed by installing at least one unit unit in the shape of a housing having a light-transmitting window on the outside and a heat absorbing plate circulating the air inside the room,
흡열판에는 아래쪽과 위쪽에 대각선 방향으로 형성된 유입공과 유출공이 형성되고, 흡열판에는 삿갓 형상을 갖는 다수의 확장판이 설치되고, 투광창에는 햇빛을 모으는 다수의 집광렌즈가 형성되며, 흡열판 및 확장판은 검은색으로 도색되거나 검은색 재질(PVA)로 제작됨을 특징으로 하는 태양열과 태양광 발전을 이용한 난방시스템을 제공한다.The heat absorbing plate is formed in the inlet and outlet holes formed in a diagonal direction at the bottom and top, a plurality of expansion plate having a hat shape is installed in the heat absorbing plate, a plurality of light collecting lenses for collecting sunlight is formed in the light emitting window, heat absorbing plate and expansion plate Silver is painted in black or made of black material (PVA) to provide a heating system using solar power and solar power.
이때, 유입공에는 송풍기가 설치되고, 흡열판에는 송풍기로 전원을 공급하기 위한 태양광 발전 모듈이 설치될 수도 있다.In this case, a blower may be installed in the inlet hole, and a solar power generation module may be installed in the heat absorbing plate to supply power to the blower.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 난방시스템은 확장부 구조와, 검은색으로 도색된 내부와, 렌즈를 통해 더 많은 태양열을 흡수할 수 있어 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, the heating system according to the present invention can absorb more solar heat through the extension structure, the interior painted in black, and the lens, thereby increasing the energy efficiency.
또한, 본 발명은 실내공기를 순환시키기 때문에 현재의 실내온도보다 계속적으로 상승되는 효과를 가져 오게 된다.In addition, the present invention is to circulate the indoor air has the effect of continuously rising than the current room temperature.
또한, 순환을 위한 송풍기를 태양광발전을 통해 작동시키기 때문에 모든 시스템을 태양에너지만으로 구축할 수 있게 된다. In addition, since the blower for circulation is operated through photovoltaic power generation, all systems can be built using only solar energy.
도 1은 본 발명에 따른 난방시스템의 기본원리를 나타낸 구성도이고,
도 2는 하나의 단위유닛을 보인 사시도이고,
도 3은 렌즈에 의해 태양광이 집약되는 모습을 보인 도면이며, 그리고
도 4는 여러 단위유닛을 설치하여 난방시스템이 작동되는 모습을 보인 도면이다.1 is a block diagram showing the basic principle of a heating system according to the present invention,
2 is a perspective view showing one unit unit,
3 is a view showing a state in which sunlight is concentrated by a lens, and
4 is a view showing a state in which the heating system is installed by installing several unit units.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양열과 태양광 발전을 이용한 난방시스템을 설명한다.Hereinafter, a heating system using solar heat and photovoltaic power generation according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 난방시스템은 건축물의 외벽에 태양열을 받아 온실효과를 내는 단위유닛(100)을 설치하여 구성된다. 이때, 단위유닛(100)의 바깥쪽에는 단위유닛(100)내로 햇빛이 들어오도록 투광창(120)이 형성되고, 단위유닛(100)의 실내쪽에는 단위유닛(100)내로 들어온 햇빛을 효율적으로 에너지화시키기 위해 검은색으로 된 흡열판(110)이 형성된다. 그리고 흡열판(110)에는 실내의 공기가 유입되는 유입공(111)이 형성되고, 단위유닛(100)내로 유입된 실내공기를 태양열로 가열하여 실내로 다시 방출시키는 유출공(113)이 형성된다. 유입공(111)으로는 단위유닛(100)의 내부온도보다 낮은 온도의 공기가 유입되므로 아래쪽에 형성시키고, 유출공(113)으로는 실내의 온도보다 높은 온도의 공기가 방출되므로 위쪽에 형성시켜 자연적인 대류현상이 일어나도록 유도한다.Referring to Figure 1, the heating system according to the present invention is configured by installing a
본 발명의 단위유닛(100)을 보다 상세하게 설명하기 위해 도 2를 참고하면, 단위유닛(100)은 사각형 함체 형상을 갖는 것으로, 투광창(120)의 소재로는 투명비닐이나, 유리, 아크릴판 등이 사용될 수 있다. 흡열판(110)은 태양열을 흡수하는 곳으로, 검은색으로 도색되거나 검은색 재질의 재료로 제작된다. 그리고 테두리(130)는 함체가 지지될 수 있도록 합성수지 또는 금속재로 제작되어도 무방하다. 여기에서, 검은색 재질이란 시중에서 흔히 볼 수 있는 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA)을 말한다.Referring to Figure 2 in order to explain in more detail the
본 발명에 따른 단위유닛(100)은 자연적인 대류에 의해 실내공기를 유입시키거나 방출시킬뿐만 아니라 강제 송풍방식이 채택될 수도 있다. 즉, 유입공(111)을 통해 자연적인 공기흐름을 기대하기에는 실내공간에 비해 유입공(111)의 크기가 너무 작고, 공기의 온도차가 크지 않기 때문에 강제송풍방식을 채택하는 것이 송풍효과가 좋을 것이다.The
따라서 유입공(111)에 송풍기(112)를 설치하여 공기의 흐름을 유도하게 된다. 이때, 송풍기(112)를 돌려주는 동력원으로 전기가 사용되는데, 이 전기도 태양광 발전을 통해 작동시킬 수 있다. 즉, 흡열판(110)의 상부측에 태양광 발전 모듈(140)을 설치하고, 이 모듈(140)에서 발생된 전기를 송풍기(112)에 공급하게 되는 것이다. 참고로, 태양광발전은 대부분의 사람들이 알고 있는 기본 원리로, 반도체로 구성된 태양전지가 빛을 흡수하면 표면에서 전자가 생겨 전기가 발생하도록 하는 광전자효과를 기본원리로 태양에너지를 전기에너지로 변환해주는 일련의 시스템을 말한다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 원리에 의해 태양광 발전 모듈(140)이 단위유닛(100)내로 들어온 빛을 전기에너지로 변환하고, 태양광 발전 모듈(140)과 송풍기(112)를 연결시킴으로써, 태양광 발전 모듈(140)에서 발생된 전기에너지로 송풍기(112)를 작동시키는 것이다.
또한, 단위유닛(100)내로 유입된 실내공기를 단위유닛(100)내에서 보다 오래 동안 머무르도록 하기 위해 유입공(111)과 유출공(113)을 대각선으로 형성함이 바람직할 것이다.Therefore, the
In addition, it may be desirable to form diagonally the
본 발명에 따른 흡열판(110)에는 투광창(120)을 통해 들어온 햇빛을 보다 폭넓게 받기 위해 확장판(150)이 더 형성될 수 있다. 확장판(150)은 삿갓 형태를 갖는 것으로, 횡 또는 열 방향으로 설치되고, 이 확장판(150)도 검은색으로 도색된다. 따라서 평면인 흡열판(110)에 비해 빗변으로 된 확장판(150)의 단면적이 더 커져 더 많은 양의 햇빛을 받게 되는 것이다.In the
본 발명에 따른 단위유닛(100)은 태양열을 더 효율적으로 흡수하기 위해 도 3에서 보는 것과 같이 투광판(120)에 집광렌즈(121)가 형성될 수도 있다. 집광렌즈(121)는 볼록렌즈로서 투광판(120)을 통과하는 빛이 집광렌즈(121)에 의해 한곳으로 모아져 더 높은 열을 순간적으로 발생시킬 수 있게 된다. 이때, 집광렌즈(121)의 포커스는 투광창(120)과 흡열판(110)의 거리에 따라 산출되며, 흡열판(110)에 확장판(150)이 설치된 경우에는 투광창(120)과 확장판(150)의 거리에 따라 산출되어야 할 것이다.In the
본 발명에 따른 난방시스템은 도 4에서 보는 바와 같이 건축물이나 비닐하우스 등과 같은 외벽에 다수개가 설치되어 실내의 공기가 유입공(111)으로 들어와 충분히 데워진 후, 배출공(113)을 통해 다시 실내로 순환하게 된다.As shown in FIG. 4, the heating system according to the present invention is installed in the outer wall such as a building or a vinyl house, and the indoor air is sufficiently heated by entering the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined by the appended claims. .
100 : 단위유닛 110 : 흡열판
111 : 유입공 112 : 송풍기
113 : 유출공 120 : 투광창
121 : 집광렌즈 130 : 테두리
140 : 태양광 발전 모듈 150 : 확장판100: unit unit 110: heat absorbing plate
111: inlet hole 112: blower
113: outflow hole 120: floodlight
121: condenser lens 130: frame
140: solar power module 150: expansion
Claims (2)
상기 흡열판(110)에는 아래쪽과 위쪽에 대각선 방향으로 형성된 유입공(111)과 유출공(113)이 형성되고, 상기 흡열판(110)에는 삿갓 형상을 갖는 다수의 확장판(150)이 설치되고, 상기 투광창(120)에는 햇빛을 모으는 다수의 집광렌즈(121)가 형성되며, 상기 흡열판(110) 및 확장판(150)은 검은색으로 도색되거나 검은색 재질(PVA)로 제작됨을 특징으로 하는 태양열과 태양광 발전을 이용한 난방시스템.In the heating system is formed by installing at least one unit-shaped unit unit 100 on the outer wall of the building is formed with a light-transmitting window 120 on the outside and a heat absorbing plate 110 that is circulated with the air inside,
The heat absorbing plate 110 is formed in the inlet hole 111 and the outlet hole 113 formed in a diagonal direction on the bottom and top, the heat absorbing plate 110 is provided with a plurality of expansion plate 150 having a hat shape A plurality of condensing lenses 121 are formed in the floodlight 120 to collect sunlight, and the heat absorbing plate 110 and the expansion plate 150 are painted in black or made of a black material (PVA). Heating system using solar power and solar power.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110017017A KR101079642B1 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Heating system using the solar energy |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101079642B1 true KR101079642B1 (en) | 2011-11-03 |
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ID=45397098
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| KR1020110017017A KR101079642B1 (en) | 2011-02-25 | 2011-02-25 | Heating system using the solar energy |
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|---|---|
| KR (1) | KR101079642B1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101464366B1 (en) * | 2012-06-28 | 2014-11-26 | 주식회사 팜텍 | Solar air collector for solar heating system |
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| KR101687700B1 (en) | 2015-09-30 | 2016-12-19 | 공주대학교 산학협력단 | Air Type Building Integrated Photohvoltaic-thermal System of Modular Method |
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- 2011-02-25 KR KR1020110017017A patent/KR101079642B1/en active IP Right Grant
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