KR101164222B1 - 현장설치 교육용 태양열 실험장비 - Google Patents

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Abstract

현장설치 교육용 태양열 실험장비는 태양열 시스템과, 제어판, 및 모니터링 단말기를 포함한다. 태양열 시스템은 집열기와, 축열부와, 난방 및 급탕부, 및 측정부를 포함하여 현장에 설치된다. 제어판은 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 토대로, 실습자로부터 설정된 각 룸의 난방 온도에 따라 부하유량 밸브들을 제어하여 각 룸의 난방 온도를 조절하며, 측정된 온도 값을 디스플레이한다. 모니터링 단말기는 태양열 시스템의 구성도를 디스플레이하고, 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 입력 받아서 디스플레이 및 저장하며, 유량계들로부터 측정된 집열유량과 난방유량 및 급탕유량 값을 입력 받아서 유량 값들에 따른 각 열량 값을 실시간으로 산출해서 디스플레이 및 저장한다. 이에 따라, 현장에 설치된 태양열 시스템에 대해 각종 실험을 통해 태양열 시스템의 구성과 원리를 손쉽게 이해할 수 있으며, 태양열 시스템의 가동상태를 실시간으로 모니터링하고 데이터화할 수 있다.

Description

현장설치 교육용 태양열 실험장비{Field-installed solar heat experiment apparatus for education}
본 발명은 태양열 실험장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장에 설치된 태양열 시스템에 대해 각종 실험을 통해 교육할 수 있는 현장설치 교육용 태양열 실험장비에 관한 것이다.
최근엔 기후변화 문제의 심화와 화석연료의 고갈 등으로 신재생에너지의 중요성과 비중은 점차 증가하고 있다. 신재생에너지란 기존의 화석연료를 변환시켜 이용하거나 햇빛, 물, 지열, 강수, 생물유기체 등을 포함하여 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 에너지로서, 신에너지 및 재생에너지를 통틀어 일컫는 말이다.
신에너지는 연료전지, 석탄액화가스화 및 중질잔사유가스화, 수소에너지 분야로 구분되고, 재생에너지는 태양광, 태양열, 바이오, 풍력, 수력, 해양, 폐기물, 지열 분야로 구분된다. 이러한 재생에너지 중 태양열을 이용해서 난방 등을 행하는 태양열 시스템이 개발되어 사용되고 있다.
태양열 시스템은 자연형 태양열 시스템과 설비형 태양열 시스템으로 대별된다. 설비형 태양열 시스템은 태양열을 집열하기 위해 집열기를 설치하고 집열기와 열교환하는 열매체에 의해 축열탱크의 물을 가열해서 온수 상태로 생산하여, 이 온수를 건물의 난방이나 급탕에 사용하도록 구성된다.
그런데, 설비형 태양열 시스템은 고가의 설비비용에 비해 효율이 낮은 것으로 알려져 있다. 또한, 설비형 태양열 시스템은 구성과 제어가 복잡하여 상당한 제작기술과 이해도가 요구되므로, 실습자가 태양열 시스템의 구성과 제어를 이해하기가 어려운 측면이 있다. 게다가, 설비형 태양열 시스템은 수명이 비교적 짧고 고장의 우려가 있기 때문에, 지속적인 관리가 요구되는 등 많은 문제점을 지니고 있다.
등록특허 제10-1063038호(2010.10.06 공개)
본 발명의 과제는 현장에 설치된 태양열 시스템에 대해 각종 실험을 통해 태양열 시스템의 구성과 원리를 손쉽게 이해할 수 있으며, 태양열 시스템의 가동상태를 실시간으로 모니터링하고 데이터화할 수 있는 현장설치 교육용 태양열 실험장비를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 현장설치 교육용 태양열 실험장비는, 태양열을 집열하기 위한 집열기와, 축열을 위한 물을 공급받아 저장하는 축열탱크와 상기 집열기에 의해 가열된 열매체를 공급받아서 상기 축열탱크에 저장된 물을 열교환 통해 가열하도록 상기 축열탱크 내에 설치된 열매체 열교환기 및 상기 열매체 열교환기로 공급되는 집열유량을 조절하기 위한 집열유량 밸브를 구비한 축열부와, 상기 축열탱크에서 가열된 온수를 분배 받아서 열교환 통해 건물의 룸들을 각각 난방하는 난방 부하장치들과 상기 축열탱크에서 가열된 온수를 공급받아서 급탕을 행하는 급탕 부하장치 및 상기 난방 부하장치들의 각 난방유량과 급탕 부하장치의 급탕유량을 조절하기 위한 부하유량 밸브들을 구비한 난방 및 급탕부, 및 상기 집열유량과 난방유량을 측정하기 위한 유량계들 및 상기 집열기의 입출구 온도와 축열부의 입출구 온도와 난방 부하장치들의 각 입출구 온도와 급탕 부하장치의 입출구의 온도를 측정하기 위한 온도센서들을 구비한 측정부를 포함하여 현장에 설치된 태양열 시스템; 상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 토대로, 실습자로부터 설정된 각 룸의 난방 온도에 따라 상기 부하유량 밸브들을 제어하여 각 룸의 난방 온도를 조절하며, 측정된 온도 값을 디스플레이하는 제어판; 및 상기 태양열 시스템의 구성도를 디스플레이하고, 상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 입력 받아서 디스플레이 및 저장하며, 상기 유량계들로부터 측정된 집열유량과 난방유량 및 급탕유량 값을 입력 받아서 상기 유량 값들에 따른 각 열량 값을 실시간으로 산출해서 디스플레이 및 저장하는 모니터링 단말기;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 실습자가 비교적 복잡한 태양열 시스템의 구성과 흐름을 손쉽게 파악하고 이해할 수 있다. 또한, 실습자는 실험을 통해 태양열 시스템을 최적화시키는 실습을 해볼 수 있고, 태양열 시스템의 가동상태를 실시간으로 모니터링하고 데이터화하여 태양열 시스템에 대해 지속적인 관리를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현장설치 교육용 태양열 실험장비에 대한 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 제어판의 일 예를 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 모니터링 단말기의 디스플레이부를 통해 출력되는 정보를 나타낸 도면.
도 4는 도 2의 제어판에 대한 구성도.
도 5는 도 3의 모니터링 단말기에 대한 구성도.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현장설치 교육용 태양열 실험장비에 대한 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제어판의 일 예를 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 도 1에 도시된 모니터링 단말기의 디스플레이부를 통해 출력되는 정보를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 현장설치 교육용 태양열 실험장비는 태양열 시스템(100)과, 제어판(200), 및 모니터링 단말기(300)를 포함한다.
태양열 시스템(100)은 태양열을 이용해서 난방 및 급탕을 행할 수 있는 것으로, 집열기(110)와, 축열부(120)와, 난방 및 급탕부(130), 및 측정부(140)를 포함한다.
집열기(110)는 태양열을 집열하기 위한 것이다. 즉, 집열기(110)는 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하여, 변환된 열에 의해 열매체가 가열되어 축열부(120)로 공급될 수 있게 한다.
집열기(110)로는 히트 파이프식 태양열 집열기가 이용될 수 있다. 히트 파이프는 진공 상태의 관 속에 적량의 액체를 봉입한 기구로서, 한쪽을 가열하면 액체가 증기가 되어 다른 쪽으로 흐르고, 그곳에서 방열하여 액체가 되면 모세관 현상에 의해 액체가 가열 부위로 되돌아온다. 이러한 히트 파이프의 원리를 응용하여 열매체에 열을 전달할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않고 다양한 방식의 집열기가 이용될 수 있음은 물론이다.
축열부(120)는 축열탱크(121)와, 열매체 열교환기(122)와, 집열 순환펌프(123), 및 집열유량 밸브(124)를 포함한다. 축열탱크(121)는 축열을 위한 물을 공급받아 저장한다. 이를 위해, 축열탱크(121)에는 급수라인(1211)이 연결되어 급수라인(1211)을 통해 축열을 위한 물이 공급될 수 있다. 급수라인(1211)에는 유량 제어를 위한 급수밸브(1212)가 설치될 수 있다. 축열탱크(121)에는 배수라인(1213)이 연결되어 배수라인(1213)을 통해 축열탱크(121) 내의 물이 배수될 수 있다. 배수라인(1213)에는 배수밸브(1214)가 설치될 수 있다.
열매체 열교환기(122)는 축열탱크(121)에 설치된다. 열매체 열교환기(122)는 집열기(110)에 의해 가열된 열매체를 공급받아서 축열탱크(121)에 저장된 물을 열교환 통해 가열한다. 열매체 열교환기(122)는 코일 형태의 관으로 이루어질 수 있으며, 열매체가 관을 따라 흐르면서 축열탱크(121)에 저장된 물로 열을 전달해줌으로써, 축열탱크(121)에 저장된 물을 온수로 만들 수 있다. 열매체는 물과 부동액이 섞인 혼합액일 수 있다.
열매체 열교환기(122)는 열매체 순환라인에 의해 집열기(110)와 연결된다. 열매체 순환라인은 열매체 공급라인(1221)과 열매체 환수라인(1222)으로 구성될 수 있다. 열매체 공급라인(1221)은 집열기(110)의 출구단과 열매체 열교환기(122)의 입구단을 연결함으로써, 집열기(110)에 의해 가열된 열매체가 열매체 열교환기(122)로 공급될 수 있게 한다. 열매체 환수라인(1222)은 열매체 열교환기(122)의 출구단과 집열기(110)의 입구단을 연결함으로써, 열매체 열교환기(122)를 거쳐 배출되는 열매체를 집열기(110)로 환수될 수 있게 한다.
집열 순환펌프(123)는 열매체 순환라인에 설치되어 열매체를 순환시키기 위한 것이다. 집열 순환펌프(123)는 열매체 환수라인(1222)에 설치될 수 있다. 집열 순환펌프(123)는 열매체 열교환기(122)로부터 배출된 열매체가 집열기(110) 쪽으로 압송되도록 열매체에 압력을 작용함으로써, 열매체가 집열기(110)와 열매체 열교환기(122) 사이를 순환시킬 수 있다.
집열유량 밸브(124)는 열매체 열교환기(122)로 공급되는 집열유량을 조절하기 위한 것이다. 집열유량 밸브(124)는 열매체 공급라인(1221)에 설치되어 제어부(155)에 의해 개구도가 제어됨으로써, 열매체 열교환기(122)로 공급되는 집열유량을 조절할 수 있다. 열매체 열교환기(122)로부터 배출되는 열매체의 유량을 조절할 수 있도록 열매체 열교환기(122)의 출구단에 밸브가 설치될 수도 있다.
난방 및 급탕부(130)는 난방 부하장치(131)들과, 급탕 부하장치(132)와, 온수 순환펌프(133), 및 부하유량 밸브(134)를 포함한다. 난방 부하장치(131)들은 축열탱크(121)에서 가열된 온수를 분배 받아서 열교환 통해 건물을 난방한다.
난방 부하장치(131)들은 성능 실험을 위해 다양한 열교환기로 각각 구성될 수 있다. 예컨대, 난방 부하장치(131)들은 룸1(Room1)의 천정에 설치되는 팬형 열교환기(131a)와, 룸2(Room2)의 바닥에 설치되는 열교환기(131b), 룸3(Room3)에 설치되는 핀형 열교환기(131c), 룸4(Room4)에 설치되는 토출 방식의 팬형 열교환기(131d)로 각각 구성될 수 있다.
난방 부하장치(131)들은 온수 순환라인에 의해 축열탱크(121)와 연결된다. 온수 순환라인은 온수 공급라인(1311)과, 분배기(1312)와, 온수 분배라인(1313)들과, 집합기(1314), 및 온수 환수라인(1315)을 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 온수 공급라인(1311)은 축열탱크(121)의 온수 출구단과 분배기(1312)의 입구단을 연결한다.
온수 분배라인(1313)들은 각 입구단을 분배기(1312)의 각 출구단에 연결하고, 각 출구단을 난방 부하장치(131)들의 각 입구단에 연결한다. 또한, 온수 분배라인(1313)들은 난방 부하장치(131)들의 각 출구단을 집합기(1314)의 각 입구단에 연결한다. 온수 환수라인(1315)은 입구단을 집합기(1314)의 출구단에 연결하고 출구단을 축열탱크(121)의 환수 입구단에 연결한다. 따라서, 축열탱크(121)로부터 출수된 온수는 난방 부하장치(131)들로 분배된 후 축열탱크(121)로 환수될 수 있다.
급탕 부하장치(132)는 축열탱크(121)에서 가열된 온수를 급탕 공급라인(1321)을 통해 공급받아서 급탕을 행한다. 급탕 부하장치(132)는 급수라인(1211)으로부터 분기된 분기라인(1322)을 통해 축열을 위해 축열탱크(121)로 공급되는 물을 공급받을 수 있다.
온수 순환펌프(133)는 온수 순환라인에 설치되어 온수를 순환시키기 위한 것이다. 온수 순환펌프(133)는 온수 환수라인(1315)에 설치될 수 있다. 온수 순환펌프(133)는 난방 부하장치(131)들로부터 배출되어 환수되는 물이 축열탱크(121) 쪽으로 압송되도록 환수되는 물에 압력을 작용함으로써, 온수가 축열탱크(121)와 난방 부하장치(131)들 사이를 순환시킬 수 있다.
부하유량 밸브(134)들은 난방 부하장치(131)들의 각 난방유량과 급탕 부하장치(132)의 급탕유량을 조절하기 위한 것이다. 부하유량 밸브(134)들은 난방 부하장치(131)들의 각 난방유량을 조절하기 위한 난방유량 밸브(134a)들과, 급탕 부하장치(132)의 급탕유량을 조절하기 위한 급탕유량 밸브(134b)로 구성된다.
난방유량 밸브(134a)들은 각 난방 부하장치(131)의 입출구 측에서 온수 분배라인(1313)에 하나씩 설치될 수 있다. 급탕유량 밸브(134b)는 급탕 공급라인(1321)에 설치될 수 있다. 부하유량 밸브(134)들은 제어부(155)에 의해 개구도가 제어됨으로써, 난방 부하장치(131)들로 공급되는 난방유량과 급탕 부하장치(132)로 공급되는 급탕유량을 조절할 수 있다.
축열탱크(121)의 온수 출구단과 환수 입구단에 밸브가 각각 설치될 수도 있다. 또한, 온수 환수라인(1315)에 온수 순환펌프(133)와 집합기(1314) 사이에 밸브가 설치되며, 이 밸브와 온수 순환펌프(133) 사이에 온수 배수를 위한 온수 드레인(1316)이 설치될 수 있다.
측정부(140)는 유량계들과 온도센서들을 포함한다. 유량계들은 집열유량과 난방유량을 측정하기 위한 것이다. 유량계들은 집열유량을 측정하기 위한 집열 유량계(141)와 난방유량을 측정하기 위한 난방 유량계(142)로 구성될 수 있다. 집열 유량계(141)는 열매체 환수라인(1222)에서 집열 순환펌프(123)로부터 압송되는 열매체의 유량을 측정하도록 설치될 수 있다.
난방 유량계(142)는 온수 공급라인(1311)에 설치되어 축열탱크(121)로부터 분배기(1312)로 공급되는 온수의 유량을 측정하도록 설치될 수 있다. 급수라인(1211)에 유량계가 설치되어 축열탱크(121)로 공급되는 물의 유량을 측정할 수도 있다. 온도센서들은 집열기(110)의 입출구 온도, 축열탱크(121)의 입출구 온도, 난방 부하장치(131)들의 각 입출구 온도와 급탕 부하장치(132)의 입출구 온도를 측정하도록 설치될 수 있다.
제어판(200)은 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 토대로, 실습자로부터 설정된 각 룸의 난방 온도에 따라 부하유량 밸브(134)들, 즉 난방유량 밸브(134a)들을 제어하여 각 룸의 난방 온도를 조절한다. 그리고, 제어판(200)은 측정된 온도 값을 디스플레이한다.
모니터링 단말기(300)는 태양열 시스템(100)의 구성도를 디스플레이한다. 모니터링 단말기(300)는 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 입력 받아서 디스플레이 및 저장한다. 그리고, 모니터링 단말기(300)는 유량계(141)(142)들로부터 측정된 집열유량과 난방유량 및 급탕유량 값을 입력 받아서 유량 값들에 따른 각 열량 값을 실시간으로 산출해서 디스플레이 및 저장한다.
전술한 바와 같이, 실습자는 현장에 설치된 태양열 시스템(100)에 대해 각종 실험을 통해 비교적 복잡한 태양열 시스템(100)의 구성과 원리를 손쉽게 파악하고 이해할 수 있다. 또한, 실습자는 실험을 통해 태양열 시스템(100)을 최적화시키는 실습을 해볼 수 있고, 태양열 시스템(100)의 가동상태를 실시간으로 모니터링하고 데이터화하여 태양열 시스템(100)에 대해 지속적으로 관리할 수 있다.
한편, 도 2와 함께 도 4를 참조하면, 제어판(200)은 조작부(210)와, 온도 표시부(220), 및 제어기(230)를 포함할 수 있다. 조작부(210)는 각 룸의 난방 온도 및 난방 시간을 설정할 수 있게 마련된다. 예컨대, 조작부(210)는 난방 모드를 선택하기 위한 버튼과, 룸을 선택하기 위한 버튼과, 룸이 선택된 후 난방 온도 및 난방 시간을 입력하기 위한 버튼들을 포함할 수 있다. 조작부(210)는 외출 모드를 선택하기 위한 버튼과, 급탕 모드를 선택하기 위한 버튼을 포함할 수도 있다. 조작부(210)는 리모트 컨트롤러(211)에 의해 조작되는 것도 가능하다.
온도 표시부(220)는 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 디스플레이한다. 제어기(230)는 인터페이스부(240)를 통해 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 입력 받을 수 있다.
제어기(240)는 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 온도 표시부(220)로 출력한다. 그리고, 제어기(240)는 조작부(210)에 의해 설정된 난방 온도 및 난방 시간에 따라 난방유량 밸브(134a)들을 제어하여 각 룸의 난방 온도 및 난방 시간을 조절한다. 즉, 제어기(240)는 온도센서들로부터 측정된 온도 값과 설정 난방 온도 값을 비교한다. 그리고, 제어기(240)는 온도센서들로부터 측정된 온도 값이 설정 난방 온도 값에 도달한 후 설정 시간 동안 유지되도록 난방유량 밸브(134a)들을 제어한다. 이에 따라, 제어기(240)는 각 룸의 난방 온도 및 난방 시간을 설정 값으로 조절할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 모니터링 단말기(300)는 데이터 획득부(310)와, 디스플레이부(320)와, 저장부(330)와, 입력부(340), 및 단말기 제어부(350)를 포함할 수 있다. 데이터 획득부(310)는 온도센서들로부터 측정된 각 온도를 실시간으로 획득한다. 데이터 획득부(310)는 인터페이스부(360)를 통해 온도센서들과 연결될 수 있다.
디스플레이부(320)는 데이터 획득부(310)를 통해 획득된 온도 데이터를 표시함으로써, 실습자가 실시간으로 집열기(110)의 입출구 온도, 축열탱크(121)의 입출구 온도와 난방 부하장치(131)들의 각 입출구 온도와 급탕 부하장치(132)의 입출구 온도를 확인할 수 있다.
그리고, 디스플레이부(320)는 태양열 시스템(100)의 구성도를 표시함으로써, 실습자가 비교적 복잡한 태양열 시스템(100)의 구성과 제어를 손쉽게 파악하고 이해할 수 있다. 디스플레이부(320)는 그래프(321) 상에 실시간 온도변화와 열량변화를 표시한다. 즉, 그래프(321)는 집열 온도, 난방 온도, 급탕 온도, 열량을 실시간으로 나타냄으로써, 실습자가 실시간으로 온도변화와 열량변화를 확인할 수 있다. 디스플레이부(320)에는 측정 시작 또는 종료를 입력하는 명령 버튼이 표시될 수 있고, 시작 시점과 진행 시점이 표시될 수 있다.
저장부(330)는 데이터 획득부(310)를 통해 획득된 데이터를 저장한다. 저장부(330)에 저장된 데이터는 태양열 시스템(100)의 성능 평가 등에 활용될 수 있다. 입력부(340)는 집열유량과 난방유량 및 급탕유량의 값을 입력하도록 디스플레이부(320) 상에 표시된다. 예컨대, 입력부(340)는 다수의 윈도우 창들로 디스플레이부(320) 상에 표시될 수 있다. 윈도우 창들은 집열량과 관련된 집열량 윈도우 창(341)과, 난방열량과 관련된 난방열량 윈도우 창(342), 및 급탕열량과 관련된 급탕열량 윈도우 창(343)으로 각각 구성될 수 있다.
집열량 윈도우 창(341), 난방열량 윈도우 창(342), 급탕열량 윈도우 창(343)에는 집열유량, 난방유량 및 급탕유량을 수동으로 입력할 수 있는 입력란이 마련된다. 여기서, 집열유량, 난방유량 및 급탕유량은 실습자가 유량계들(141)(142)을 통해 직접 측정한 값일 수 있다.
그리고, 집열량 윈도우 창(341)에는 비열과, 집열온도차, 집열량을 표시하는 표시란들이 마련된다. 난방열량 윈도우 창(342)에는 비열과, 난방온도차, 난방열량을 표시하는 표시란들이 마련된다. 급탕열량 윈도우 창(343)에는 비열과, 급탕온도차, 급탕열량을 표시하는 표시란들이 마련된다. 이에 따라, 실습자는 집열유량, 난방유량 및 급탕유량을 직접 입력함으로써, 이에 따른 열량 값이 실시간으로 산출되고 저장될 수 있다. 따라서, 실습자는 태양열 시스템(100)의 구성과 흐름을 손쉽게 파악할 수 있다.
다른 예로, 유랑계들(141)(142)을 통해 측정된 집열유량, 난방유량 및 급탕유량 값은 수동 입력 방식이 아닌 자동 입력 방식에 의해 단말기 제어부(350)로 제공되어 열량 값이 실시간으로 산출되고 저장되는 것도 가능하다.
단말기 제어부(350)는 입력부(340)를 통해 입력된 집열유량, 난방유량 및 급탕유량 값에 따른 각 열량을 실시간으로 산출해서 윈도우 창들(341)(342)(343) 및 그래프(321)를 통해 출력하고, 저장부(330)로 저장할 수 있다. 모니터링 단말기(300)는 컴퓨터 기반으로 구성될 수 있으며, 단말기 제어부(350)에는 유량 값들을 입력받아서 각 열량을 산출하고 모니터링 단말기(300) 전반을 운영하기 위한 소프트웨어가 탑재될 수 있다.
한편, 태양열 시스템(100)에서, 열매체 순환라인에는 팽창탱크(160)가 설치될 수 있다. 예컨대, 팽창탱크(160)는 축열탱크(121)와 집열 순환펌프(123) 사이에서 열매체 환수라인(1222)과 연결된 연결라인에 설치될 수 있다. 그리고, 팽창탱크(160)의 입구 쪽에는 밸브가 설치될 수 있다. 팽창탱크(160)는 열매체 순환라인을 따라 순환하는 열매체의 온도 상승에 따른 체적 팽창을 흡수함으로써, 열매체 순환라인과 태양열 시스템(100)을 보호할 수 있게 한다.
집열 순환펌프(123)는 메인 펌프(123a)와 보조 펌프(123b)를 포함할 수 있다. 메인 펌프(123a)는 열매체 순환라인, 즉 열매체 환수라인(1222)에 설치되어 열매체 순환을 수행한다. 메인 펌프(123a)의 입출단 쪽에는 밸브가 각각 설치될 수 있다.
보조 펌프(123b)는 메인 펌프(123a)에 고장이 생기더라도 열매체가 원활히 순환할 수 있도록 보조한다. 보조 펌프(123b)는 열매체 환수라인(1222)의 유로 상에 연결된 열매체 보조 순환라인(1231)에 설치된다. 보조 펌프(123b)의 입출단 쪽에는 밸브가 각각 설치될 수 있다.
열매체 순환라인, 즉 열매체 환수라인(1222)에는 열매체 보충라인(1701)이 연결될 수 있다. 그리고, 열매체 보충탱크(170)가 열매체 보충라인(1701)에 설치될 수 있다. 열매체가 열매체 순환라인을 따라 순환하면서 점차 양이 줄어들 수 있는데, 이 경우 열매체 보충탱크(170)는 저장하고 있던 열매체를 열매체 순환라인으로 공급해서 보충할 수 있다. 열매체 보충라인(1701)에는 열매체 보충탱크(170)로부터 열매체 순환라인으로 열매체를 압송하기 위한 가압 펌프(171)가 설치될 수 있다. 가압 펌프(171)의 출구단 쪽에는 밸브가 설치될 수 있다.
메인 펌프(123a)의 입구단 쪽에 설치된 밸브와 메인 펌프(123a) 사이에는 열매체 드레인(1232)이 설치될 수 있다. 따라서, 실습자는 열매체 드레인(1232)과 열매체 보충탱크(170)를 이용해서 열매체의 종류를 교환해가며 집열 효율을 높이도록 실험할 수 있다. 보조 펌프(123b)의 입구단 쪽에 설치된 밸브와 보조 펌프(123b) 사이에 열매체 드레인이 설치될 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100..태양열 시스템 110..집열기
120..축열부 121..축열탱크
122..열매체 열교환기 130..난방 및 급탕부
131..난방 부하장치 132..급탕 부하장치
140..측정부 200..제어판
300..모니터링 단말기

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 태양열을 집열하기 위한 집열기와,
    축열을 위한 물을 공급받아 저장하는 축열탱크와 상기 집열기에 의해 가열된 열매체를 공급받아서 상기 축열탱크에 저장된 물을 열교환 통해 가열하도록 상기 축열탱크 내에 설치된 열매체 열교환기 및 상기 열매체 열교환기로 공급되는 집열유량을 조절하기 위한 집열유량 밸브를 구비한 축열부와,
    상기 축열탱크에서 가열된 온수를 분배 받아서 열교환 통해 건물의 룸들을 각각 난방하는 난방 부하장치들과 상기 축열탱크에서 가열된 온수를 공급받아서 급탕을 행하는 급탕 부하장치 및 상기 난방 부하장치들의 각 난방유량과 급탕 부하장치의 급탕유량을 조절하기 위한 부하유량 밸브들을 구비한 난방 및 급탕부, 및
    상기 집열유량과 난방유량을 측정하기 위한 유량계들 및 상기 집열기의 입출구 온도와 축열탱크의 입출구 온도와 난방 부하장치들의 각 입출구 온도와 급탕 부하장치의 입출구의 온도를 측정하기 위한 온도센서들을 구비한 측정부를 포함하여 현장에 설치된 태양열 시스템;
    상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 토대로, 실습자로부터 설정된 각 룸의 난방 온도에 따라 상기 부하유량 밸브들을 제어하여 각 룸의 난방 온도를 조절하며, 측정된 온도 값을 디스플레이하는 제어판; 및
    상기 태양열 시스템의 구성도를 디스플레이하고, 상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 입력 받아서 디스플레이 및 저장하며, 상기 유량계들로부터 측정된 집열유량과 난방유량 및 급탕유량 값을 입력 받아서 상기 유량 값들에 따른 각 열량 값을 실시간으로 산출해서 디스플레이 및 저장하는 모니터링 단말기;를 포함하며,
    상기 제어판은:
    각 룸의 난방 온도 및 난방 시간을 설정할 수 있게 마련된 조작부와,
    상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 디스플레이하는 온도 표시부, 및
    상기 조작부에 의해 설정된 난방 온도 및 난방 시간에 따라 상기 부하유량 밸브들을 제어하여 각 룸의 난방 온도 및 난방 시간을 조절하며 상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 상기 온도 표시부로 출력하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장설치 교육용 태양열 실험장비.
  3. 태양열을 집열하기 위한 집열기와,
    축열을 위한 물을 공급받아 저장하는 축열탱크와 상기 집열기에 의해 가열된 열매체를 공급받아서 상기 축열탱크에 저장된 물을 열교환 통해 가열하도록 상기 축열탱크 내에 설치된 열매체 열교환기 및 상기 열매체 열교환기로 공급되는 집열유량을 조절하기 위한 집열유량 밸브를 구비한 축열부와,
    상기 축열탱크에서 가열된 온수를 분배 받아서 열교환 통해 건물의 룸들을 각각 난방하는 난방 부하장치들과 상기 축열탱크에서 가열된 온수를 공급받아서 급탕을 행하는 급탕 부하장치 및 상기 난방 부하장치들의 각 난방유량과 급탕 부하장치의 급탕유량을 조절하기 위한 부하유량 밸브들을 구비한 난방 및 급탕부, 및
    상기 집열유량과 난방유량을 측정하기 위한 유량계들 및 상기 집열기의 입출구 온도와 축열탱크의 입출구 온도와 난방 부하장치들의 각 입출구 온도와 급탕 부하장치의 입출구의 온도를 측정하기 위한 온도센서들을 구비한 측정부를 포함하여 현장에 설치된 태양열 시스템;
    상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 토대로, 실습자로부터 설정된 각 룸의 난방 온도에 따라 상기 부하유량 밸브들을 제어하여 각 룸의 난방 온도를 조절하며, 측정된 온도 값을 디스플레이하는 제어판; 및
    상기 태양열 시스템의 구성도를 디스플레이하고, 상기 온도센서들로부터 측정된 온도 값을 입력 받아서 디스플레이 및 저장하며, 상기 유량계들로부터 측정된 집열유량과 난방유량 및 급탕유량 값을 입력 받아서 상기 유량 값들에 따른 각 열량 값을 실시간으로 산출해서 디스플레이 및 저장하는 모니터링 단말기;를 포함하며,
    상기 모니터링 단말기는:
    상기 온도센서들로부터 측정된 각 온도 값을 실시간으로 획득하는 데이터 획득부와,
    상기 데이터 획득부를 통해 획득된 온도 데이터와 상기 태양열 시스템의 구성도를 표시하는 디스플레이부와,
    상기 데이터 획득부를 통해 획득된 온도 데이터를 저장하는 저장부와,
    상기 유량계들로부터 측정된 집열유량과 난방유량 및 급탕유량 값을 실습자가 입력하도록 상기 디스플레이부 상에 표시된 입력부, 및
    상기 입력부를 통해 입력된 유량 값들에 따라 각 열량을 산출해서 상기 디스플레이부로 출력하고 상기 저장부에 저장하는 단말기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장설치 교육용 태양열 실험장비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100935943B1 (ko) * 2009-03-19 2010-01-12 주식회사 케이티이엔지 데이타 수집장치를 이용한 태양열 및 기타보일러 난방기 성능 실험장치
KR101100475B1 (ko) * 2011-09-08 2011-12-29 최정희 대체에너지를 이용한 냉난방시스템 실험실습 장치

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