KR101556234B1

KR101556234B1 - 태양 에너지 시스템

Info

Publication number: KR101556234B1
Application number: KR1020140027727A
Authority: KR
Inventors: 김한주
Original assignee: 주식회사 테크웨이브
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-09-30
Also published as: KR20150105768A

Abstract

본 발명은 태양 에너지를 이용하여 전기, 온풍, 난방 및 온수 등의 복합에너지로 이용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한 태양 에너지 시스템에 관한 것이다.
전술한 본 발명의 특징은, 집열기(10)의 전방이 투명판(11)으로 형성되고, 투명판(11)에는 투명한 태양전지(12)가 배열되어 전기적으로 배선되며, 집열기(10)의 내측에는 히트파이프(13)가 배열되어 열매체 배관(14)으로 연결되고, 히트파이프(13)의 후방에는 집열판(15)이 형성되며, 열매체 배관(14)은 축열탱크(20)의 내부에 코일형으로 감겨진 열 교환파이프(21)와 접속되어 축열탱크(20)에 저장된 난방수가 가열되고, 집열기(10)의 일측에는 난방공기가 배출되는 배출구(16)와 공기가 흡입되는 흡입구(17)가 형성되어 배출구(16)에 온풍기(30)가 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

Description

태양 에너지 시스템{Solar energy system}

본 발명은 태양 에너지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 태양 에너지를 이용하여 전기, 온풍, 난방 및 온수 등의 복합에너지로 이용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한 태양 에너지 시스템에 관한 것이다.

최근 천연자원의 고갈과 화력 및 원자력 발전에 대한 환경 및 안정성 등의 문제가 대두되면서, 대표적인 친환경 그린 에너지인 태양 에너지를 이용하여 전기 에너지 및 열 에너지를 생성하는 태양 에너지 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

태양 에너지 시스템은 태양광을 이용하는 발전장치와 태양열을 이용하는 축열장치로 구분할 수 있다. 태양광을 이용한 발전장치는 광전효과를 기대할 수 있는 화합물반도체인 GaAs, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 등으로 제조된 솔라 셀(solar cell)을 이용하는 방식이다. 구체적으로, 솔라 셀을 가능한 넓은 면적에 배열하여 광전효과를 통하여 발전을 행하고 있다.

이러한 태양광 발전장치는 설비비가 적고 또한 설치가 용이하나, 대면적을 필요로 하고 광전변환효율이 매우 낮다고 하는 단점이 있다. 또한, 종래의 솔라 셀은 예컨대 직사광선을 통해서 얻어지는 열은 활용하지 못하고 그대로 버려지고 있는 실정이다.

한편, 태양열을 이용하는 축열장치는 입사되는 태양열로 물이나 기타 재료를 데우고 이를 이용해 2차적으로 발전을 하거나 또는 난방 설비에 이용하는 구조가 일반적인데, 이는 설비가 크고 효율이 대체적으로 낮은 단점을 가지고 있다. 효율의 증대를 위해 반구형 반사경을 이용하여 태양열을 집광하여 고온/고열량을 낼 수 있는 설비가 개발되고 있으며, 또한, 집열된 열이 외부로 손실되는 열량을 최소로 하여, 외부의 발전 또는 난방설비에 이용하기 위해 열의 전달이 용이한 구조를 갖도록 개선되고 있다.

이상과 같이 종래에는 태양 에너지를 이용함에 있어 태양광과 태양열은 각기 다른 에너지 변환기구를 통해 전기 에너지 또는 열 에너지로 변환하는 것으로서, 태양열의 경우에는 태양열을 집열하여 생활온수를 생산하거나 대단위의 집열시스템을 이용 고열화시켜 이를 이용하여 엔진을 돌려 전력을 생산하는 수준에 머물러 있는 실정이다.

따라서, 종래의 경우 1년 내내 태양 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서는, 각각 별개의 시스템으로 구성된 태양광을 이용하는 발전장치와 태양열을 이용하는 축열장치를 모두 설치해야 하므로, 설치 면적을 크게 차지할 뿐만 아니라 설치비용도 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 태양 에너지를 이용하여 전기, 온풍, 난방 및 온수 등의 복합에너지로 이용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 극대화할 수 있도록 한 태양 에너지 시스템을 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 집열기(10)의 전방이 투명판(11)으로 형성되고, 투명판(11)에는 투명한 태양전지(12)가 배열되어 전기적으로 배선되며, 집열기(10)의 내측에는 히트파이프(13)가 배열되어 열매체 배관(14)으로 연결되고, 히트파이프(13)의 후방에는 집열판(15)이 형성되며, 열매체 배관(14)은 축열탱크(20)의 내부에 코일형으로 감겨진 열 교환파이프(21)와 접속되어 축열탱크(20)에 저장된 난방수가 가열되고, 집열기(10)의 일측에는 난방공기가 배출되는 배출구(16)와 공기가 흡입되는 흡입구(17)가 형성된 태양 에너지 시스템에 있어서, 상기 집열판(15)은 히트파이프(13)의 후방에서 하나 하나씩 집열되도록 구성되어, 태양광 및 태양열이 히트파이프(13)에 집중되어 효과적인 집열이 이루어지고, 상기 공기 배출구(16) 및 흡입구(17)와 배관(31)으로 연결되는 온풍기(30)의 내부에는 송풍팬(32)이 장착되어 집열기(10)의 내부에서 데워진 공기를 온풍기(30) 외부 배출시켜 실내 온풍난방을 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 태양광을 이용하는 발전 시스템과 태양열을 이용하는 축열 시스템이 하나의 시스템으로 구성됨으로써, 설치 면적 및 비용을 최소화할 수 있으며, 태양 에너지를 이용하여 전기, 온풍, 난방 및 온수 등의 복합에너지로 이용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 예시한 분리 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예를 예시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예를 예시한 축열탱크의 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예를 예시한 온풍기의 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 예시한 단면도.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지는 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 사각 함체로 집열기(10)의 몸체를 구성한다.

상기 집열기(10)의 전방에는 투명판(11)으로 형성한다. 여기서, 상기 투명판(11)은 유리판, 합성수지판 등으로 구성한다.

상기 투명판(11)에는 투명한 태양전지(12)를 배열하고 전기적으로 배선하여 전기를 생산할 수 있게 구성한다.

상기 집열기(10)의 내측에는 히트파이프(13)를 배열하고, 각 히트파이프(13)는 열매체 배관(14)으로 연결하여 구성한다.

상기 히트파이프(13)의 후방에는 태양열을 집열하기 위한 집열판(15)을 형성한다.

상기 집열판(15)은 전체적으로 집열되게 구성하거나, 또는 도 5의 도시와 같이 상기 히트파이프(13) 하나 하나씩 집열되게 구성할 수 있는 것이다.

상기 집열기(10) 외측으로 배출된 열매체 배관(14)은 축열탱크(20)의 내부에 코일형으로 감겨진 열 교환파이프(21)와 연결되어 축열탱크(20)에 저장된 난방수를 가열시켜 난방수 또는 온수로 사용하는 것이다.

또한 집열기(10)의 일측에는 난방공기가 배출되는 배출구(16)와 공기 흡입하는 흡입구(17)가 형성되어 배출구(16)에 온풍기(30)를 연결하여 사용하게 구성한다.

상기 온풍기(30)는 집열기(10)의 배출구(16)에 배관(31)으로 연결하여 온풍기(30) 내부의 송풍팬(32)으로 집열기(10) 내부에 데워진 공기를 끌어내어 온풍기(30) 외부 배출시켜 실내 온풍난방을 할 수 있게 구성하는 것이다.

이상과 같은 구성의 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 집열기(10)를 태양을 향하게 설치하고, 집열기(10)의 열매체 배관(14)을 축열탱크(20)에 연결한 후 난방수 공급구(22)와 난방수 배출구(23)에 난방배관이나 온수배관을 연결하며, 집열기(10)의 배출구(16)에 배관(31)으로 온풍기(30)를 연결하여 사용하는 것이다.

설치가 완료되면 태양광은 투명판(11)의 태양전지(12)를 작동시켜 전기를 생산하여 충전기에 충전을 시키거나, 전기설비에 연결하여 사용하는 것이다.

또한 태양광과 태양열이 투명판(11)을 통과하여 히트파이프(13)를 가열하면 가열된 히트파이프(13)가 히트파이프(13)에 연결된 열매체 배관(14)의 열매체를 가열시켜 가열된 열매체가 축열탱크(20)의 열 교환파이프(21)로 순환되면서 축열탱크(20)의 난방수를 가열시켜 난방수 또는 온수로 사용하는 것이다.

이때 히트파이프(13)의 후방에 설치된 집열판(15)에 의해 태양광과 태양열이 히트파이프(13)에 집열을 시켜주어 효과적인 집열을 할 수 있는 것이다.

한편, 집열기(10) 내부의 공간의 공기가 태양열과 태양광으로 동시에 데워지고, 가열된 공기를 온풍기(30) 송출하여 실내의 난방에 사용할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 태양광을 이용하는 발전 시스템과 태양열을 이용하는 축열 시스템이 하나의 시스템으로 구성됨으로써, 설치 면적 및 비용을 최소화할 수 있으며, 태양 에너지를 이용하여 전기, 온풍, 난방 및 온수 등의 복합에너지로 이용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

10 : 집열기 11 : 투명판
12 : 태양전지 13 : 히트파이프
14 : 열매체 배관 15 : 집열판
16 : 배출구 17 :흡입구
20 : 축열탱크 21 : 열 교환파이프
22 : 난방수 공급구 23 : 난방수 배출구
30 : 온풍기 31 : 배관
32 : 송풍팬

Claims

집열기(10)의 전방이 투명판(11)으로 형성되고, 투명판(11)에는 투명한 태양전지(12)가 배열되어 전기적으로 배선되며, 집열기(10)의 내측에는 히트파이프(13)가 배열되어 열매체 배관(14)으로 연결되고, 히트파이프(13)의 후방에는 집열판(15)이 형성되며, 열매체 배관(14)은 축열탱크(20)의 내부에 코일형으로 감겨진 열 교환파이프(21)와 접속되어 축열탱크(20)에 저장된 난방수가 가열되고, 집열기(10)의 일측에는 난방공기가 배출되는 배출구(16)와 공기가 흡입되는 흡입구(17)가 형성된 태양 에너지 시스템에 있어서,
상기 집열판(15)은 히트파이프(13)의 후방에서 하나 하나씩 집열되도록 구성되어, 태양광 및 태양열이 히트파이프(13)에 집중되어 효과적인 집열이 이루어지고, 상기 공기 배출구(16) 및 흡입구(17)와 배관(31)으로 연결되는 온풍기(30)의 내부에는 송풍팬(32)이 장착되어 집열기(10)의 내부에서 데워진 공기를 온풍기(30) 외부 배출시켜 실내 온풍난방을 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 태양 에너지 시스템.
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