KR101948291B1 - Cooling apparatus of photovoltaic module using inclined back plate and solar array containing the same - Google Patents
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Abstract
경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치가 개시된다. 본 발명에 따른 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치는, 태양전지판을 포함하는 상기 태양광 모듈이 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격되도록 지지하며 상부와 하부에 개구가 형성된 지지부 및 태양광 모듈과의 사이에 상부 및 하부 개구를 입구와 출구로 하는 공기유동채널이 형성되도록 상기 지지부에 태양광 모듈과 이격 설치되는 백 플레이트(Back plate)를 포함하되, 태양광 모듈과 백 플레이트 사이의 공기유동채널이 벤츄리 관 구조를 이루도록 지지부에 백 플레이트가 경사지게 설치되어 별도의 동력장치 사용 없이도 태양광 모듈에 대한 효율적인 냉각을 도모할 수 있다.A cooling apparatus for a solar module using an inclined back plate is disclosed. The cooling device of the solar module using the tilted back plate according to the present invention includes a solar module supporting the solar module including the solar module at a certain distance from the installation target surface, And a back plate spaced apart from the solar module so that an air flow channel having upper and lower openings as an inlet and an outlet is formed between the solar module and the back plate, The back plate is inclined to the supporting part so that the channel forms the venturi tube structure, so that efficient cooling of the solar module can be achieved without using a separate power device.
Description
본 발명은 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 자연대류 현상을 이용하여 태양광 모듈을 냉각시키는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치 및 이를 포함하는 태양광 어레이에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling device for a solar module using a tilted back plate, and more particularly, to a cooling device for a solar module using a tilted back plate for cooling a solar module using natural convection, Array. ≪ / RTI >
일반적으로 태양에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분될 수 있다. 태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시키는 방법으로 통상 태양광 발전이라고 한다.Generally, the method of using solar energy can be divided into a method using solar heat and a method using sunlight. The method of using solar heat is a method of heating and generating electricity by using water heated by the sun, and a method of using solar light is a method of generating electricity by using sunlight and is generally called solar power generation.
태양에너지를 이용하는 방법 중에서도 태양의 빛을 이용하여 전기를 생산하는 태양광 발전에는 실리콘 결정 위에 n형 도핑을 하여 p-n접합시킨 태양전지(Solar cell)가 사용되며, 태양전지에 태양광이 조사되면 빛 에너지에 의해 전자-정공에 의한 기전력이 발생하게 되는 광기전력 효과(Photovoltaic effect)에 의해 전기가 발생된다. Among the methods using solar energy, solar cells that produce electricity using solar light include solar cells that are n-type doped and pn-junctioned with silicon crystals. When solar cells are irradiated with sunlight, Electricity is generated by a photovoltaic effect that generates an electromotive force by electron-hole by energy.
태양전지(Solar cell)는 태양 빛을 이용해 전기를 일으키는 최소 단위이고, 적절한 전압과 전류를 얻기 위하여 태양전지를 다수 개 직병렬로 연결하고 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 충진재 및 유리 등과 함께 압축하여 모듈 형태로 제작한 것을 태양광 모듈(Photovoltaic module)이라 한다. 그리고 태양광 모듈을 일정하게 배열한 것을 태양광 어레이(solar array)라 한다.Solar cell is the minimum unit that generates electricity using solar light. In order to obtain appropriate voltage and current, many solar cells are connected in series and parallel, and they are compressed together with filler and glass to protect them from external environment. Is called a photovoltaic module. A solar array with a constant array of solar modules is called a solar array.
한편, 태양광 발전 시스템에 사용되는 태양광 모듈의 효율은 현재 주류를 이루고 있는 다결정 실리콘 소재의 경우, 약 16 ~ 18%의 범위로서 태양광 발전의 경제성을 결정짓는 가장 중요한 요인이다. 이러한 발전효율을 지속적으로 향상시키기 위해서는 다양한 장치를 통한 유지, 보수가 반드시 요구된다.On the other hand, the efficiency of the photovoltaic module used in the photovoltaic power generation system is the most important factor determining the economical efficiency of the photovoltaic generation in the range of about 16 to 18% for the mainstream polycrystalline silicon material. In order to continuously improve the power generation efficiency, it is necessary to maintain and repair various devices.
그러나 태양전지, 태양광 모듈 및 태양광 어레이 등은 태양광 집광에 의한 온도 상승으로 1℃ 상승 시 약 0.5%의 출력저하가 발생하여 발전효율이 저하되는 문제가 있다. 이로 인해 태양광 모듈에 의한 발전량은 집광량이 최대인 여름보다 봄, 가을에 최고치를 갖는다. 일사량이 많은 여름의 경우 태양광 모듈의 과열로 인해 발전효율이 최대치 대비 20~30% 정도 떨어지기 때문이다.However, the solar cell, the solar module, and the solar array have a problem in that the power generation efficiency is lowered due to an output drop of about 0.5% when the temperature rises by 1 ° C due to the temperature rise due to solar light condensation. As a result, the amount of power generated by the photovoltaic module is highest in spring and autumn than in summer where the light intensity is maximum. In summer, where solar radiation is high, the power generation efficiency is 20 ~ 30% lower than the maximum due to overheating of the solar module.
즉 태양전지는 온도와 출력 전압이 반비례하는 특성이 있으며, 때문에 온도가 상승할수록 전압이 낮아져 발전출력이 저하된다. 이로 인해 봄, 가을에 비해 일사량이 많은 더운 여름철에 발전출력이 오히려 저하되는 것이며, 이러한 문제 해결을 위해 태양광 모듈을 냉각시키는 장치에 대한 연구와 개발이 최근 활발하게 진행되고 있다.In other words, the solar cell has a characteristic in which the temperature and the output voltage are in inverse proportion to each other. Therefore, as the temperature rises, the voltage decreases and the power generation output decreases. As a result, the power output is lowered in the hot summer months when the solar radiation is larger than that in spring and autumn. To solve these problems, research and development of a device for cooling a solar module have been actively conducted.
지금까지 알려진 태양광 모듈 냉각 기술에는 크게 3가지 형태가 있다. 구체적으로는, 냉각수를 이용하는 액체 냉각방식과, 외부 공기를 장치 내부로 강제로 끌어 들여 냉각을 도모하는 강제 대류방식, 그리고 외부 풍속과 풍향을 이용하여 외부 공기를 자연스럽게 장치 내부로 유입시켜 냉각을 도모하는 자연 대류방식이 있다.There are three major types of solar module cooling technologies known so far. Concretely, there are a liquid cooling method using cooling water, a forced convection method in which outside air is forcedly drawn into the apparatus to cool it, and the outside air is naturally introduced into the inside of the apparatus by using external wind speed and direction, There is a natural convection scheme.
한국특허공개 제2011-0053610호에 개시된 기술은 태양광 모듈에 물을 직접 분사하여 냉각시키는 기술로서, 태양광 모듈 냉각 기술 중 상기 액체 냉각방식에 해당된다. 이러한 액체 냉각방식은 통풍을 통해 냉각을 도모하는 상기 대류방식에 비해 온도 저감 효율이 높고, 외부 풍속이나 풍향 등의 영향으로부터 자유롭다는 장점이 있다.The technology disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0053610 corresponds to the liquid cooling method of the solar module cooling technology as a technology for directly cooling water by spraying the solar module. Such a liquid cooling method is advantageous in that the temperature reduction efficiency is higher than that of the convection mode in which cooling is achieved through ventilation, and it is free from influences of external wind velocity and wind direction.
그러나 시설이 복잡해 초기투자비용이 높고, 자연풍을 이용한 자연 대류방식에 비해 현저히 많은 유지관리비가 요구되며, 추가 에너지(펌프 구동 및 분사장치 구동에 필요한 전기에너지)의 사용으로 인해 에너지 효율 측면에서 불합리한 단점이 있으며, 특히 부식 및 동파 등 유지관리에 각별한 주의가 요구되고 시공이 어렵다는 단점이 있다.However, since the facility is complicated, the initial investment cost is high, the maintenance cost is considerably higher than that of the natural convection using natural wind, and the use of additional energy (electric energy required for driving the pump and the injection device) Especially, maintenance and maintenance such as corrosion and frost are required to pay special attention and construction is difficult.
한국특허공개 제2013-0077305호에 기재된 기술은 강제 대류식 냉각장치의 대표적인 일례이다. 이는 태양광 모듈 배면의 쉬라우드에 설치된 시로코팬(송풍팬)을 통해 외부 공기를 쉬라우드 내부로 강제 도입하여 냉각을 도모하는 기술로서, 자연 대류방식(자연 통풍)에 비해 높은 온도 저감 효율과 외부 풍속과 풍향에 상대적으로 영향을 덜 받는다는 장점이 있다.The technique described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0077305 is a representative example of a forced convection type cooling apparatus. This is a technology that forcibly introduces the outside air into the shroud through a sirocco fan (blowing fan) installed in the shroud on the back of the solar module. It is a technology that has high temperature reduction efficiency compared to natural convection (natural ventilation) It is less affected by wind speed and wind direction.
그러나 송풍팬이 내장됨에 따라 장치의 전체적인 부피가 커서 설치 대상부 환경에 따라 설치에 제약이 따르는 문제가 있으며, 마찬가지로 추가 에너지(팬 구동에 필요한 전기에너지)의 사용으로 인해 에너지 효율 측면에서 불합리한 단점이 있고, 유지관리비가 발생하며, 특히 자연 대류방식에 비해 태양광 시스템과의 통합에 어려움이 수반되는 단점이 있다.However, since the overall volume of the device is large due to the built-in fan, there is a problem that the installation is restricted depending on the environment of the installation target. Likewise, there is an unreasonable disadvantage in energy efficiency due to the use of additional energy In addition, there is a disadvantage in that it is difficult to integrate with the photovoltaic system as compared with the natural convection system.
한편, 자연 대류방식은 외부 공기를 장치 내부로 유입시켜 냉각을 도모하기 때문에, 별도의 유지관리비가 발생하지 않고, 시스템 구축에 소요되는 초기투자 비용이 낮다는 장점이 있다. 또한 추가 에너지 사용이 없어 에너지 효율 측면에서 합리적이며, 강제 대류방식에 비해 태양광 시스템과의 통합에도 유리하다.On the other hand, the natural convection method has an advantage in that the initial investment cost for constructing the system is low because no maintenance cost is incurred because the outside air is introduced into the device and the cooling is planned. In addition, it is reasonable in terms of energy efficiency because there is no use of additional energy, and it is advantageous to integrate with solar system as compared with forced convection.
그러나 종래의 자연 대류방식의 경우 강제 대류방식이나 액체 냉각방식에 비해 외부 환경의 영향을 많이 받는다는 단점이 있다. 즉 풍속 및 풍향에 따라 온도 저감 효율이 큰 폭으로 변동되고, 낮은 공기유량으로 인하여 안정적이고 효율적인 냉각을 기대하기 어렵다는 단점이 있어 이에 대한 개선이 시급한 실정이다.However, the conventional natural convection method is disadvantageous in that it is more influenced by the external environment than the forced convection method or the liquid cooling method. In other words, it is difficult to expect a stable and efficient cooling due to the low air flow rate, and the temperature reduction efficiency varies greatly according to the wind speed and the wind direction.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 별도의 동력이 필요 없는 자연 대류방식으로 경제적이면서, 종래의 단순 유입식 자연 대류방식 냉각장치에 비해 안정적이고 효율 높은 냉각성능을 발휘할 수 있는 저비용 고효율의 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치 및 이를 포함하는 태양광 어레이를 제공하고자 하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a low-cost, high-efficiency tilted back airbag capable of exhibiting stable and efficient cooling performance as compared with a conventional simple inflow natural convection cooling device, Plate, and a solar array including the same.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 실시 예에 따르면, According to an embodiment of the present invention,
태양광을 이용하여 발전하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치로서,A cooling device for a solar module using an inclined back plate that generates electricity using solar light,
태양전지판을 포함하는 상기 태양광 모듈이 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격되도록 지지하며, 상부와 하부에 개구가 형성된 지지부; 및A supporting part supporting the solar module including the solar panel so that the solar module is spaced apart from the installation target surface by an arbitrary distance and having openings formed in the upper part and the lower part; And
상기 태양광 모듈과의 사이에 상기 상부 및 하부 개구를 입구와 출구로 하는 공기유동채널이 형성되도록 상기 지지부에 태양광 모듈과 이격 설치되는 백 플레이트(Back plate);를 포함하며, And a back plate spaced apart from the photovoltaic module in the support so that an air flow channel is formed between the solar cell module and the upper and lower openings as an inlet and an outlet,
태양광 모듈과 백 플레이트 사이의 상기 공기유동채널이 벤츄리 관 구조를 이루도록 상기 지지부에 백 플레이트가 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치를 제공한다.Wherein the back plate is inclinedly installed on the supporting part so that the air flow channel between the solar module and the back plate forms a venturi tube structure.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, According to another embodiment of the present invention as a solution to the problem,
태양광을 이용하여 발전하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치로서,A cooling device for a solar module using an inclined back plate that generates electricity using solar light,
태양전지판을 포함하는 상기 태양광 모듈이 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격되도록 지지하며, 상부에 개구가 형성된 지지부;A supporting part supporting the solar module including the solar panel so that the solar module is spaced apart from the installation target surface by an arbitrary distance and having an opening formed on the solar module;
상기 상부 개구를 출구로 하고 지지부 하단부와의 사이에 설치 대상면을 향하여 개방된 개구를 입구로 하는 공기유동채널이 상기 태양광 모듈과의 사이에 형성되도록 상기 지지부에 태양광 모듈과 이격 설치되는 백 플레이트(Back plate);를 포함하며,An air flow channel is formed between the solar cell module and the solar cell module so that an air flow channel is formed between the solar cell module and the upper opening and the opening is opened between the upper opening and the lower end portion of the support, A back plate,
태양광 모듈과 백 플레이트 사이의 상기 공기유동채널이 벤츄리 관 구조를 이루도록 상기 지지부에 백 플레이트가 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치를 제공한다.Wherein the back plate is inclinedly installed on the supporting part so that the air flow channel between the solar module and the back plate forms a venturi tube structure.
또한, 본 발명의 일 실시 예 및 다른 실시 예에 따른 냉각장치는, 상기 공기유동채널 내 자연대류에 의한 공기 유동을 유도하기 위해 공기유동채널의 상기 출구에 설치되는 대류열전달 유발 유도날개를 더 포함할 수 있다.The cooling device according to an embodiment of the present invention may further include a convection heat transfer inducing vane installed at the outlet of the air flow channel to induce air flow by natural convection in the air flow channel can do.
이때, 상기 대류열전달 유발 유도날개의 표면이 집열면이 되고, 집열면에 열이 집중됨에 따른 온도 상승에 의한 자연대류 현상으로 상기 공기유동채널 내 더운 공기가 출구를 통해 밖으로 배출되고 외부 공기가 입구를 통해 공기유동채널로 지속적으로 유입되는 순환형 공기유동이 발생되어 별도의 동력장치 사용 없이도 태양광 모듈에 대한 효율적인 냉각을 도모할 수 있다.At this time, the surface of the convection heat transfer induction inducing vane becomes a heat collecting surface, and natural convection due to temperature rise due to heat concentration on the heat collecting surface causes hot air in the air flow channel to be discharged through the outlet, Circulating air flow continuously flowing into the air flow channel is generated through the air flow channel so that efficient cooling of the solar module can be achieved without using a separate power unit.
바람직하게는, 상기 대류열전달 유발 유도날개가 지지부에 착탈 가능하게 부착될 수 있으며, 이 경우 설치 환경에 따라 그에 맞는 크기를 적절히 선택하여 부착할 수 있고, 교체가 필요한 경우 새로운 것으로 쉽게 교체할 수 있다.Preferably, the convection heat transfer inducing vane may be detachably attached to the support portion. In this case, the convection heat transfer inducing vane may be appropriately selected in accordance with the installation environment and may be easily replaced with a new one if necessary. .
또한, 설치 대상면의 경사각이나 설치 대상면에 대한 태양광의 방위각 등의 설치 환경에 따라 최적의 대류열전달 유발을 유도할 수 있는 각도로 상기 유도날개의 각도를 자유롭게 조정할 수 있도록, 상기 지지부에 대류열전달 유발 유도날개가 각도 조절 가능하게 설치될 수 있다.In order to freely adjust the angle of the guide vane at an angle that can induce optimum convection heat transfer depending on the installation environment such as the inclination angle of the installation target surface and the azimuth angle of sunlight relative to the installation target surface, The induction-inducing wing can be installed in an angle-adjustable manner.
본 발명의 일 실시 예 및 다른 실시 예에 적용된 상기 백 플레이트는, 태양에너지를 흡수할 수 있는 흑색 계열의 내열성 합성수지 또는 태양광 모듈과 마주하는 면에 흑색 계열의 도료가 도포된 비금속 또는 금속재질의 판상체일 수 있다.The back plate according to one embodiment of the present invention and other embodiments may be made of a black heat-resistant synthetic resin capable of absorbing solar energy or a non-metallic or metallic material coated with a black- It may be a plate.
이와는 다르게, 상기 백 플레이트는 입사된 태양에너지를 다시 상기 태양광 모듈로 반사시킬 수 있도록 태양광 모듈과 마주하는 면에 빛 반사면을 형성한 비금속 또는 금속재질의 판상체일 수 있으며, 이 경우 상기 태양광 모듈의 태양전지판은 태양을 향하는 면 및 반대편 면 모두에 태양전지(Solar cell)가 배치된 양면형으로 구성될 수 있다.Alternatively, the back plate may be a non-metallic or metal plate having a light reflecting surface formed on a surface facing the solar module so that incident solar energy may be reflected back to the solar module. In this case, The solar panel of the solar module may be configured as a double-sided type in which a solar cell is disposed on both the side facing the sun and the side facing the sun.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 지지부는 바람직하게, 태양광 모듈과 백 플레이트 사이의 양 측면부를 폐쇄하도록 구비되는 좌, 우 한 쌍의 측벽부와, 상기 측벽부를 상호 연결하며, 공기유동채널의 입구와 출구가 되는 상기 개구가 형성된 상단 벽부 및 하단 벽부를 포함하는 구성일 수 있다.The support portion according to an embodiment of the present invention preferably includes a pair of left and right side wall portions provided to close both side portions between the solar module and the back plate and a pair of side wall portions interconnecting the side wall portions, And an upper wall portion and a lower wall portion formed with the openings to be the inlet and the outlet.
이때, 상기 상단 벽부와 하단 벽부의 개구는 격판부에 의해 둘 이상으로 구획될 수 있다.At this time, the openings of the upper wall portion and the lower wall portion can be divided into two or more by the partition portion.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 적용된 상기 지지부는, 태양광 모듈과 백 플레이트 사이의 양 측면부를 폐쇄하도록 구비되는 좌, 우 한 쌍의 측벽부와, 상기 측벽부를 상호 연결하며 공기유동채널의 출구가 되는 상기 개구가 형성된 상단 벽부와, 상기 측벽부를 상호 연결하며, 백 플레이트와의 사이에 공기유동채널의 입구가 되는 상기 개구를 형성하도록 구비되는 하단 벽부 및 상기 측벽부와 상단 벽부, 그리고 하단 벽부로 구성된 지지 프레임이 설치 대상면으로부터 이격되도록 지지하는 지지부재를 포함하는 구성일 수 있다. In addition, the support portion applied to the other embodiment of the present invention includes a pair of left and right side wall portions provided to close both side portions between the solar module and the back plate, A lower end wall portion interconnecting the side wall portions and provided to form the opening to be an inlet of an air flow channel between the upper wall portion and the upper wall portion, And a support member configured to support the support frame, which is composed of the support frame, separated from the installation target surface.
이 경우에도 역시, 상기 상단 벽부의 개구는 격판부에 의해 둘 이상으로 구획되도록 구성함이 바람직하다.Also in this case, it is preferable that the opening of the upper wall portion is divided into two or more by the partition portion.
또한, 본 발명의 일 실시 예 및 다른 실시 예에 따른 냉각장치는, 상기 공기유동채널의 출구 측에 설치되며, 상기 출구 측 공기의 유동과 경사진 축선을 중심으로 하는 공기 유입구와 공기 배출구를 가지는 이젝터(Ejector) 구조의 공기배출유도수단;을 더 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a cooling device comprising: an air flow channel provided at an outlet side of the air flow channel, the air flow channel having an air inlet and an air outlet And an air discharge inducing means of an ejector structure.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면, 이웃하는 면이 서로 연접하도록 가로, 세로로 배열되는 복수의 태양광 모듈과, 각 태양광 모듈에 설치되는 상기한 일 실시 예 및 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 냉각장치를 포함하는 태양광 어레이를 제공한다.According to another aspect of the present invention as a means for solving the problems, there is provided a solar cell module comprising: a plurality of solar modules arranged in a lateral direction and a vertical direction so that neighboring surfaces are connected to each other; And a solar module cooling device according to the present invention.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자연 대류방식으로 별도의 동력장치 사용(추가 에너지 사용)을 배제할 수 있으며, 따라서 유지관리비가 발생하지 않아 경제적이고, 벤츄리 관 구조의 공기유동채널에 의하여 자연대류 현상이 촉진되어 종래의 단순 유입식 자연 대류방식 냉각장치에 비해 안정적이고 효율 높은 냉각성능이 발휘될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to exclude the use of a separate power unit (use of additional energy) in a natural convection mode, and thus it is economical because no maintenance cost is generated, and a natural convection phenomenon So that stable and efficient cooling performance can be achieved as compared with the conventional simple inflow natural convection cooling apparatus.
또한, 자연 대류방식이기 때문에 장치 수명이 길고 구성이 단순하여 시스템 구축에 소요되는 초기투자 비용이 낮다는 장점이 있으며, 태양광 발전 시스템 구축 시 설치 환경에 크게 구애됨이 없이 태양광 모듈과 함께 적용 가능한 장점이 있다. 그리고 태양광 발전 시스템과의 통합에 있어서도 유리하다는 장점이 있다.In addition, since it is a natural convection type, it has a long lifetime and simple structure, and it has an advantage of low initial investment cost to construct a system, and it can be applied together with a solar module There are advantages. It is also advantageous in integration with the PV system.
더욱이, 대류열전달 유발 유도날개를 부착시킨 실시 예의 경우, 유도날개의 표면에 열이 집중됨에 따른 온도 상승으로 자연대류 현상이 더욱 촉진되어 공기유동채널 내 더운 공기가 빠르게 출구를 통해 밖으로 배출되며, 이에 따른 내부 압력 강하로 외부 공기가 입구를 통해 자연스럽게 유입됨으로써 더욱 안정적이고 효율 높은 냉각성능이 발휘될 수 있다.Further, in the embodiment in which the convection heat transfer induction inducing vane is attached, the natural convection phenomenon is further promoted due to the temperature rise due to the concentration of heat on the surface of the induction vane, so that the hot air in the air flow channel is rapidly discharged out through the outlet The external air is naturally introduced into the inlet through the inlet, so that a more stable and efficient cooling performance can be achieved.
도 1은 태양광 모듈로부터 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 냉각장치가 분리된 모습을 도시한 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 모듈에 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉각장치가 결합된 모습을 도시한 결합 사시도.
도 3은 도 2의 태양광 모듈 냉각장치를 A-A선 방향에서 바라본 절단면도.
도 4는 도 2의 태양광 모듈 냉각장치를 B-B선 방향에서 바라본 절단면도.
도 5는 태양광 모듈 냉각장치에 적용되는 상기 유도날개의 바람직한 실시 예를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 냉각장치의 절단면도.
도 7은 본 발명에 따른 태양광 모듈 냉각장치의 또 다른 실시 예시한 개념도.
도 8a와 8b, 도 9a와 9b는 본 발명의 다른 측면에 따른 태양광 어레이를 도시한 도면.FIG. 1 is an exploded perspective view showing a solar module cooling apparatus according to an embodiment of the present invention separated from a solar module. FIG.
FIG. 2 is a perspective view of the solar module shown in FIG. 1, showing a cooling device according to an embodiment of the present invention combined. FIG.
Fig. 3 is a sectional view of the solar module cooling device of Fig. 2 viewed from the direction of the AA line. Fig.
Fig. 4 is a sectional view of the solar module cooling device of Fig. 2 viewed from the BB line direction; Fig.
Fig. 5 illustrates a preferred embodiment of said guide vane adapted to a solar module cooling apparatus; Fig.
6 is a cross-sectional view of a solar module cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram showing still another embodiment of a solar module cooling apparatus according to the present invention.
Figures 8a and 8b, Figures 9a and 9b illustrate a solar array according to another aspect of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하거나 간단히 기술하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known configurations will be omitted or simplified, and a detailed description of configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로, 제안된 형태로 본 발명이 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다. 또한 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있음을 밝혀둔다.It is to be understood that the embodiments described below are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the proposed form. It is also to be understood that the subject matter defined in the appended drawings may be different from what is actually embodied in the drawings in order to facilitate describing the embodiments of the present invention.
또한 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.Also, the expression "including" any element is merely referred to as being an expression of "open", and should not be understood as excluding the additional elements.
도 1은 태양광 모듈로부터 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 냉각장치가 분리된 모습을 도시한 분해 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 태양광 모듈에 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉각장치가 결합된 모습을 도시한 결합 사시도이다. 그리고 도 3과 도 4는 도 2의 태양광 모듈 냉각장치를 A-A선 및 B-B선 방향에서 바라본 절단면도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view showing a solar module cooling apparatus according to an embodiment of the present invention separated from a solar module, FIG. 2 is an exploded perspective view of the solar module shown in FIG. 1, FIG. 2 is a perspective view illustrating a state where a cooling device according to an embodiment of the present invention is coupled. 3 and 4 are sectional views of the solar cell module cooling apparatus of FIG. 2 taken along the line A-A and B-B.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈(10) 냉각장치는 태양광 모듈(10)을 지지하는 지지부(22)를 포함한다. 태양광 모듈(10)은 태양전지(Solar cell)들의 집합체인 판상의 태양전지판(12)을 충진재(13) 및 유리(14) 등과 함께 적층 성형시킨 모듈 형태로 제작될 수 있으며, 상기 지지부(22)에 의해 태양광 모듈(10)은 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 4, a
지지부(22)는 태양광 모듈(10)을 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격시켜 지지하는 역할과 함께, 태양광 모듈(10)과 설치 대상면 사이에 공기가 유동할 수 있는 소정의 공간(공기유동채널, 24)을 형성시키는 역할을 한다. 지지부(22)는 도면의 예시와 같이 상부와 하부에 개구(223, 225)가 형성된 사각형의 프레임 형태로 제공될 수 있으나 사각형 모양으로 한정되는 것은 아니다.The support portion 22 supports the
일 실시 예에 적용된 지지부(22)는, 태양광 모듈(10)과 후술하게 될 백 플레이트(26) 사이의 양 측면부를 폐쇄하도록 구비되는 좌, 우 한 쌍의 측벽부(221)와, 측벽부(221)을 상호 연결하며 상기 백 플레이트(26)에 의해 태양광 모듈(10)과의 사이로 형성되는 공기유동채널(24)의 입구와 출구가 되는 상기 개구(223, 225)가 형성된 상단 벽부(222) 및 하단 벽부(224)를 포함할 수 있다.The support portion 22 applied to one embodiment includes a pair of left and right
상단 벽부(222)와 하단 벽부(224)의 상기 개구(223, 225)는 도 1 및 3의 예시와 같이, 격판부(226)에 의해 둘 이상으로 구획될 수도 있으며, 필요에 따라 상단 벽부(222)와 하단 벽부(224)에 형성된 상기 격판부(226) 사이를 격판 부재(미도시)로 연결하여 공기유동채널(24)을 공기유동 방향으로 구획함으로써 공기의 유동특성을 향상시키는 방안이 고려될 수도 있다.The
지지부(22)에는 태양광 모듈(10)과 거리를 두고 소정 각도 경사진 배치를 이루도록 상기 백 플레이트(Back plate, 26)가 설치된다. 이로 인해 백 플레이트(26)와 상기 태양광 모듈(10) 사이에 상기 상부 및 하부 개구(223, 225)를 출구와 입구로 하며, 상기 입구에서 출구로 갈수록 통로 면적이 좁아지는 벤츄리 관 구조의 공기유동채널(24)이 형성된다.The
벤츄리 관 구조의 공기유동채널(24)로 인하여, 입구(225)를 통해 유입된 공기는 공기유동채널(24)을 따라 출구(223) 측으로 갈수록 점차 유속이 빨라지는 유동특성을 가지게 되어 공기유동채널(24) 내 공기 흐름이 촉진될 수 있다. 즉 벤츄리 관 구조로부터 발현되는 공기의 유동특성으로 인하여 공기유동채널(24) 내 공기 흐름이 촉진되어 냉각효율이 증대될 수 있다.Due to the
백 플레이트(26)는 태양에너지를 흡수할 수 있는 흑색 계열의 내열성 합성수지 또는 태양광 모듈(10)과 마주하는 면에 흑색 계열의 도료가 도포된 비금속 또는 금속재질의 판상체일 수 있다. 이 경우 백 플레이트(26)에 흡수된 열(태양열)에 의한 굴뚝효과(Chimney effect)로 인하여 공기유동채널(24) 내 자연대류, 즉 공기 유동을 촉진시킬 수 있다. The
백 플레이트(26)는 입사된 태양에너지를 다시 태양광 모듈(10)로 반사시킬 수 있도록 태양광 모듈(10)과 마주하는 면에 빛 반사면을 형성한 비금속(예컨대, 플라스틱 표면(280)에 Al foil을 입힌 구조) 또는 금속재질(예컨대, 알루미늄 재질)의 판상체일 수도 있다. 이는 태양전지가 양면형인 경우 유용한 방안으로, 빛 재반사를 통해 발전 효율을 증대시키는 효과(Zero depth concentrator)가 있다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈(10) 냉각장치는 또한, 상기 공기유동채널(24)의 출구에 설치되는 대류열전달 유발 유도날개(28)(이하 '유도날개'라 약칭 한다)를 더 포함할 수 있다. The cooling device of the
유도날개(28)는 공기유동채널(24) 내 공기 유동을 더욱 촉진시켜 냉각 효율을 증대시키는 역할을 한다. 집열면으로서 기능하는 유도날개(28)의 표면(280)에 열이 집중됨에 따른 온도 상승으로 상승기류가 발생하며, 이로 인해 공기유동채널(24) 내 더운 공기는 출구를 통해 밖으로 빠져나가고 외부 공기는 입구를 통해 공기유동채널(24)로 지속적으로 유입되는 순환형 공기유동이 발생된다.The
즉 유도날개(28)의 표면(280)에 열이 집중됨에 따른 굴뚝효과(Chimney effect)로 인하여 공기유동채널(24) 내 공기 유동이 더욱 촉진되며, 이에 따라 공기유동채널(24) 내 공기는 상기 출구를 통해 빠른 속도로 외부로 빠져나가게 되고, 공기가 빠져나감으로써 발생하는 압력차이로 인하여 외부 공기는 입구를 통해 공기유동채널(24)로 신속하게 유입될 수 있다. The air flow in the
결과적으로, 유도날개(28)에 의해 유발되는 대류 열전달(Convection heat transfer)에 의하여 태양광 모듈(10)을 냉각시키는 공기유량을 발생시킬 수 있다. 다시 말해 종래의 단순 유입식 자연대류 방식의 냉각장치에 비해 보다 안정적이고 효율 높은 냉각성능이 지속적으로 발휘될 수 있다As a result, it is possible to generate an air flow rate for cooling the
유도날개(28)는 바람직하게, 흑색 계열의 내열성 합성수지 또는 태양광이 입사되는 표면(상기 집열면)에 흑색 계열의 도료가 도포된 비금속 또는 금속재질의 얇은 판상체일 수 있으며, 태양광의 방위각 등 설치 환경에 따라 그에 맞는 크기를 적절히 선택하여 부착할 수 있도록 지지부(22)에 착탈식으로 결합되는 형태로 구성될 수도 있다.Preferably, the
도 5는 태양광 모듈 냉각장치에 적용되는 상기 유도날개의 바람직한 실시 예를 예시한 도면이다.5 is a view illustrating a preferred embodiment of the guide vane applied to the solar module cooling apparatus.
도 5를 참조하면, 유도날개(28)는 설치 환경에 따라 각도를 적절히 조절할 수 있도록 지지부(22)에 부착될 수 있다. 이 경우 설치 대상면의 경사각이나 설치 대상면에 대한 태양광의 방위각, 고도 등 설치 환경에 따라 최적의 대류열전달 유발을 유도할 수 있는 각도로 상기 유도날개(28)의 각도를 자유롭게 조정할 수 있어 냉각의 효율성을 더욱 증대시킬 수 있다. Referring to FIG. 5, the
유도날개(28)의 각도 조절은 도면 예시와 같이, 유도날개(28)의 일측 가장자리 및 이에 대응되는 지지부(22)의 일측에 각각, 서로 맞물릴 수 있도록 결합요부(290)와 결합돌부(292)를 형성한 한 쌍의 연결구(29)를 포함하는 힌지구조를 통해 구현될 수 있으며, 이때 결합요부(290)의 내면과 결합돌부(292)의 외면에는 삼각형 톱니 모양의 세레이션(Serration) 구조가 적용될 수 있다. The angular adjustment of the
물론, 도 5에 예시된 형태로 국한되는 것은 아니며, 유도날개의 각도를 자유롭게 조절할 수 있는 구성이면 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 힌지구조와 같이 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 선택할 수 있는 공지된 다양한 각도조절 수단으로 대체 가능하다.Of course, the present invention is not limited to the embodiment illustrated in Fig. 5, and there is no particular limitation as long as the configuration of the guide vane can be freely adjusted. It can be replaced by various known angle adjusting means that can be easily selected by a person skilled in the art such as, for example, a hinge structure.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 냉각장치의 절단면도이다6 is a cross-sectional view of a solar module cooling apparatus according to another embodiment of the present invention
본 발명의 다른 실시 예의 경우, 공기가 유입되는 입구 위치와 지지부의 일부 구성이 다른 점을 제외하고 전술한 일 실시 예에 따른 냉각장치와 동일하다. 따라서 이하에서는 전술한 일 실시 예에 따른 냉각장치와 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략하고, 다른 부분에 대해서만 간단히 살펴보기로 한다.In another embodiment of the present invention, the cooling apparatus is the same as the cooling apparatus according to the above-described embodiment, except that the inlet position where the air is introduced and the structure of the support portion are different from each other. Therefore, a description of the same components as those of the cooling device according to the above-described embodiment will be omitted, and only the other components will be briefly described.
도 6을 참조하면, 태양광 모듈(10)이 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격되도록 지지하는 지지부(22)는 상부에 개구(223)가 형성된다. 상기 개구(223)를 출구로 하고 지지부(22) 하단부와의 사이에 설치 대상면을 향하여 개방된 개구(225)를 입구로 하는 벤츄리 관 구조의 공기유동채널(24)이 상기 태양광 모듈(10)과의 사이에 형성되도록 상기 지지부(22)에 백 플레이트(26)가 경사지게 설치된다.Referring to FIG. 6, an
지지부(22)는 좌, 우 한 쌍의 측벽부(221)와, 측벽부(221)을 상호 연결하며 공기유동채널(24)의 출구가 되는 상기 개구(223)가 형성된 상단 벽부(222)와, 측벽부(221)를 상호 연결하며 태양광 모듈(10)과의 사이에 공기유동채널(24)의 입구가 되는 상기 개구(225)를 형성하도록 구비되는 하단 벽부(224)로 구성된 지지 프레임(220)을 포함한다.The support portion 22 includes a pair of left and right
공기유동채널(24)의 입구가 되는 상기 개구(225)는 백 플레이트(26)를 측벽부(221)에 비해 상대적으로 짧게 구성하거나, 하단 벽부(224)와 인접한 백 플레이트(26)의 하단 일부를 개구(225)에 대응되는 크기로 절단 또는 백 플레이트(26)의 하단 일부를 슬롯 형태로 절개하여 형성하는 방법 등 다양한 방법이 고려될 수 있다. The
지지부(22)는 또한 상기 지지 프레임(220)을 설치 대상면으로부터 부양된 상태로 지지하는 지지부재(228)를 포함한다. 지지부재(228)는 예컨대, 앵커 볼트나 막대형 폴(Pole)을 비롯해 지지 프레임(220)을 설치 대상면으로부터 이격시켜 지지할 수 있는 공지된 모든 형태의 막대형 축 또는 관을 포함할 수 있으며, 상기 측벽부(221)가 설치 대상면을 향해 연장되어 상기 지지부재를 일체로 포함하도록 된 구성일 수도 있다. The support portion 22 also includes a
이와 같은 구성에 의하면 전술한 일 실시 예와는 다르게, 백 플레이트(26) 역시 설치 대상면으로부터 이격되고, 공기가 유동할 수 있는 공간이 태양광 모듈(10)과 백 플레이트(26) 사이의 공기유동채널(24) 외에 백 플레이트(26)와 설치 대상면 사이에 하나 더 형성된다.The
즉 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 백 플레이트(26)를 사이에 두고 위, 아래로 공기유동공간을 형성시킨 구성을 이룸으로써, 태양광 모듈(10)에 대해 냉각작용을 하는 공기 유량을 더욱 많이 확보할 수 있다. 결과적으로, 공기가 접촉하는 면이 증대되어 태양광 모듈(10) 전반에 걸쳐 보다 균일하고 안정적인 냉각성능이 발휘될 수 있다.That is, according to another embodiment of the present invention, the air flow space for cooling the
특히, 공기유동채널(24)의 입구가 되는 개구(225)를 백 플레이트(26)와 설치 대상면 사이의 공간과 연통되도록 설치함으로써, 상대적으로 낮은 온도의 공기가 공기유동채널(24)로 유입될 수 있다. Particularly, by providing the
또한, 여러 개의 태양광 모듈(10) 및 냉각장치(20)를 세로 방향으로 길게 연접 배열시킨 형태로 어레이(1)를 구성할 경우, 백 플레이트(26)와 설치 대상면 사이로 형성되는 공기유동공간을 따라 공기가 이동하여 상대적으로 위쪽에 위치한 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치까지 공기가 원활하게 공급될 수 있어(이후 도 9 참조) 원활한 복수의 태양광 모듈(10) 전반에 걸쳐 고른 냉각이 구현될 수 있다. When the
바람직하게는, 전술한 일 실시 예와 마찬가지로, 백 플레이트(26) 자체를 흑색 계열의 판상체로 구성하거나, 설치 대상면과 마주하는 백 플레이트(26)의 면에도 흑색 계열의 도료가 도포되도록 구성하여, 백 플레이트(26)의 배면에 흡수된 열(태양열)에 의한 굴뚝효과(Chimney effect)로 인하여 백 플레이트(26)와 설치 대상면 사이의 공간에도 공기 유동이 촉진되도록 할 수도 있다.Preferably, the
도 7은 본 발명에 따른 태양광 모듈 냉각장치의 또 다른 실시 예로서, 본 발명에 따른 태양광 모듈 냉각장치는 공기배출유도수단(30)을 포함하는 형태로 구성될 수도 있다. FIG. 7 is still another embodiment of the solar module cooling apparatus according to the present invention. The solar module cooling apparatus according to the present invention may be configured to include the air discharge inducing means 30. FIG.
공기배출유도수단(30)은 바람직하게, 상기 공기유동채널(24)의 출구 측에 설치될 수 있으며, 상기 출구 측 공기의 유동과 경사진 축선을 중심으로 하는 공기 유입구(302)와 공기 배출구(304)를 가지는 이젝터(Ejector) 구조일 수 있다. The air discharge inducing means 30 is preferably installed at the outlet side of the
본 실시 예에 따른 냉각장치의 출구 측이 설치 대상면, 예컨대 지붕의 정점부에 위치하도록 설치될 경우 공기배출유도수단(30)은 도 7의 (a)의 예시와 같이 수평방향으로 설치하는 것이 바람직하며, 설치 대상면 중간에 냉각장치의 출구가 위치하는 경우라면 인접 상부에 위치하게 될 태양광 모듈과의 간섭 등을 고려하여 도 7의 (b)와 같이, 태양광 모듈(10)의 길이방향과 일치하는 방향으로 공기 유입구(302)와 공기 배출구(304)가 형성되도록 구성할 수도 있다. In the case where the outlet side of the cooling device according to the present embodiment is installed so as to be located on the installation target surface, for example, the apex portion of the roof, the air discharge inducing means 30 is installed horizontally as shown in Fig. If the outlet of the cooling device is located in the middle of the installation subject surface, the length of the solar module 10 (see FIG. 7 (b)) is set in consideration of interference with the solar module, The
이와 같은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 공기배출유도수단(30)의 상기 공기 유입구(302)로 유입되고 공기 배출구(304)로 이동하는 외부 공기의 흐름에 의한 이젝터 원리(공기유동채널의 출구 측에 압력강하가 발생하고 그에 따라 공기유동채널 내 공기가 강제 흡인되는 원리)로 인해 별도의 동력장치 사용 없이도 공기유동채널(24) 내 공기 유동성이 증대될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the ejector principle by the flow of the outside air flowing into the
한편, 도 8과 도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 태양광 어레이를 도시한 도면으로서, 도 8a, 8b는 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 모듈 및 냉각장치들로 구성되는 태양광 어레이의 바람직한 일 실시 예이며, 도 9a, 도 9b는 본 발명의 다른 실시 예에 적용된 태양광모듈 및 냉각장치들로 구성되는 태양광 어레이의 다른 실시 예를 예시한 도면이다. FIGS. 8 and 9 are views showing a solar array according to another aspect of the present invention. FIGS. 8A and 8B are views showing a solar array including solar modules and cooling devices according to an embodiment of the present invention FIGS. 9A and 9B are views illustrating another embodiment of a solar array including solar modules and cooling devices applied to another embodiment of the present invention. FIG.
도 8a, 도 8b 및 도 9a, 도 9b에 예시된 바와 같이, 본 발명의 다른 측면에 따른 태양광 어레이(1)는, 설치 대상면 위에 이웃하는 면이 서로 연접하도록 배열되는 복수의 태양광 모듈(10)과, 각각의 태양광 모듈(10)에 대응하여 그 하부에 설치되는 상기한 일 실시 예 또는 다른 실시 예에 따른 태양광 모듈 냉각장치(20)들로 구성될 수 있다.As illustrated in Figs. 8A, 8B and 9A and 9B, the
도면에는 다수의 태양광 모듈(10) 및 그 냉각장치의 특정 배열에 대해서만 예시하고 있으나, 가로 방향으로만 길게 배치시키거나 세로 방향으로만 길게 배치시킨 배열 등 설치 대상면의 크기나 형상, 각도, 태양에 대한 방위각 및 고도 등에 따라 다양한 변경이 있을 수 있으므로 예시된 배열 형태로 국한되는 것은 아니다.Although only a plurality of
이상에서와 같은 본 발명에 따르면, 자연 대류방식으로 별도의 동력장치 사용(추가 에너지 사용)을 배제할 수 있으며, 따라서 유지관리비가 발생하지 않아 경제적이고, 벤츄리 관 구조의 공기유동채널에 의하여 자연대류 현상이 촉진되어 종래의 단순 유입식 자연 대류방식 냉각장치에 비해 안정적이고 효율 높은 냉각성능이 발휘될 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate the use of a separate power unit (use of additional energy) in a natural convection mode, So that stable and efficient cooling performance can be achieved as compared with the conventional simple inflow natural convection cooling apparatus.
또한, 자연 대류방식이기 때문에 장치 수명이 길고 구성이 단순하여 시스템 구축에 소요되는 초기투자 비용이 낮다는 장점이 있으며, 태양광 발전 시스템 구축 시 설치 환경에 크게 구애됨이 없이 태양광 모듈과 함께 적용 가능한 장점이 있다. 그리고 태양광 발전 시스템과의 통합에 있어서도 유리하다는 장점이 있다.In addition, since it is a natural convection type, it has a long lifetime and simple structure, and it has an advantage of low initial investment cost to construct a system, and it can be applied together with a solar module There are advantages. It is also advantageous in integration with the PV system.
더욱이, 대류열전달 유발 유도날개를 부착시킨 실시 예의 경우, 유도날개의 표면에 열이 집중됨에 따른 온도 상승으로 자연대류 현상이 더욱 촉진되어 공기유동채널 내 더운 공기가 빠르게 출구를 통해 밖으로 배출되며, 이에 따른 내부 압력 강하로 외부 공기가 입구를 통해 자연스럽게 유입됨으로써 더욱 안정적이고 효율 높은 냉각성능이 발휘될 수 있다.Further, in the embodiment in which the convection heat transfer induction inducing vane is attached, the natural convection phenomenon is further promoted due to the temperature rise due to the concentration of heat on the surface of the induction vane, so that the hot air in the air flow channel is rapidly discharged out through the outlet The external air is naturally introduced into the inlet through the inlet, so that a more stable and efficient cooling performance can be achieved.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
1 : 태양광 어레이(Solar array) 10 : 태양광 모듈
20 : 냉각장치 22A, 22B : 지지부
24 : 공기유동채널 26 : 백플레이트
28 : 대류열전달 유발 유도날개 29 : 연결구
30 : 공기배출유도수단
221 : 측벽부 222 : 상단 벽부
223 : 개구(공기유동채널 출구) 224 : 하단 벽부
225 : 개구(공기유동채널 입구) 226 : 격판부
228 : 지지부재
280 : 열전달 유도날개 표면(집열면)
290 : 결합 요부 292 : 결합 돌부1: Solar array 10: Solar module
20: cooling
24: air flow channel 26: back plate
28: Convection heat transfer induction wing 29:
30: air discharge induction means
221: side wall portion 222: upper wall portion
223: opening (air flow channel outlet) 224: bottom wall portion
225: opening (air flow channel inlet) 226:
228: Support member
280: Heat transfer inducing wing surface (open surface)
290: coupling recess 292:
Claims (13)
태양전지판(12)을 포함하는 상기 태양광 모듈(10)이 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격되도록 지지하며, 상부와 하부에 개구(223, 225)가 형성된 지지부(22A);
상기 태양광 모듈(10)과의 사이에 상기 상부 및 하부 개구(223, 225)를 입구와 출구로 하는 공기유동채널(24)이 형성되도록 상기 지지부(22A)에 태양광 모듈(10)과 이격 설치되는 백 플레이트(Back plate, 26); 및
상기 공기유동채널(24) 내 자연대류에 의한 공기 유동을 유도하기 위해 공기유동채널(24)의 상기 출구에 설치되는 대류열전달 유발 유도날개(28);를 포함하며,
집열면으로 기능하는 대류열전달 유발 유도날개(28)의 표면에서 상승기류가 발생됨에 따라 상기 공기유동채널(24) 내 더운 공기는 출구를 통해 밖으로 배출되고, 외부 공기가 상기 입구를 통해 공기유동채널(24)로 지속적으로 유입되고,
태양광 모듈(10)과 백 플레이트(26) 사이의 상기 공기유동채널(24)이 하부 개구(225)에서 상부 개구(223) 측으로 갈수록 통로 단면적이 좁아지는 벤츄리 관 구조를 이루도록 상기 지지부(22A)에 백 플레이트(26)가 경사지게 설치되어, 공기유동채널(24) 내 공기유동을 촉진하는 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
A cooling device for a solar module using an inclined back plate that generates electricity using solar light,
A supporting portion 22A supporting the solar module 10 including the solar panel 12 so as to be spaced apart from the installation target surface by an arbitrary distance and having openings 223 and 225 formed at upper and lower portions thereof;
The support portion 22A is separated from the solar module 10 so that an air flow channel 24 is formed between the solar module 10 and the upper and lower openings 223 and 225 as an inlet and an outlet, A back plate 26 installed; And
And a convection heat transfer inducing vane (28) installed at the outlet of the air flow channel (24) to induce an air flow by natural convection in the air flow channel (24)
As the upward airflow is generated on the surface of the convection heat transfer inducing vane 28 functioning as the heat collecting surface, the hot air in the air flow channel 24 is discharged through the outlet, and the outside air flows through the inlet (24) continuously,
The support portion 22A is formed so as to form a venturi tube structure in which the air flow channel 24 between the solar module 10 and the back plate 26 is narrowed in cross section from the lower opening 225 toward the upper opening 223, Wherein a back plate (26) is provided at an inclination to facilitate air flow in the air flow channel (24).
태양전지판(12)을 포함하는 상기 태양광 모듈(10)이 설치 대상면으로부터 임의 거리 이격되도록 지지하며, 상부에 개구(223)가 형성된 지지부(22B);
상기 상부 개구(223)를 출구로 하고 지지부(22B) 하단부와의 사이에 설치 대상면을 향하여 개방된 개구(225)를 입구로 하는 공기유동채널(24)이 상기 태양광 모듈(10)과의 사이에 형성되도록 상기 지지부(22)에 태양광 모듈(10)과 이격 설치됨과 동시에, 설치 대상면과의 사이에 공기가 유동할 수 있는 공간이 형성되도록 설치 대상면으로부터 이격되어 설치되는, 백 플레이트(Back plate, 26); 및
상기 공기유동채널(24) 내 자연대류에 의한 공기 유동을 유도하기 위해 공기유동채널(24)의 상기 출구에 설치되는 대류열전달 유발 유도날개(28);를 포함하며,
집열면으로 기능하는 대류열전달 유발 유도날개(28)의 표면에서 상승기류가 발생됨에 따라 상기 공기유동채널(24) 내 더운 공기는 출구를 통해 밖으로 배출되고, 외부 공기가 상기 입구를 통해 공기유동채널(24)로 지속적으로 유입되고,
태양광 모듈(10)과 백 플레이트(26) 사이의 상기 공기유동채널(24)이 개구(225)에서 개구(223) 측으로 갈수록 통로 단면적이 좁아지는 벤츄리 관 구조를 이루도록 상기 지지부(22B)에 백 플레이트(26)가 경사지게 설치되어, 공기유동채널(24) 내 공기유동을 촉진하는 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
A cooling device for a solar module using an inclined back plate that generates electricity using solar light,
A support portion 22B supporting the solar module 10 including the solar panel 12 so as to be spaced apart from the installation target surface by a predetermined distance and having an opening 223 formed at an upper portion thereof;
An air flow channel 24 is formed between the upper opening 223 as an outlet and an opening 225 opened toward the installation target surface between the upper opening 223 and the lower end of the supporting portion 22B. The solar cell module 10 is installed on the support portion 22 so as to be spaced apart from the installation target surface so as to form a space through which air can flow between the support portion 22 and the solar cell module 10, (Back plate, 26); And
And a convection heat transfer inducing vane (28) installed at the outlet of the air flow channel (24) to induce an air flow by natural convection in the air flow channel (24)
As the upward airflow is generated on the surface of the convection heat transfer inducing vane 28 functioning as the heat collecting surface, the hot air in the air flow channel 24 is discharged through the outlet, and the outside air flows through the inlet (24) continuously,
The air flow channel 24 between the solar cell module 10 and the back plate 26 is formed in the support portion 22B so as to form a venturi tube structure in which the cross section of the passage becomes narrower from the opening 225 toward the opening 223 side Wherein the plate (26) is inclined to promote airflow in the air flow channel (24).
상기 대류열전달 유발 유도날개(28)가 지지부(22A, 22B)에 착탈 가능하게 부착된 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the convection heat transfer inducing vanes (28) are detachably attached to the supports (22A, 22B).
상기 지지부(22A, 22B)에 대하여 대류열전달 유발 유도날개(28)의 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the angle of the convection heat transfer inducing vane (28) is adjusted with respect to the support portions (22A, 22B).
상기 백 플레이트(26)는 태양에너지를 흡수할 수 있는 흑색 계열의 내열성 합성수지 또는 태양광 모듈(10)과 마주하는 면에 흑색 계열의 도료가 도포된 비금속 또는 금속재질의 판상체인 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The back plate 26 is made of a black heat-resistant synthetic resin capable of absorbing solar energy or a non-metallic or metal plate coated with a black-based paint on a surface facing the solar module 10. The back- Cooling system of photovoltaic modules using photo backplate.
상기 태양광 모듈(10)의 태양전지판(12)은 태양을 향하는 면 및 반대편 면 모두에 태양전지(Solar cell)가 배치된 양면형 태양전지판이며,
상기 백 플레이트(26)는 입사된 태양에너지를 다시 상기 태양광 모듈(10)로 반사시킬 수 있도록 태양광 모듈(10)과 마주하는 면에 빛 반사면을 형성한 비금속 또는 금속재질의 판상체인 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The solar panel 12 of the solar module 10 is a double-sided solar panel in which solar cells are arranged on both sides facing the sun,
The back plate 26 is a non-metallic or metallic plate having a light reflection surface formed on a surface facing the solar module 10 so that incident solar energy can be reflected back to the solar module 10 Characterized in that the solar module cooling apparatus uses a tilted back plate.
상기 지지부(22A)는,
태양광 모듈(10)과 백 플레이트(26) 사이의 양 측면부를 폐쇄하도록 구비되는 좌, 우 한 쌍의 측벽부(221)와;
상기 측벽부(221)을 상호 연결하며, 공기유동채널(24)의 입구와 출구가 되는 상기 개구(223, 225)가 형성된 상단 벽부(222) 및 하단 벽부(224);로 구성된 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
The method according to claim 1,
The support portion 22A,
A pair of left and right side wall portions 221 provided to close both side portions between the solar module 10 and the back plate 26;
And an upper wall portion 222 and a lower wall portion 224 interconnecting the side wall portions 221 and having the openings 223 and 225 formed as an inlet and an outlet of the air flow channel 24. [ Cooling device of solar module using inclined backplate.
상기 상단 벽부(222)와 하단 벽부(224)의 개구(223, 225)가 격판부(226)에 의해 둘 이상으로 구획된 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the openings (223, 225) of the upper wall portion (222) and the lower wall portion (224) are divided by two or more portions by the partition portion (226).
상기 지지부(22B)는,
태양광 모듈(10)과 백 플레이트(26) 사이의 양 측면부를 폐쇄하도록 구비되는 좌, 우 한 쌍의 측벽부(221)와;
상기 측벽부(221)을 상호 연결하며, 공기유동채널(24)의 출구가 되는 상기 개구(223)가 형성된 상단 벽부(222)와;
상기 측벽부(221)을 상호 연결하며, 백 플레이트(26)와의 사이에 공기유동채널(24)의 입구가 되는 상기 개구(225)를 형성하도록 구비되는 하단 벽부(224); 및
상기 측벽부(221)와 상단 벽부(222), 그리고 하단 벽부(224)로 구성된 지지 프레임(220)이 설치 대상면으로부터 이격되도록 지지하는 지지부재(228);로 구성된 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
3. The method of claim 2,
The support portion 22B includes:
A pair of left and right side wall portions 221 provided to close both side portions between the solar module 10 and the back plate 26;
An upper wall portion 222 interconnecting the side wall portions 221 and having the opening 223 to be an outlet of the air flow channel 24;
A lower end wall portion 224 interconnecting the side wall portions 221 and configured to define the opening 225 between the back plate 26 and the air flow channel 24; And
And a support member 228 for supporting the support frame 220 composed of the side wall part 221, the upper wall part 222 and the lower wall part 224 so as to be spaced apart from the installation target surface. Cooling system of solar module using plate.
상기 상단 벽부(222)의 개구(223)가 격판부(226)에 의해 둘 이상으로 구획된 것을 특징으로 하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
11. The method of claim 10,
Characterized in that the opening (223) of the upper wall portion (222) is divided by the partition portion (226) into two or more.
상기 공기유동채널(24)의 출구 측에 설치되며, 상기 출구 측 공기의 유동과 경사진 축선을 중심으로 하는 공기 유입구(302)와 공기 배출구(304)를 가지는 이젝터(Ejector) 구조의 공기배출유도수단(30);을 더 포함하는 경사진 백 플레이트를 이용한 태양광 모듈의 냉각장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
And an air discharge inducing structure provided in an outlet side of the air flow channel (24) and having an ejector structure having an air inlet (302) and an air outlet (304) Means (30) for cooling the photovoltaic module.
각각의 태양광 모듈 냉각장치(20)의 공기유동채널(24)에서는, 집열면으로 기능하는 대류열전달 유발 유도날개(28)의 표면에서 상승기류가 발생됨에 따라 해당 공기유동채널(24) 내 더운 공기가 출구를 통해 밖으로 배출되고, 입구를 통해 외부의 공기가 지속적으로 유입되고 벤츄리 관 구조를 지남에 따라 공기유동이 촉진됨으로써, 복수의 태양광 모듈에 전체에 대해 균일한 냉각이 수행되는 것을 특징으로 하는 태양광 어레이.A plurality of solar modules 10 arranged so that neighboring planes are arranged to be connected to each other and a solar module cooling apparatus 20 according to the first or second clause provided in each solar module 10. [ As the optical array,
In the air flow channels 24 of the respective solar module coolers 20, as the upward flow is generated from the surface of the convection heat transfer induction vanes 28 functioning as the heat collecting surfaces, The air is discharged out through the outlet, the outside air continuously flows through the inlet, and the air flow is promoted as it passes through the venturi tube structure, thereby uniformly cooling the entire plurality of solar modules .
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| KR1020170076066A KR101948291B1 (en) | 2017-06-15 | 2017-06-15 | Cooling apparatus of photovoltaic module using inclined back plate and solar array containing the same |
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