KR101332326B1 - 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템 - Google Patents

밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 집열판으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 연통되며 태양열 집열부에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크와; 상기 태양열 집열부에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관 상에 설치되는 열매체 순환펌프와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관을 통해 열매체 저장탱크와 연통되는 열교환기와; 상기 열교환기와 축열라인을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크; 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열조 순환관 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것이다.

Description

밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템{COMPLEX TYPE SOLAR HEATING SYSTEM}
본 발명은 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 집열판으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 연통되며 태양열 집열부에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크와; 상기 태양열 집열부에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관 상에 설치되는 열매체 순환펌프와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관을 통해 열매체 저장탱크와 연통되는 열교환기와; 상기 열교환기와 축열라인을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크; 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열조 순환관 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 화석 연료의 사용에 따른 자원의 고갈과 환경오염 문제를 개선하기 위한 대체 에너지원이 다양하게 개발되어 이용되고 있다.
이러한 대체 에너지원 중에서 태양에너지를 이용한 태양열 축열장치에 대한 연구 개발이 활발히 진행되어 널리 보급되고 있다.
이러한 태양열 에너지는 에너지 밀도가 낮고 계절별, 시간별 변화가 심한 에너지이므로 집열과 축열기술이 가장 기본이 되는 기술이다.
이러한 태양열 이용시스템은 집열부, 축열부, 이용부로 구성되어 있으며, 집열부는 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하는 장치로 가장 중요한 부분이며, 가장 간단한 형태는 빛을 잘 흡수하는 검은색 관속으로 물을 흐르게 하는 평판형 집열관으로 이것은 빛을 투과하는 외부 보호층(유리나 플라스틱)이 빛을 흡수하는 검은색의 내부구성물을 둘러싼 형태로 이루어져 온실효과를 일으킨다. 빛이 집열판속으로 들어오면 이것은 검은색의 내부에 부딪혀 적외선으로 바뀌는데 적외선은 투명층을 통과하지 못하므로 내부는 점점 더 뜨거워진다. 이렇게 뜨거워진 내부에는 열을 흡수하였다가 전달하는 매체가 흐르는데 이 뜨거워진 매체는 물과 열교환을 하여 난방용 또는 온수용 물을 생산한다.
축열부는 열교환되어 사용처에 활용될 매체(난방용 온수 등)를 저장하는 곳이다.
태양열 에너지의 특징을 살펴보면 무공해, 무제한 청정에너지원이며, 기존의 화석에너지에 비해 지역적 편중이 적고, 다양한 적용 및 이용성, 저가의 유지보수가 가능하다는 장점이 있다.
그러나, 태양열은 밀도가 낮고 간헐적이며, 유가의 변동에 따른 영향이 크고, 초기 설치비용이 많이 드는 단점이 있다. 그리고, 봄철과 여름철은 일사량 조건이 우수하나, 겨울철에는 온도에 따른 열수지가 맞지 않는 단점이 있다.
대부분의 태양열 시스템의 경우, 축열조로부터 온수를 방출시킬 때, 방류초기에는 축열조 내부 전체온도와 거의 비슷하지만 시간이 지날수록 차가운 온도의 급수가 축열조로 유입되는 현상 때문에 축열조 내부의 잔류 온수가 급수와 혼합되어 예상되는 온수의 양보다 적게 된다. 따라서 태양열 시스템의 축열조 내부에 있는 온수를 사용자가 사용하는 동안 남아있는 축열조 내부의 온수와 들어오는 급수의 혼합현상을 막아야 하는 기술적인 문제를 가지고 있다.
이러한 태양열 시스템은 순환펌프에 의해 작동매체인 부동액을 집열기에 직접 순환시키며, 집열기 출구와 축열조 중상부(3/5지점)의 온도차를 감지하여 제어부에 의해 on/off 작동을 하면서 축열조에 온수를 저장하게 된다.
한편, 상기 열교환기를 중심으로 집열부의 배관 구성에 따라 밀폐형과 개방형으로 나눌 수 있으며, 밀폐형 태양열 시스템의 경우 집열부와 열교환기 사이에서 축열매체인 부동액의 원활한 흐름을 확보할 수 있고, 집열펌프(축열매체 순환펌프)의 반송동력을 작게 할 수 있는 장점이 있으나, 부동액의 농도를 유지하지 못할 경우 겨울철에 집열기 및 배관의 동파피해를 입게 되고, 여름철에 축열조의 온수를 많이 사용하지 않아 집열기 내부의 축열매체가 과열되면 집열기 내부압력 상승으로 집열기 및 배관의 파손피해를 입게 된다.
개방형 태양열 시스템은 부동액 보충탱크가 있어서 겨울철에 집열기 및 배관 내부의 부동액을 보충탱크로 배출시켜 동파피해를 막거나 여름철 집열기의 과열로 인한 파손피해를 일부분 없앨 수 있는 장점이 있으나, 집열펌프의 반송동력이 밀폐형에 비해 크게 증가하여 전기에너지의 소비가 큰 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 밀폐형 태양열 시스템과 개방형 태양열 시스템을 복합 구성함으로써, 계절에 관계없이 효율을 극대화할 수 있고 태양열 집열부를 포함하는 구성요소의 파손을 사전에 방지할 수 있는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 태양열 집열판으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 연통되며 태양열 집열부에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크와; 상기 열매체 순환관에 설치되며 부족한 열매체를 공급해주며 온도변화에 따라 수축 및 팽창되는 열매체의 체적변화를 흡수하고 열매체의 압력을 감압시키는 열매체 팽창탱크와; 상기 태양열 집열부에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관 상에 설치되는 열매체 순환펌프와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관을 통해 열매체 저장탱크와 연통되는 열교환기와; 상기 열교환기와 축열라인을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크; 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열라인 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프;를 포함하여 이루어지며, 상기 각 태양열 집열부에는 열매체의 공급이 중단되거나 기준치 이상의 고온이나 저온 또는 고압 등의 요인으로 인한 집열부의 파손을 방지하기 위한 온도센서와 유량흐름센서가 설치되고; 상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 각 태양열 집열부에 열매체의 공급을 허용하거나 차단하는 제1밸브가 설치되며; 상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 태양열 집열부에 열매체의 공급이 중단되었을 때 강제적으로 열매체를 공급하는 가압펌프가 설치되고; 동파방지를 위해 상기 태양열 집열부에 공급된 열매체를 강제로 회수할 수 있도록 상기 태양열 집열부와 열교환기 사이의 열매체 순환관과 태양열 집열부와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관은 제2밸브가 구비된 배관으로 연결되어 연통되며; 상기 열교환기와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관에는 상기 열매체 순환펌프와 열매체 가압펌프 중에서 하나의 펌프를 선택적으로 작동시키기 위한 제3밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 축열탱크의 하부에는 내부공간과 연통되는 원수 유입관이 설치되고, 축열탱크의 상부에는 가열된 난방수를 배출할 수 있는 난방수 배출관이 설치되며, 상기 난방수 배출관을 제4밸브가 설치된 배관을 통해 축열탱크의 내부와 연결하여 선택적으로 연통되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 태양열 집열부를 통과한 열매체의 온도가 급격하게 높아지면 방열을 시킬 수 있도록 열매체 순환관 상에 방열기가 설치되며, 방열기와 열매체 순환관을 선택적으로 연통시키는 제5밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열교환기를 거친 원수를 축열탱크로 투입하기 위한 축열라인에는 선택적으로 열교환된 원수의 온도에 따라 난방수 배출관으로 배출하거나 축열탱크의 내부로 재투입하기 위한 제6밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 태양열 집열부의 온도, 각 배관의 흐름상태, 각 밸브의 개방상태 및 각 펌프의 작동상태 등을 실시간으로 체크하고 무선통신방식을 통해 모바일에 실시간으로 상기 축열장치의 상태를 전송하는 제어기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면 밀폐형 태양열 시스템과 개방형 태양열 시스템을 복합 구성함으로써, 계절에 관계없이 효율을 극대화할 수 있고 집열기를 포함하는 구성요소의 파손을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 모바일을 통해 사용자에게 구성요소의 작동상태나 파손 여부를 실시간으로 전송이 가능하므로 신속한 대처를 통해 제품의 유지보수가 용이한 장점이 있다.
도 1 내지 2는 본 발명에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템의 구성도.
이하, 설명되는 실시 예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시 예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시 예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시 예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시 예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시 예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하 설명되는 실시 예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 집열판(110)으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부(100)와; 상기 태양열 집열부(100)와 열매체 순환관(210)을 통해 연통되며 태양열 집열부(100)에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크(200)와; 상기 태양열 집열부(100)에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관(210) 상에 설치되는 열매체 순환펌프(220)와; 상기 태양열 집열부(100)와 열매체 순환관(210)을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관(210)을 통해 열매체 저장탱크(200)와 연통되는 열교환기(300)와; 상기 열교환기(300)와 축열라인(410)을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크(400); 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열조 순환관 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프(420);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 사용되는 제1,2밸브(V1,V2)는 열매체의 인입을 허용하거나 차단하는 온-오프 밸브(on-off valve)이다.
또한, 제3,4,5,6밸브(V3,V4,V5,V6)는 열매체 또는 원수를 한쪽에서 인입하게 되고, 인출시 양쪽으로 분기된 기점에서 밸브를 선택적으로 조정하여 둘 중 한쪽만 택하는 3 웨이 밸브(3-way valve)로, 제어기에 의해 해당 배관의 연결 또는 차단이 제어된다.
도 1을 참조하면, 상기 태양열 집열부(100)는 태양열을 집열하는 판 형상의 복수의 태양열 집열판(110)으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 역할을 하며, 열매체가 저장되는 열매체 저장탱크(200)와 열매체 순환관(210)을 통해 연통된다.
상기 열매체 순환관(210)에는 부족한 열매체를 공급해주며 온도변화에 따라 수축 및 팽창되는 열매체의 체적변화를 흡수하고 열매체의 압력을 감압시키는 열매체 팽창탱크(201)가 설치된다.
상기 태양열 집열부(100)는 태양열의 집열효율을 높이기 위해 복수개로 설치되며, 각 태양열 집열부(100,100′,100″)에는 열매체의 공급이 중단되거나 기준치 이상의 고온이나 저온 또는 고압 등의 요인으로 인한 집열부의 파손을 방지하기 위해 온도를 감지하는 온도센서(120,120′120″)와 열매체의 흐름을 감지하는 유량흐름센서(130,130′130″)가 설치된다.
또한, 상기 태양열 집열부와 열매체 저장탱크 사이에 설치되는 열매체 순환관(210)에는 각 태양열 집열부에 열매체를 공급하거나 차단하기 위해 상기 열매체 순환관(210)을 개폐하는 제1밸브(V1)가 설치되며, 각 태양열 집열부(100,100′,100″)마다 제1밸브(V1,V1′V1″)를 설치하여 열매체가 동시에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 태양열 집열부(100)를 통과한 열매체의 온도가 급격하게 높아지면 방열을 시킬 수 있도록 열매체 순환관(210) 상에 방열기(202)가 설치되며, 방열기와 열매체 순환관을 선택적으로 연통시키는 제5밸브(V5)가 설치된다.
상기 제5밸브(V5)는 제어기의 제어에 따라 열매체를 열교환기(300) 또는 방열기(202) 중 어느 하나의 요소에 선택적으로 공급되도록 하는 역할을 한다.
상기 열매체 순환관(210)에 설치되는 열매체 순환펌프(220)는 상기 태양열 집열부(100)에 지속적으로 열매체를 공급하는 역할을 한다.
상기 열교환기(300)는 일측이 열매체 순환관(210)을 통해 상기 태양열 집열부(100)와 연통되고 타측이 열매체 순환관(210)을 통해 열매체 저장탱크(200)와 연통된다.
즉, 상기 태양열 집열부(100)를 통과하면서 가열된 열매체가 상기 열교환기(300)를 거쳐 열교환 한 다음 다시 열매체 저장탱크(200)로 회수되는 사이클을 이루게 된다.
상기 축열탱크(400)는 내부에 밀폐된 저수공간을 갖으며, 축열라인(410)을 통해 상기 열교환기(300)와 연통된다.
상기 축열탱크(400)는 내부공간과 연통되는 원수 유입관(430)이 하부에 설치되고, 상부에는 가열된 난방수를 배출할 수 있는 난방수 배출관(440)이 설치된다.
상기 축열탱크는 온도 성층화(물이 온도에 따라서 밀도가 변화하는데 고온수의 밀도는 저온수의 밀도보다 가벼워 상부로 부상하는 원리)를 위해 상기 난방수 배출관(440)을 제4밸브(V4)가 설치된 배관(450)을 통해 축열탱크(400)의 내부와 연결하여 선택적으로 연통되도록 한다.
또한, 도 2를 참조하면, 상기 축열탱크 내부를 상·중·하부로 분할하여 상·중·하부에 각각 디퓨저(401,402,403)가 설치된다.
상기 디퓨져는 축열과 방열이 서로 다른 층에서 형성되도록 하여 축열탱크 내부의 온수온도를 일정하게 유지하도록 하는 역할을 한다.
상기와 같이 구성되는 축열탱크(400)는 원수 유입관(430)을 통해 공급된 온도가 낮은 원수가 축열탱크(400) 내부에 저장된 물과 혼합되면 물의 온도가 낮아지게 되므로, 열교환기(300)를 거쳐 생산된 온수를 배출하지 않고 상기 제4밸브(V4)를 개방하여 배관(450)을 통해 축열탱크(400)의 내부로 투입하여 저장된 물의 온도를 일정하게 유지하게 된다.
또한, 상기 열교환기(300)를 거친 원수를 축열탱크(400)로 투입하기 위한 축열라인(410)에는 선택적으로 열교환된 원수의 온도에 따라 난방수 배출관(440)으로 배출하거나 축열탱크(400)의 내부로 재투입하기 위한 제6밸브(V6)가 더 설치된다.
상기 축열탱크(400) 내부에 저장된 물의 온도는 하부는 원수 유입관(430)으로부터 공급되는 물의 온도로 인해 낮고 상부의 온도는 열교환기(300)를 거친 물이 공급되기 때문에 높으므로, 공급되는 원수와 열교환된 온수가 혼합되게 되면 온도가 저하되게 된다.
따라서, 상기 열교환기(300)를 거친 원수의 온도가 높지 않거나 축열탱크(400) 내부에 저장된 물의 온도가 기준치 이하일 경우 상기 제4,6밸브(V4,V6)가 개방되면서 열교환된 물을 재투입하여 축열탱크 내부에 저장된 물의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있다.
한편, 상기 축열라인(410)에는 온수순환펌프(420)가 설치되며, 상기 온수순환펌프(420)를 통해 축열탱크 내부에 저장된 물을 지속적으로 열교환기에 투입하여 온수를 생산하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템은 상기 태양열 집열부(100)에 열매체 공급이 중단되었을 때 강제적으로 열매체를 공급할 수 있도록 상기 열매체 저장탱크(200)와 태양열 집열부(100) 사이의 열매체 순환관(210)에 열매체 가압펌프(230)가 더 설치된다.
상기 열매체 가압펌프(230)는 태양열 집열부(100)에 열매체의 공급이 중단되면 열매체를 태양열 집열부(100)에 강제적으로 공급하는 역할을 하며, 이러한 구성을 위해 상기 열교환기(300)와 열매체 저장탱크(200) 사이의 열매체 순환관(210)에는 상기 열매체 순환펌프(220)와 상기 열매체 가압펌프(230) 중에서 하나의 펌프를 선택적으로 작동시키기 위한 제3밸브(V3)가 설치된다.
상기 복수의 태양열 집열부(100,100′,100″)에 설치되는 온도센서(120,120′,120″)와 유량흐름센서(130,130′130″)로부터 고온이나 저온 또는 고압 등의 이상신호가 감지되면, 제1밸브(V1,V1′V1″)가 작동하면서 열매체의 공급을 차단하거나 제3밸브(V3)에 의해 열매체 가암펌프(230)가 작동하면서 열매체를 강제로 공급하게 되고, 이로 인해 태양열 집열부(100)의 파손을 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템은 저온에 의한 동파방지를 위해 상기 태양열 집열부(100)에 공급된 열매체를 강제로 회수할 수 있도록 상기 태양열 집열부(100)와 열교환기(300) 사이의 열매체 순환관(210)과 태양열 집열부(100)와 열매체 저장탱크(200) 사이의 열매체 순환관(210)을 제2밸브(V2)가 구비된 배관(211)으로 연결하여 연통되도록 하여, 열매체가 열교환기(300)를 거치지 않고 열매체 저장탱크(200)로 회수되도록 함으로써 동절기에 태양열 집열부(100)와 열교환기(300)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 시스템은 상기 태양열 집열부의 온도, 각 배관의 흐름상태, 각 밸브의 개방상태 및 각 펌프의 작동상태 등을 실시간으로 체크하고 무선통신방식을 통해 모바일에 실시간으로 상기 시스템의 상태를 전송하는 제어기가 더 구비된다.
상기 제어기는 무선통신방식을 통해 각 구성요소의 작동상태를 관리자의 모바일에 실시간으로 전송하여 신속한 대처가 이루어지도록 함으로써 시스템의 파손을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템의 작용을 다음에서 설명한다.
먼저, 태양열을 복수의 태양열 집열부(100,100′,100″)에서 집열하여 열매체를 축열시키고, 열교환기(300)에서 열매체와 축열탱크(400)의 물이 열교환된다.
상기 축열탱크(400)에 저장된 물은 온수순환펌프(420)를 통해 지속적으로 열교환기(300)에 공급되어 열교환하면서 온수로 변환·배출되게 되고, 상기 축열탱크(400) 내부에 저장된 온수의 온도는 디퓨저(401,402,403)와 제4밸브(V4)를 통해 일정하게 유지된다.
한편, 상기 태양열 집열부(100)는 열매체 순환펌프(220)를 통해 지속적으로 열매체를 공급받게 되는데, 상기 복수의 태양열 집열부(100,100′,100″) 가운데 어느 하나 또는 그 이상의 집열부가 열매체 공급이 원활하지 않으면 상기 태양열 집열부(100)에 설치된 온도센서(120,120′,120″)와 유량흐름센서(130,130′,130″)가 감지하여 제3밸브(V3)를 작동시켜 즉시 열매체 가압펌프(230)를 통해 열매체를 공급하게 된다.
또한, 겨울철이나 이상저온기온 등과 같이 낮은 기온이 온도센서(120)에 감지되면 상기 제2밸브(V2)가 개방되면서 태양열 집열부(100)에 잔류하는 열매체가 열교환기(300)를 거치지 않고 열매체 저장탱크(200)로 바로 회수되도록 하여 태양열 집열부(100)나 열교환기(300)가 동파되는 것을 방지할 수 있다.
100 : 태양열 집열부 110 : 태양열 집열판
120 : 온도센서 130 : 유량흐름센서
200 : 열매체 저장탱크 210 : 열매체 순환관
220 : 열매체 순환펌프 230 : 열매체 가압펌프
300 : 열교환기 400 : 축열탱크
401,402,403 : 디퓨저
410 : 축열라인 420 : 온수순환펌프
V1 : 제1밸브 V2 : 제2밸브
V3 : 제3밸브 V4 : 제4밸브
V5 : 제5밸브 V6 : 제6밸브

Claims (5)

  1. 태양열 집열판으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부(100)와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관(210)을 통해 연통되며 태양열 집열부에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크(200)와; 상기 열매체 순환관에 설치되며 부족한 열매체를 공급해주며 온도변화에 따라 수축 및 팽창되는 열매체의 체적변화를 흡수하고 열매체의 압력을 감압시키는 열매체 팽창탱크(201)와; 상기 태양열 집열부에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관 상에 설치되는 열매체 순환펌프(220)와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관을 통해 열매체 저장탱크와 연통되는 열교환기(300)와; 상기 열교환기와 축열라인(410)을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크(400); 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열라인 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프(420);를 포함하여 이루어지며,
    상기 각 태양열 집열부에는 열매체의 공급이 중단되거나 기준치 이상의 고온이나 저온 또는 고압 등의 요인으로 인한 집열부의 파손을 방지하기 위한 온도센서와 유량흐름센서가 설치되고;
    상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 각 태양열 집열부에 열매체의 공급을 허용하거나 차단하는 제1밸브(V1)가 설치되며;
    상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 태양열 집열부에 열매체의 공급이 중단되었을 때 강제적으로 열매체를 공급하는 가압펌프(230)가 설치되고;
    동파방지를 위해 상기 태양열 집열부에 공급된 열매체를 강제로 회수할 수 있도록 상기 태양열 집열부와 열교환기 사이의 열매체 순환관과 태양열 집열부와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관은 제2밸브(V2)가 구비된 배관으로 연결되어 연통되며;
    상기 열교환기와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관에는 상기 열매체 순환펌프와 열매체 가압펌프 중에서 하나의 펌프를 선택적으로 작동시키기 위한 제3밸브(V3)가 설치되는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 축열탱크(400)의 하부에는 내부공간과 연통되는 원수 유입관(430)이 설치되고, 축열탱크의 상부에는 가열된 난방수를 배출할 수 있는 난방수 배출관(440)이 설치되며,
    상기 난방수 배출관(440)을 제4밸브(V4)가 설치된 배관(450)을 통해 축열탱크(400)의 내부와 연결하여 선택적으로 연통되도록 하는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 태양열 집열부(100)를 통과한 열매체의 온도가 급격하게 높아지면 방열을 시킬 수 있도록 열매체 순환관(210) 상에 방열기(202)가 설치되며, 방열기와 열매체 순환관을 선택적으로 연통시키는 제5밸브(V5)가 설치되는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열교환기(300)를 거친 원수를 축열탱크(400)로 투입하기 위한 축열라인(410)에는 선택적으로 열교환된 원수의 온도에 따라 난방수 배출관(440)으로 배출하거나 축열탱크(400)의 내부로 재투입하기 위한 제6밸브(V6)가 설치되는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 태양열 집열부의 온도, 각 배관의 흐름상태, 각 밸브의 개방상태 및 각 펌프의 작동상태 등을 실시간으로 체크하고 무선통신방식을 통해 모바일에 실시간으로 상기 시스템의 상태를 전송하는 제어기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.
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