KR101901289B1 - 이종 태양열 집열기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이종 태양열 집열기에 관한 것으로서, 태양열 집열기 및 태양열 집열기로 유체를 공급하는 하단유로와, 태양열 집열기로부터 유체를 공급받는 상단유로와, 상단유로 및 하단유로 사이에 설치되는 중단유로를 구비하는 축열조를 포함하고, 태양열 집열기로부터 축열조로 공급되는 유체의 온도가 기 설정된 온도값 이하인 경우에는 축열조의 중단유로를 통해 축열조의 유체를 태양열 집열기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 축열조의 운전 개시 시점을 둘 이상의 유로를 통해 제어함으로써, 축열 운전의 효율을 향상 시킬 수 있다.

Description

이종 태양열 집열기{solar thermal collector}
본 발명은 이종 태양열 집열기에 관한 것으로서, 특히 축열 운전의 개시시점을 축열조에 형성되는 둘 이상의 유로를 통해 축열 운전의 개시시점을 제어하여 축열 운전의 효율을 향상시키기 위한 이종 태양열 집열기에 관한 것이다.
에너지 자립형 친환경 에너지 타운에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 구현하기 위해 효율적인 태양열 집열장치와 축열 장치가 개발되고 있다. 종래 태양열 집열 시스템에서 사용되는 축열조는 태양열 집열기로 유체를 공급하는 유로와 태양열 집열기로 유체를 공급받는 유로로 구성되는데, 이 경우 축열운전의 개시시점을 태양열 집열기로 유체를 공급하는 유로의 온도를 측정하여 제어한다.
따라서 태양열 집열 시스템의 태양열 집열기에서 공급받는 유체의 온도가 축열조 내부의 유체 온도보다 낮아 오히려 축열조에 저장된 열에너지를 잃게 되는 손실을 보는 경우가 발생하였다.
따라서 본 발명은 축열조의 운전 효율을 향상시킨 이종 태양열 집열기를 제공하는 것에 일 목적이 있다.
또한 본 발명은 태양열 축열 효율이 높은 에너지 자립형 친환경 에너지 타운의 태양열 축열 시스템을 제공하는 것에 다른 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이종 태양열 집열기는 태양열 집열기 및 상기 태양열 집열기로 유체를 공급하는 하단유로와, 상기 태양열 집열기로부터 유체를 공급받는 상단유로와, 상기 상단유로 및 하단유로 사이에 설치되는 중단유로를 구비하는 축열조를 포함하고, 상기 태양열 집열기로부터 상기 축열조로 공급되는 유체의 온도가 기 설정된 온도값 이하인 경우에는 상기 축열조의 중단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 태양열 집열기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태양열 집열기로부터 상기 축열조로 공급되는 유체의 온도가 기 설정된 온도값 이상인 경우에는 상기 축열조의 하단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 태양열 집열기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 태양열 축열 시스템은 열교환기를 더 포함하며
상기 열교환기의 일측은 상기 태양열 집열기와 유로로 연결되어 유체가 순환하고, 상기 열교환기의 타측은 상기 축열조의 중단유로 및 하단유로를 통해 유체를 공급받고 상기 축열조의 상단유로를 통해 유체를 공급하며 유체가 순환하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태양열 집열기로부터 상기 열교환기로 유입되는 유체의 온도가 기 설정된 온도값 이하인 경우에는 상기 축열조의 중단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 열교환기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태양열 집열기로부터 상기 열교환기로 유입되는 유체의 온도가 기 설정된 온도값 이상인 경우에는 상기 축열조의 하단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 열교환기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 태양열 축열 시스템은 상기 열교환기의 일측과 상기 태양열 집열기가 연결된 유로에 설치되어 상기 태양열 집열기와 상기 열교환기 사이의 유체를 순환시키는 집열펌프를 더 포함하고, 상기 집열펌프는 상기 태양열 집열기에 입사되는 일사량이 기 설정된 값 이상인 경우 동작하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열교환기의 일측과 상기 태양열 집열기가 연결된 유로를 순환하는 유체의 온도에 따라 상기 집열펌프의 유량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환기의 타측과 상기 축열조가 연결된 유로에 설치되어 상기 열교환기와 상기 축열조 사이의 유체를 순환시키는 축열펌프를 더 포함하고 상기 축열펌프는 상기 축열조의 중단유로 또는 하단유로 중 어느 하나를 통해 상기 열교환기에 공급되는 유체의 온도가 상기 태양열 집열기로부터 상기 열교환기로 유입되는 유체의 온도보다 낮은 경우 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이종 태양열 집열기에 의하면, 축열조의 운전 개시 시점을 둘 이상의 유로를 통해 제어함으로써, 축열 운전의 효율을 향상 시킬 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 축열조의 운전 효율을 향상시킨 이종 태양열 집열기를 제공하는 것에 일 목적이 있다.
또한 본 발명은 태양열 축열 효율이 높은 에너지 자립형 친환경 에너지 타운의 태양열 축열 시스템을 제공하는 것에 다른 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 태양열 축열 시스템이 적용된 냉난방 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 냉난방 시스템에서 태양열 축열 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대한 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게는 제2구성요소는 제1구송요소로도 명명 될 수 있다.
이하 도면에 따라서 논리적으로 기술한다.
삭제
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 태양열 축열 시스템이 적용된 냉난방 시스템(10)의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉난방 시스템(10)은 태양열 집열기(100, 200), 축열조(300), 급수 헤더(400), 환수 헤더(410), 열수요처(420a 내지 420f), 승온용 히트펌프(510), 하수열 히트펌프(520), 지열 히트펌프(530), 지열 열교환기(540), 하수열 교환시설(550), 하수처리시설(560), 밀폐형 냉각탑(570)을 구비하고 있다.
태양열 집열기(100, 200)를 통해 생산된 열에너지를 축열조(300)에 저장하였다가, 열교환기(HE01, HE02, HE04)를 거쳐 열수요처(420a 내지 420f)에 난방용 또는 온수급탕용으로 공급한다. 난방용 온수의 경우 헤더(400, 410)를 이용하여 열수요처(420a 내지 420f)를 구분하여 공급할 수 있다. 학교(420a)의 경우 공급된 난방용 온수를 난방 및 온수급탕에 모두 이용할 수 있다. 그 외 공공건물(420b 내지 420f)은 별도의 열교환기와 배관을 이용해서 온수급탕을 공급할 수 있다.
축열조(300)에 저장된 온열이 난방으로 공급하기에는 온도가 낮은 경우(TM7 < TL_s), 히트펌프(510, 520, 530)를 통해 생산된 온열을 심야 축열조(600)에 저장하였다가 열수요처(420a 내지 420f)에 공급한다. 이 경우에도 학교(420a)를 제외한 공공건물(420b 내지 420f)의 온수급탕은 축열조(300) 내의 온열을 이용한다.
냉방용 냉수는 학교(420a)를 제외한 공공건물(420b 내지 420f)에만 공급한다. 냉방용 냉수는 히트펌프(510, 520, 530)에서 생산하여 심야 축열조(600)에 저장하였다가 헤더(400, 410)를 통해 공급한다. 여름철에는 공급용 헤더(400)에서 학교(420a)와 연결되는 밸브를 폐쇄한다. 이 기간 중에 온수급탕은 열수요처(420a 내지 420f) 전부에서 축열조(300) 내의 온열을 이용한다.
통합제어관리실(420f)의 냉방 및 난방은 축열조(300)를 이용하지 않고 히트펌프(510, 520, 530)와 심야 축열조(600)를 이용하며, 온수급탕은 자체 온수기를 사용한다.
히트펌프는 승온용 히트펌프(510), 하수열 히트펌프(520), 지열 히트펌프(530)로 구성될 수 있다. 이 중에서 승온용 히트펌프(510)는 계간 축열조(300) 내의 잔열을 증발기의 열원으로 사용한다. 난방에서는 3대의 히트펌프(510, 520, 530) 전부를 이용하고, 냉방에서는 하수열 히트펌프(520)와 지열 히트펌프(530)를 이용할 수 있다. 난방에서 하수열 히트펌프(520)도 승온용 히트펌프(510)로 사용할 수 있다. 냉방에서 격년(隔年)으로 승온용 히트펌프(510)를 하수열 히트펌프로 사용할 수 있다. 히트펌프(510, 520, 530)의 2차측 유로는 직렬 연결되어 심야 축열조(600)의 유입구와 투입구에 연결된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 태양열 축열 시스템은 태양열 집열기(100,200)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있는 것이며 반드시 도 1에 도시된 것과 같은 구성으로 한정할 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 냉난방 시스템(10)에서 태양열 축열 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 열교환기(HH01)의 일측은 태양열 집열기(100)와 유로로 연결되며, 열매체가 열교환기(HH01)와 태양열 집열기(100) 사이를 순환한다. 유로에는 집열펌프(PP01), 온도센서(TS4, TS5, TS9), 유량센서(FS2)가 설치된다. 온도센서(TS4)는 태양열 집열기(100)로부터 열교환기(HH01)로 유입되는 열매체의 온도를 센싱하고, 온도센서(TS5)는 열교환기(HH01)로부터 토출되는 열매체의 온도를 센싱하며, 온도센서(TS9)는 태양열 집열기(100)로 유입되는 열매체의 온도를 센싱한다.
열교환기(HH01)의 타측의 유입구는 축열조(300)의 중단 및 하단에 형성된 유로로 연결되고, 토출구는 열교환기(HH02)의 유입구와 유로로 연결된다. 이러한 유로 연결을 통해 축열조(300)에서 토출된 열매체가 태양열 집열기(100)에서 유입된 열매체로부터 열을 전달받아 온도가 상승한 후에 열교환기(HH01)의 타측의 토출구에서 토출되어 축열조의 상단에 형성된 유로를 통해 축열조(300)로 공급된다..
열교환기(HH02)의 일측은 태양열 집열기(200)와 유로로 연결되며, 열매체가 열교환기(HH02)와 태양열 집열기(200) 사이를 순환한다. 유로에는 집열펌프(PP02), 온도센서(TS6, TS7, TS10), 유량센서(FS3)가 설치된다. 온도센서(TS6)는 태양열 집열기(200)로부터 열교환기(HH02)로 유입되는 열매체의 온도를 센싱하고, 온도센서(TS7)는 열교환기(HH02)로부터 토출되는 열매체의 온도를 센싱하며, 온도센서(TS10)는 태양열 집열기(200)로 유입되는 열매체의 온도를 센싱한다.
열교환기(HH02)의 타측의 유입구는 열교환기(HH01)의 토출구와 유로로 연결되고, 토출구는 축열조(300)의 상단에 형성된 유로와 연결된다. 이러한 유로 연결을 통해 열교환기(HH01)에서 토출된 열매체가 태양열 집열기(200)에서 유입된 열매체로부터 열을 전달받아 온도가 상승한 후에, 열교환기(HH02)의 타측의 토출구에서 토출되어 축열조(300)의 유입구로 유입된다.
도 2에서 태양열 집열기(100, 200)와 연결되는 열교환기(HH01, HH02)의 왼쪽 유로는 실외에 위치하므로 물과 부동액이 채워져 있고, 계간 축열조(300)와 연결되는 오른쪽 유로는 물로 채워져 있으므로 유로가 서로 분리되어 있다.
도시된 바와 같이, 열교환기(HH01)의 타측의 토출구와 계간 축열조(300)의 유입구를 연결하는 우회 유로가 추가로 구비될 수 있다. 도 2에서 밸브(VS1)를 폐쇄하고 밸브(VS3)를 개방함으로써 이 우회 유로를 통해 열교환기(HH01)의 타측의 토출구에서 토출된 열매체가 계간 축열조(300)의 유입구로 유입된다. 이러한 운전은 외기조건 등에 따라 태양열 집열기(100)만 동작시키는 경우이다.
열교환기(HH02)의 타측의 유입구와 축열조(300)의 토출구를 연결하는 우회 유로가 추가로 구비될 수 있다. 도 2에서 밸브(VS2)를 폐쇄하고 밸브(VS4)를 개방함으로써 이 우회 유로를 통해 축열조(300)의 토출구에서 토출된 열매체가 열교환기(HH02)의 유입구로 유입된다. 이러한 운전은 외기조건 등에 따라 태양열 집열기(200)만 동작시키는 경우이다.
열교환기(HH01)의 일측의 유로에 설치되는 집열펌프(PP01)는 태양열 집열기(100)와 열교환기(HH01) 사이에 열매체를 순환시킨다. 집열펌프(PP01)는 태양열 집열기(100)에 입사되는 일사량이 미리 설정된 값 이상인 경우 동작하며, 그 유량은 태양열 집열기(100)의 유로를 순환하는 열매체의 온도에 따라 제어된다.
축열조(300)의 토출구와 열교환기(HH01)의 타측의 유입구를 연결하는 축열조의 중단 및 하단 유로에는 축열펌프(PP03)가 설치된다. 축열펌프(PP03)는 축열조의 중단 또는 하단에서 토출되는 열매체의 온도(TS8, TH1)가 열교환기(HH01) 또는 열교환기(HH02)의 일측의 유입구에서의 열매체의 온도(TS4, TS6)보다 낮은 경우 동작한다. 축열조(300)의 상단 유로에서의 열매체의 온도(TS3)에 따라 태양열 축열펌프(PP03)의 유량을 제어한다.
계간 축열조(300)에는 3곳에 유출입 유로가 설치되며, 이를 이용해 축열과 과열방지를 제어한다. 상단의 유로는 유입구와 연결되고, 중단과 하단의 유로는 각각 중단수 토출구와 하단수 토출구와 연결된다. 열교환기(HH02)의 일측의 유입구에서의 열매체의 온도(TS6)가 상승함에 따라 축열조(300)의 중단수 토출구를 통해 열교환기(HH01)의 타측의 유입구로 열매체를 제공한 후에 하단수 토출구를 통해 열교환기(HH01)의 타측의 유입구로 열매체를 제공한다. 열교환기(HH01)의 타측의 유입구에 축열조(300)의 중단수를 제공할지, 하단수를 제공할지는 쓰리웨이(three way) 밸브(VSM)로 조절한다.
도 2에 도시된 구성에서 정상 운전은 태양열 집열기(100,200) 모두를 이용하는 경우이다. 정상 운전에서는 펌프(PP01, PP02, PP03)가 동작하며, 밸브(VS1, VS2)는 개방되고, 밸브(VS3, VS4)는 폐쇄된다. 이에 따라 계간 축열조(300)의 토출구에서 토출된 열매체는 열교환기(HH01)와 열교환기(HH02)를 거쳐 축열조(300)의 유입구로 유입되므로써, 태양열 집열기(100,200) 통해 집열된 열을 축열조(300)에 축열한다.
태양열 집열기(100)의 단독 운전에서는 펌프(PP01, PP03)가 동작하며, 밸브(VS2, VS3)가 개방되고, 밸브(VS1, VS4)가 폐쇄된다. 이에 따라 축열조(300)의 토출구에서 토출된 열매체는 열교환기(HH01)를 거쳐 축열조(300)의 유입구로 유입됨으로써, 태양열 집열기(100)를 통해 집열된 열을 축열조(300)에 축열한다.
태양열 집열기(200)의 단독 운전에서는 펌프(PP02, PP03)가 동작하며, 밸브(VS1, VS4)가 개방되고, 밸브(VS2, VS3)가 폐쇄된다. 이에 따라 계간 축열조(300)의 토출구에서 토출된 열매체는 열교환기(HH02)를 거쳐 계간 축열조(300)의 유입구로 유입됨으로써, 태양열 집열기(200)를 통해 집열된 열을 계간 축열조(300)에 축열한다.
쓰리웨이 밸브(VSM)는 하단수를 토출하는 것이 기본이고, 제어를 할 때는 TS1이 미리 설정된 값(TS_in)이 되도록 개도를 조정한다. 즉, TS1이 TS_in보다 작으면 개도를 증가시키고, TS1이 TS_in보다 크면 개도를 폐쇄시킨다.
펌프(PP01, PP02)의 운전 개시 시점이 너무 빠르면 축열조(300)에 공급되는 물(열매체)의 온도가 축열조(300)의 상단수의 온도보다 낮은 경우가 발생하고, 너무 늦으면 축열의 효율이 떨어진다. 본 실시예에서는 펌프(PP01, PP02)의 운전 개시 시점의 정확도를 높이기 위해 태양열 집열기(100, 200)에의 일사량을 이용하여 펌프(PP01, PP02)의 동작을 제어한다. 또한, 태양열 집열기에의 일사량이 임계값의 이상이더라도 태양열 집열기 내부온도 또는 태양열 집열기쪽 유로 내부의 열매체의 온도가 특정 온도보다 낮으면 펌프(PP01, PP02)의 운전을 개시하지 않는 것이 축열 효율 면에서 유리하다.
바람직하게는 TS6의 온도가 축열조의 중단수 온도 이상 축열조의 상단수 온도 이하인 경우에는 축열조의 중단유로를 통해 유체를 공급하며 운전을 개시하며, TS6의 온도가 축열조의 상단수 온도 이상인 경우에는 축열조의 하단유로를 통해 유체를 공급하며 운전을 개시한다.
본 실시예에서, 집열펌프(PP01)는 경사면 일사량(I1)이 I_d1이상이면 동작되고, 동작 후 소정 시간(예를 들어, 10초) 이후에 I1가 I_d1보다 작아지면 정지된다. 진공관형 집열펌프(PP02)는 경사면 일사량(I2)이 I_d2 이상이면 동작되고, 동작 후 소정 시간(예를 들어, 10초) 이후에 I2가 I_d2보다 작아지면 정지된다. 집열펌프(PP01)는 TS4가 TH_dl 이상이 되도록 제어되고, 집열펌프(PP02)는 TS6가 TH_dl 이상이 되도록 제어된다.
또한, 집열펌프(PP01)는 TS4가 TH_d1보다 작으면 그 유량(FS2)을 작게 하고, TS4가 TH_d1보다 크면 그 유량(FS2)을 많게 한다. 집열펌프(PP02)는 TS6가 TH_d1보다 작으면 그 유량(FS3)을 작게 하고, TS6가 TH_d1보다 크면 그 유량(FS3)을 많게 한다.
축열펌프(PP03)는 TS4 또는 TS6가 TH_d1보다 크면 동작한다. 축열펌프(PP03)는 TS3 또는 TS3d가 TH_d2 이상이 되도록 유량이 제어된다. TS3가 TH_d2보다 작으면 축열펌프(PP03)의 유량(FS1)을 작게 하고, TS3가 TH_d2보다 크면 축열펌프(PP03)의 유량(FS1)을 크게 한다. 펌프(PP01, PP02)가 모두 정지하면 소정 시간(예를 들어, 10초) 경과 후에 펌프(PP03)를 정지시킨다.
상기 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 상기 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이고 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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100, 200: 태양열 집열기
300: 축열조
400: 급수 헤더
410: 환수 헤더
420a - 420f: 열수요처
510: 승온용 히트펌프
520: 하수열 히트펌프
530: 지열 히트펌프
540: 지열 열교환기
550: 하수열 교환시설
560: 하수처리시설
570: 밀폐형 냉각탑

Claims (8)

  1. 외기조건에 따른 효율이 서로 다른 적어도 둘 이상의 집열기를 포함하는 태양열 집열기;
    상기 태양열 집열기로 유체를 공급하는 하단유로와, 상기 태양열 집열기로부터 유체를 공급받는 상단유로와, 상기 상단유로 및 하단유로 사이에 설치되는 중단유로를 구비하는 축열조;
    일측은 상기 태양열 집열기와 유로로 연결되어 유체가 순환하고 타측은 상기 축열조의 중단유로 및 하단유로를 통해 유체를 공급받으며 상기 상단유로를 통해 상기 축열조에 유체를 공급하며 유체가 순환하는 열교환기; 및
    상기 열교환기의 일측과 상기 태양열 집열기가 연결된 유로에 설치되어 상기 태양열 집열기에 입사되는 일사량이 기 설정된 값 이상인 경우 상기 태양열 집열기와 상기 열교환기 사이의 유체를 순환시키는 동작을 수행하는 집열펌프를 포함하고,
    상기 태양열 집열기로부터 상기 축열조로 공급되는 유체의 온도가 기 설정된 온도값 이하인 경우에는 상기 축열조의 중단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 태양열 집열기에 공급하며,
    상기 태양열 집열기로부터 상기 축열조로 공급되는 유체의 온도가 기 설정된 온도값 이상인 경우에는 상기 축열조의 하단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 태양열 집열기에 공급하고,
    상기 태양열 집열기로부터 상기 열교환기로 유입되는 유체의 온도가 상기 축열조의 중단수 온도 이상 상단수 온도 이하인 경우에는 상기 축열조의 중단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 열교환기에 공급하며,
    상기 태양열 집열기로부터 상기 열교환기로 유입되는 유체의 온도가 상기 축열조의 상단수 온도 이상인 경우에는 상기 축열조의 하단유로를 통해 상기 축열조의 유체를 상기 열교환기에 공급하고,
    상기 열교환기의 일측과 상기 태양열 집열기가 연결된 유로를 순환하는 유체의 온도에 따라 상기 집열펌프의 유량을 제어하고,
    상기 열교환기의 타측과 상기 축열조가 연결된 유로에 설치되어 상기 열교환기와 상기 축열조 사이의 유체를 순환시키는 축열펌프를 더 포함하고,
    상기 축열펌프는 상기 축열조의 중단유로 또는 하단유로 중 어느 하나를 통해 상기 열교환기에 공급되는 유체의 온도가 상기 태양열 집열기로부터 상기 열교환기로 유입되는 유체의 온도보다 낮은 경우 동작하고,
    상기 열교환기 및 상기 축열조 사이를 연결하는 우회 유로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이종 태양열 집열기.
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RU2735814C1 (ru) * 2019-05-15 2020-11-09 Владимир Григорьевич Гимпельсон Система кондиционирования воздуха в многоквартирных домах
KR20220063426A (ko) * 2020-11-10 2022-05-17 한국에너지기술연구원 태양열을 이용한 열네트워크 시스템 및 제어방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2735814C1 (ru) * 2019-05-15 2020-11-09 Владимир Григорьевич Гимпельсон Система кондиционирования воздуха в многоквартирных домах
KR20220063426A (ko) * 2020-11-10 2022-05-17 한국에너지기술연구원 태양열을 이용한 열네트워크 시스템 및 제어방법
KR102456840B1 (ko) * 2020-11-10 2022-10-21 한국에너지기술연구원 태양열을 이용한 열네트워크 시스템 및 제어방법

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