KR102154949B1 - A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference - Google Patents

A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference Download PDF

Info

Publication number
KR102154949B1
KR102154949B1 KR1020200011219A KR20200011219A KR102154949B1 KR 102154949 B1 KR102154949 B1 KR 102154949B1 KR 1020200011219 A KR1020200011219 A KR 1020200011219A KR 20200011219 A KR20200011219 A KR 20200011219A KR 102154949 B1 KR102154949 B1 KR 102154949B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
temperature
mode
overheating
heat medium
Prior art date
Application number
KR1020200011219A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이만숙
하재현
Original Assignee
이만숙
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이만숙 filed Critical 이만숙
Priority to KR1020200011219A priority Critical patent/KR102154949B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102154949B1 publication Critical patent/KR102154949B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/40Arrangements for controlling solar heat collectors responsive to temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/90Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation
    • F24S10/95Solar heat collectors using working fluids using internal thermosiphonic circulation having evaporator sections and condenser sections, e.g. heat pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/50Preventing overheating or overpressure
    • F24S40/52Preventing overheating or overpressure by modifying the heat collection, e.g. by defocusing or by changing the position of heat-receiving elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/70Preventing freezing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

The present invention relates to a solar heat overheating and freeze prevention system by a temperature difference control device. Main components of the system are largely categorized into an initialization mode, a preliminary operation mode, a normal operation standby mode, a normal operation mode, a heat collecting unit overheating prevention mode, a heat storage tank overheating prevention mode, and a heat collecting unit freeze prevention mode. In the present invention, a set temperature point (ΔT4) for preventing overheating of a heat storage tank, a set temperature point (ΔT7) for preventing overheating of a heat collecting unit, and a set low temperature point (ΔT5) of the heat collecting unit are linked by comparison and detection of a high temperature sensor (T1) of the heat collecting unit and a high temperature sensor (T2) of the heat storage tank. Accordingly, the system can implement functions for preventing overheating of the heat storage tank such that the heat storage tank is not boiled over, for preventing overheating of the heat collecting unit and a heat medium piping line, which is caused due to circulation disorder of a heat medium by power failure, failure of a circulation pump, and malfunction of the system, and for preventing freezing of the heat collecting unit and the heat medium piping line in winter.

Description

차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템{A SYSTEM FOR A SOLAR OVERHEATING AND FREEZE-AND-BURST PREVENT BY ADJUSTING TEMPERATURE DIFFERENCE}Solar thermal overheating and freeze protection system by a differential temperature control device {A SYSTEM FOR A SOLAR OVERHEATING AND FREEZE-AND-BURST PREVENT BY ADJUSTING TEMPERATURE DIFFERENCE}

본 발명은 태양의 복사 에너지를 이용하여, 난방 및 온수로 사용하는 태양열 시스템에서 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템에 관한 것이다.더욱 상세하게는, 태양열은 크게 열을 모으는 집열부와, 집열한 열을 저장하는 축열부, 축열한 열을 사용하는 이용부 및 이를 효율적으로 관리하기 위한 제어부로 구성된다.The present invention relates to a system for preventing overheating and freezing of solar heat by a temperature difference control device in a solar thermal system used as heating and hot water using the radiant energy of the sun. More specifically, the solar heat largely collects heat and a heat collecting unit, It consists of a heat storage unit that stores the collected heat, a user unit that uses the collected heat, and a control unit for efficient management thereof.

태양열 시스템에서, 계절 변화에 따른 태양열의 부하변동에 대응하여, 여름에는 과열방지 기능으로 끓어 넘침을 예방하고, 겨울에는 동파방지 기능으로 어는 상태를 방지하는 제어 시스템과 관한 것이다.In a solar thermal system, it relates to a control system that responds to a change in the load of solar heat according to a seasonal change, and prevents overheating in summer with an overheating prevention function and a freezing state in winter with a freeze prevention function.

신. 재생 에너지 중 태양열은 난방 및 온수를 사용하기 위한 시스템으로 주로 사용되고 있으며, 부족한 난방 부하를 보충하기 위하여 보일러와 접목하거나, 공기열, 지열 등과 함께 히트펌프 시스템과 연계하여, 태양열 이용률을 향상시키기 위하여 사용하고 있다.God. Among renewable energy, solar heat is mainly used as a system for using heating and hot water, and it is used to improve solar heat utilization by grafting it with a boiler to compensate for insufficient heating load, or in connection with a heat pump system with air heat and geothermal heat. have.

태양열 집열기는 평판형과 진공관형으로 대분되며, 태양열 집열판에 직접 물을 순환시켜 집열하는 구조에서, 태양열 집열 기술의 향상으로 최근에는 히트파이프형 집열기의 개발로 집열판에는 히트파이프만 설치되고, 히트파이프에 집열되는 열은 매니폴더(manifold)에 연결된 열매체 배관라인으로 전달하여 축열하는 시스템으로 구성되는 추세이다. Solar heat collectors are largely divided into flat plate type and vacuum tube type, and in a structure that collects heat by circulating water directly on the solar heat collection plate, with the improvement of solar heat collection technology, recently, due to the development of a heat pipe type collector, only a heat pipe is installed on the heat collecting plate, Heat collected by pipes is a trend of being composed of a system that stores heat by transferring heat to a heating medium piping line connected to a manifold.

이처럼 태양열 집열 기술은 향상되고 있으나, 여름에는 고온 집열되어 과열에 의한 축열 탱크의 끓어 넘치는 현상과, 부속 설비의 과열 팽창 및 변형 등으로 인한 잦은 하자 발생으로 소비자의 불만이 속출하고 있는 실정이다.As such, solar heat collection technology is improving, but consumer complaints are increasing one after another due to frequent defects caused by overheating of the heat storage tank due to overheating due to high temperature collection in summer, and frequent defects due to overheat expansion and deformation of accessory facilities.

한편, 집열부와 축열부간의 연결 배관라인에는 열매체를 사용 열을 전달하고 있으나, 하절기 고온에 의한 열매체 순환라인 전체의 압력 상승과 과열로 기기의 내구성이 급속히 떨어지고 있으며, 동절기에는 열매체유의 희석농도 부족으로 인하여 열매체 배관라인이 얼어 시스템 기능의 마비와 부속 기기의 동파 등으로 심각한 하자가 발생하고 있다.On the other hand, the heat medium is used to transfer heat to the connecting piping line between the heat collecting unit and the heat storage unit, but the durability of the device is rapidly deteriorating due to the pressure increase and overheating of the entire heat medium circulation line due to high temperature in summer, and the dilution concentration of heat medium oil is insufficient in winter. Due to the freezing of the heating medium piping line, serious defects occur due to paralysis of system functions and freezing of auxiliary equipment.

특히, 정전이나 열매체 순환펌프의 고장 또는, 시스템 이상으로 열매체 순환장애 현상 발생 시 집열부 및 열매체 배관라인이 과열되어 열매체의 누수 현상과 부속기기의 과열 부식에 의한 집열 효율이 떨어지는 심각한 문제가 발생하고 있다.In particular, in the event of a power failure, a failure of the heat medium circulation pump, or a heat medium circulation failure due to a system abnormality, the heat collecting unit and the heat medium piping line are overheated, resulting in a serious problem that the heat collecting efficiency decreases due to leakage of the heat medium and overheating corrosion of the accessory equipment. have.

상기와 같은 이유로, 태양열 집열 기술의 향상으로 히트파이프형 집열기의 보급에도 불구하고, 태양열에 대한 소비자의 신뢰성이 떨어지고 있어 이를 해결할 수 있는 태양열 이용 기술의 개발이 요구된다.For the above reasons, despite the spread of heat pipe-type collectors due to the improvement of solar heat collection technology, the reliability of consumers for solar heat is deteriorating, and the development of solar heat utilization technology that can solve this problem is required.

(1) 특허공개 제10-2010-0039526호(1) Patent Publication No. 10-2010-0039526 (2) 특허공개 제10-2009-0053022호(2) Patent Publication No. 10-2009-0053022 (3) 특허공개 제10-2011-0061175호(3) Patent Publication No. 10-2011-0061175 (4) 특허등록 제10-1332326호(4) Patent registration No. 10-1332326

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 히트 파이프형 집열기를 사용하는 태양열 시스템에서, 하절기 고온에 의한 과열을 방지하고, 동절기 저온에 의한 동파를 예방할 수 있다.The present invention has been developed to solve the above problems, and in a solar thermal system using a heat pipe type collector, it is possible to prevent overheating due to high temperatures in summer and freeze due to low temperatures in winter.

특히, 정전이나 순환펌프의 고장 및 태양열 시스템의 이상으로 열매체의 순환 장애로 인한 집열부(100)와 열매체 배관라인(10)의 과열도 방지할 수 있다. In particular, it is possible to prevent overheating of the heat collecting unit 100 and the heat medium piping line 10 due to a circulation failure of the heat medium due to a power failure or a failure of the circulation pump or an abnormality in the solar heat system.

상기 해결 과제 중 축열탱크 과열 방지 기능은 과열방지 온도 설정치인 △T4에 축열조 온도(T2)가 도달하면, 시스템은 초기화로 복귀되어 축열탱크의 과열을 방지한다.Among the above problems, the thermal storage tank overheating prevention function is to prevent overheating of the thermal storage tank by returning to the initialization when the thermal storage tank temperature (T2) reaches ΔT4, which is an overheating prevention temperature setting.

또, 집열부 과열 방지 기능은 집열부 과열방지 온도 설정치(△T7)에 집열부 온도(T1)가 도달하면, 시스템은 초기화로 복귀되어 집열부의 과열을 방지한다.In addition, when the heat collecting part temperature T1 reaches the heat collecting part overheating prevention temperature setting value ΔT7, the system returns to initialization to prevent overheating of the heat collecting part.

또한, 집열부 온도(T1)가 집열부 저온 설정치(△T5) 로 내려가면, 동파 방지 모드가 되어 시스템은 초기화로 복귀되어 동파방지 기능을 실현한다. In addition, when the heat collecting unit temperature T1 falls to the heat collecting unit low temperature set point ΔT5, the freeze prevention mode is entered, and the system returns to the initialization to realize the freeze prevention function.

초기화 모드의 작동은, 열매체 초기 순환용 자동 압력펌프 P5 정지, 열매체 순환펌프 P1 및 P2 정지, 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브 V2 의 순환방향이 AB->B 로 전환되고, 열매체 회수용 전동밸브(M5) OPEN, 열매체 제어용 전동밸브(M1)가 OPEN 되어, 초기화 모드로 복귀된다. In the initialization mode, the automatic pressure pump P5 for initial circulation of the heat medium is stopped, the heat medium circulation pumps P1 and P2 are stopped, the circulation direction of the three-way valve V2 for controlling the heat medium circulation direction is changed to AB->B, and the electric valve for heat medium recovery (M5 ) OPEN, The electric valve for heat medium control (M1) is opened and returns to the initialization mode.

초기화 모드가 되면, 열매체 배관라인(10) 상의 열매체유는 서비스 탱크(22)로 회수되어, 열매체 배관라인 내부는 비어있는 상태가 되고, 집열부에 집열되는 과열 공기는 개방된 M1밸브를 통하여 대기로 방출되어, 태양열 시스템의 과열 및 동파를 방지하게 된다.In the initialization mode, the heat medium oil on the heat medium piping line 10 is recovered to the service tank 22, and the inside of the heat medium piping line becomes empty, and the superheated air collected in the heat collecting part waits through the opened M1 valve. Is discharged to the solar system to prevent overheating and freezing.

상기 해결 수단 중 정전이나 순환펌프 고장 및 시스템 이상으로, 열매체 순환장애로 인한 집열부 및 열매체 배관라인의 과열 방지 기능을 실현하기 위한 초기화 모드로의 복귀는 정전 시에도 작동 가능하도록 열매체 제어용 전동밸브 M1 및 열매체 회수용 전동밸브M5 는 상시 개방형으로 설정하고, 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브 V2는 순환방향이 AB->B로 상시 개방되게 설정한다. Among the above solutions, the return to the initialization mode for realizing the function of preventing overheating of the heat collecting unit and the heat medium piping line due to a power failure, a circulation pump failure, or a system abnormality, is the electric valve M1 for heat medium control so that it can be operated even during a power failure. And the electric valve M5 for heat medium recovery is set to be normally open, and the three-way valve V2 for heat medium circulation direction control is set so that the circulation direction is normally open as AB->B.

본 발명에 의하여, 하절기에는 과열 방지 기능으로 끓어 넘치지 않으며, 동절기에는 동파 방지 기능으로 열매체 배관라인이 얼지 않아, 안정된 태양열 시스템을 유지 할 수 있다.According to the present invention, in the summer season, the overheating prevention function does not boil over, and the heating medium piping line does not freeze due to the freezing protection function in winter, so that a stable solar thermal system can be maintained.

특히, 정전이나 순환펌프 고장 및 시스템 이상 발생으로 열매체 순환 장애로 인한 집열부 및 열매체 배관라인의 과열을 방지할 수 있다.In particular, it is possible to prevent overheating of the heat collecting unit and the heat medium piping line due to a heat medium circulation failure due to a power failure, a circulation pump failure, and a system abnormality.

태양열 시스템에서, 과열 및 동파는 하자 발생 빈도수 증가와 내구연수 감소의 최대의 원인으로, 본 발명을 통하여 하자 발생을 줄이고, 내구연수를 보장할 수 있는 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템으로 태양열 이용 기술을 향상 시킬 수 있다.In a solar system, overheating and freezing are the largest causes of an increase in the frequency of occurrence of defects and a decrease in the number of years of service life.Through the present invention, it is a system to prevent overheating and freezing of solar heat by a differential temperature control device that can reduce the occurrence of defects and guarantee a service life. You can improve your solar power technology.

도 1은 태양열 시스템의 전체 구성을 나타낸 대표도,
도 2는 선행기술의 차온 제어 방법 및 과열 방지 기능을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 의한 초기화 모드를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 예비운전모드를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 정상운전모드를 도시한 도면,
도 6은 집열부와 축열부 사이에 열교환기에 의한 축열 방법을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템 제어부의 블록도
도 8는 본 발명에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템의 흐름도이다.
1 is a representative diagram showing the overall configuration of a solar thermal system,
FIG. 2 is a diagram showing a method of controlling a temperature difference and a function of preventing overheating of the prior art;
3 is a diagram showing an initialization mode according to the present invention;
4 is a diagram showing a preliminary operation mode of the present invention;
5 is a diagram showing a normal operation mode of the present invention;
6 is a view showing a heat storage method using a heat exchanger between the heat collecting unit and the heat storage unit.
7 is a block diagram of a solar overheating and freezing prevention system control unit according to the present invention
8 is a flowchart of a solar overheating and freezing protection system according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명을 설명함에 있어 이미 공지된 기능 및 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing the present invention, descriptions of already known functions and configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.

본 발명에 사용되는 압력은 게이지 압력을 기준으로 설정한 값이며, 압력과 온도 및 시간은 절대적인 수치가 아니라, 이해를 돕기 위하여 임의 설정한 값으로 시스템 운영상 변경될 수도 있다The pressure used in the present invention is a value set based on the gauge pressure, and the pressure, temperature, and time are not absolute values, but may be changed in system operation to arbitrary values for better understanding.

도 1은 대표도로서 태양열 시스템의 전체 흐름을 나타내고 있으며, 태양열을 모으는 집열부(100)와 집열한 열을 저장하는 축열부(300) , 집열부와 축열부에 열을 전달하는 열매체 배관라인(10)과 축열한 열을 사용하는 난방 이용부(500)인 온돌 및 팬코일 유닛의 흐름과, 보조 보일러와 접목방법의 일례를 도시하고 있다.1 is a representative diagram showing the overall flow of a solar thermal system, a heat collecting unit 100 for collecting solar heat, a heat storage unit 300 for storing the collected heat, a heating medium piping line for transferring heat to the heat collecting unit and the heat storage unit ( 10) and the flow of the ondol and fan coil unit, which is the heating use unit 500 using the heat accumulated, and an example of a method of grafting with the auxiliary boiler are shown.

도 2는 선행 기술의 차온 제어 방법의 흐름도와 축열조의 과열을 방지하기 위하여 방열팬을 설치 냉각 시키는 방법을 도시하고 있다.2 is a flow chart of a method for controlling a temperature difference in the prior art and a method of installing and cooling a heat dissipating fan to prevent overheating of the heat storage tank.

보충 설명하면, 과열 방지 기능은 축열조의 온도가 오르면 열매체 순환라인에 설치된 삼방 밸브에 의하여 고온의 열매체유는 축열탱크를 경유하지 않고, 순환펌프로 연결되어 순환하면서 냉각팬에 의하여 과열을 방지하고 있다. Supplementary explanation, the overheating prevention function is to prevent overheating by a cooling fan while the high-temperature heat medium oil is circulated through a circulation pump without passing through the heat storage tank by a three-way valve installed in the heat storage tank when the temperature of the heat storage tank rises. .

따라서, 축열탱크의 과열은 방지할 수 있으나, 집열부와 열매체 배관라인은 냉각팬과 순환펌프의 가동으로 인한 전열 손실과 하절기에는 냉각 부족으로 집열부의 과열을 방지하는 데는 한계가 있다.Accordingly, overheating of the heat storage tank can be prevented, but there is a limit in preventing overheating of the heat collecting unit due to loss of heat transfer due to the operation of the cooling fan and circulation pump in the heat collecting unit and the heating medium piping line and insufficient cooling in the summer.

또한, 정전이나, 순환펌프의 순환장애, 냉각팬의 냉각능력 부족으로 인한 집열부와 열매체 배관라인의 과열로 열매체의 누수 및 집열기의 변형 등 심각한 하자가 발생하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that serious defects such as leakage of the heat medium and deformation of the heat collector may occur due to overheating of the heat collecting unit and the heat medium piping line due to power failure, circulation failure of the circulation pump, and insufficient cooling capacity of the cooling fan.

또, 다른 방법으로 집열부에 차양막을 설치하여 햇볕을 차단 과열을 방지할 수 있으나, 차양막의 설치 및 관리에 애로점이 있으며, 동절기 동파 방지 기능은 없어 열매체 순환라인이 어는 현상이 발생하는 단점이 있다.In addition, it is possible to prevent overheating by blocking the sun by installing an awning on the heat collecting part in another way, but there is a disadvantage in that there is a problem in the installation and management of the awning, and there is no freeze protection function in winter, so that the heating medium circulation line freezes. .

선행 기술의 차온 제어 방법은 태양열을 집열 및 축열하는 과정에 한정된 것으로, 본 발명과 비교해 보면, 과열 및 동파 방지 기능의 기술적 차이와, 초기 태양열 시스템의 밀폐 및 개방 회로의 명확한 운전 방법의 기술적 차이를 알 수 있다. The difference in temperature control method of the prior art is limited to the process of collecting and accumulating solar heat, and compared to the present invention, the technical difference in the function of preventing overheating and freezing, and the technical difference between the sealing and open circuit of the initial solar system Able to know.

또, 선행 기술에서 동파 방지 기능은 시스템이 정지하고 삼방 밸브에 의하여 순환 방향이 전환되어 열매체를 회수한다고 하지만, 열매체 배관 라인이 밀폐된 상태에서 열매체 탱크로의 원활한 회수가 어려울 수 있다.In addition, in the prior art, the freeze protection function is said to recover the heat medium by switching the circulation direction by means of a three-way valve, but it may be difficult to smoothly recover the heat medium to the heat medium tank while the heat medium piping line is closed.

보충 설명하면, 밀폐된 배관라인에서 자중에 의하여 열매체를 회수 하려면 배관라인 상부에 공기 유입이 없으면, 열매체가 회수되는 만큼 진공이 생겨 기압의 차이에 의하여 열매체의 원활한 회수가 어렵게 된다. Supplementary explanation, in order to recover the heat medium by its own weight in a closed pipe line, if there is no air inflow in the upper part of the pipe line, a vacuum is generated as much as the heat medium is recovered, making it difficult to smoothly recover the heat medium due to the difference in atmospheric pressure.

도 3은 본 발명에 의한 초기화 모드에서의 태양열 시스템의 흐름을 도시하고 있으며, 전체 시스템의 구성 및 제어 방법은 다음과 같다.3 illustrates the flow of the solar system in the initialization mode according to the present invention, and the configuration and control method of the entire system are as follows.

본 발명 시스템을 크게 나누면 ㉮ 초기화 모드에서 ㉯ 예비운전 단계를 거쳐 ㉰정상 운전 대기모드가 되고, 차온 제어에 의하여 ㉱정상운전’ 모드가 되며, ㉲축열부 과열 방지모드 및 ㉳ 집열부 과열 방지모드 와 ㉴동파 방지모드로 구성된다. If the system of the present invention is largely divided into ㉮ initialization mode, ㉯ preliminary operation step, ㉰ normal operation standby mode, and ㉱ normal operation' mode by temperature difference control, ㉲heat storage part overheat prevention mode and ㉳ heat collecting part overheat prevention mode and ㉴ It is composed of freeze protection mode.

초기화 모드로 복귀는, ①집열부 과열 방지모드 작동 시, ②축열부 과열 방지모드 작동 시 , ③ 집열부 동파 방지모드 작동 시 및 ④ 정상운전 대기시간이 △TIME2가 되면 초기화 모드로 복귀된다.To return to the initialization mode, ① when the heat collecting part overheat prevention mode is activated, ② when the heat storage part is operated in the freeze protection mode, ③ when the heat collecting part freeze prevention mode is operated, and ④ when the normal operation standby time reaches △TIME2, it returns to the initialization mode.

초기화 모드에서는 순차적으로 열매체 초기 순환용 자동 압력 펌프 P5 정지, 열매체 순환펌프 P1 및 P2가 정지되고, 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브 V2는 순환방향이 AB->B로 전환되며, 열매체 회수용 전동밸브(M5) 및 열매체 제어용 전동밸브(M1)는 개방되어, 집열부와 축열탱크 사이 열매체 배관라인(10)상의 열매체는 자중에 의하여 서비스탱크(22)로 회수되어 배관라인 내부가 비어지게 된다.In the initialization mode, the automatic pressure pump P5 for initial circulation of the heating medium is sequentially stopped, the circulation pumps P1 and P2 of the heating medium are stopped, and the three-way valve V2 for controlling the circulation direction of the heating medium changes the circulation direction to AB->B, and the electric valve for heat recovery ( M5) and the electric valve for controlling the heat medium (M1) are opened, and the heat medium on the heat medium piping line 10 between the heat collecting unit and the heat storage tank is recovered to the service tank 22 by its own weight, and the inside of the piping line becomes empty.

초기화 모드에서 열매체 제어용 전동밸브 M1의 개방은 열매체 배관라인상의 열매체유가 자중에 의하여 서비스 탱크로 원활하게 회수될 수 있게, 열매체 배관라인 상부에 공기를 공급하는 역할과, 집열부 과열 방지기능 작동 시에는 집열부에 집열되는 과열 공기를 대기로 방출하는 기능을 한다. Opening of the motorized valve M1 for heat medium control in the initialization mode supplies air to the upper part of the heat medium pipe line so that the heat medium oil on the heat medium pipe line can be recovered smoothly by its own weight, and when the heat collecting part overheat prevention function is activated. It functions to release superheated air that is collected in the heat collecting unit into the atmosphere.

또, 초기화 모드에서 열매체 회수용 전동밸브(M5)의 개방은 열매체 배관라인 상의 열매체를 서비스 탱크로의 원활한 회수를 위하여 설치되는 밸브로, 열매체 순환 방향 제어용 삼방 밸브((V2) 와 함께 열매체 배관 라인의 열매체를 서비스 탱크로 회수하는 역할을 한다.In addition, the opening of the electric valve (M5) for heat medium recovery in the initialization mode is a valve that is installed for smooth recovery of the heat medium on the heat medium piping line to the service tank, along with a three-way valve (V2) for controlling the heat medium circulation direction. It plays a role of recovering the heat medium from the service tank.

집열부의 에어챔버(23) 설치 목적은 열매체가 순환펌프에 의하여 배관라인을 따라 순환하면서 기포에 의하여 발생하는 수격작용을 방지하며, 열매체의 순환을 원활하게 한다.The purpose of installing the air chamber 23 of the heat collecting unit is to prevent the water hammer action caused by air bubbles while the heat medium circulates along the pipe line by the circulation pump, and facilitates circulation of the heat medium.

열매체 순환라인 상부에 설치되는 에어챔버 구조는 에어챔버 중간에 입구가 설치되어 열매체유가 순환하면서 발생하는 기포는 에어챔버 상부에 모아지고 열매체는 에어챔버 하단부에 설치되는 출구를 통하여 순환펌프에 의하여 순환된다.The air chamber structure installed on the upper part of the heating medium circulation line has an inlet installed in the middle of the air chamber, so bubbles generated while the heating medium oil circulates are collected in the upper part of the air chamber, and the heating medium is circulated by a circulation pump through the outlet installed at the lower part of the air chamber. .

도 4는 예비운전 모드로서 집열부 온도(T1)와 축열탱크 온도(T2)를 비교 검출하여 예비운전 모드가 되면, 전동밸브 M1 과 M5는 CLOSE 되고, 열매체 초기 순환용 자동 압력펌프 P5는 기동되어 열매체는 배관라인을 따라 서비스탱크(22)로 순환되는 개방형 열매체 순환 회로를 구성한다.4 is a preliminary operation mode, when the heat collecting unit temperature (T1) and the heat storage tank temperature (T2) are compared and detected to enter the preliminary operation mode, the electric valves M1 and M5 are closed, and the automatic pressure pump P5 for initial circulation of the heat medium is started. The heat medium constitutes an open heat medium circulation circuit circulated to the service tank 22 along the piping line.

초기 예비 운전 단계에서의 순환은 열매체 배관라인이 비어있는 상태로 마찰손실 수두압과 배관 높이에 의한 수두압 등으로 초기 열매체의 순환 부하가 높아져 열매체 전용 순환펌프(P1)로는 열매체의 초기 순환이 어려울 수 있어 열매체 초기 순환용 자동 압력 펌프(P5)로 순환하게 된다.Circulation in the initial preliminary operation phase increases the circulating load of the initial heat medium due to friction loss head pressure and head pressure caused by the pipe height as the heat medium piping line is empty, making it difficult to initially circulate the heat medium with the heat medium exclusive circulation pump (P1). It can be circulated by the automatic pressure pump (P5) for initial circulation of the heating medium.

열매체 초기순환용 압력 펌프(P5)는 수두압 2~2.5kg/㎠으로 설정 제어되는 자동 펌프로 초기 예비운전 단계에서는 열매체를 원활하게 순환시키는 기능과, 정상 운전 모드에서는 열매체 배관라인의 상용 운전압력을 항상 설정 압력인 2~2,5kg/㎠이상으로 유지하는 기능을 한다.The pressure pump for initial circulation of the heating medium (P5) is an automatic pump controlled by setting and controlling the head pressure from 2 to 2.5kg/㎠. It has a function of smoothly circulating the heating medium in the initial preliminary operation stage, and the commercial operating pressure of the heating medium piping line in the normal operation mode. It always maintains over the set pressure of 2~2,5kg/㎠.

예비운전시간을 △TIME1으로 설정하여 열매체가 배관라인을 따라 서비스탱크(22)로 순환하면서 배관라인의 에어가 제거되고 열매체유만 순환하는 상태가 되면, 열매체는 서비스탱크(22)를 경유하지 않고 열매체 배관라인으로만 순환될 수 있도록 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브(V2)의 순환방향이 AB->A로 전환되어 정상운전 대기상태가 되며, 열매체 배관라인은 밀폐된 상태로 열매체가 순환하게 된다. When the preliminary operation time is set to △TIME1 and the air in the piping line is removed while the heat medium circulates to the service tank 22 along the piping line and only heat medium oil is circulated, the heat medium does not go through the service tank 22. The circulation direction of the three-way valve (V2) for controlling the circulation direction of the heating medium is converted to AB->A so that it can be circulated only to the heating medium piping line, and the normal operation standby state is established, and the heating medium circulates in a closed state.

열매체유가 개방형의 서비스 탱크(22)로 경유하지 않고 밀폐회로로의 전환이유는 열매체유가 순환하면서 온도 상승에 의한 열 손실을 방지하는 목적과, 상용운전 압력으로 운전되는 밀폐형 배관라인의 열매체 순환부하가 적게 되어, 열매체 순환펌프(P1)로 변경 순환시켜 동력을 절감하는 목적도 있다.The reason for the conversion to the closed circuit without the heat medium oil passing through the open service tank 22 is the purpose of preventing heat loss due to temperature rise while the heat medium oil circulates, and the heat medium circulation load of the sealed piping line operated at commercial operating pressure. There is also the purpose of reducing power by reducing the amount and changing circulation to the heat medium circulation pump P1.

따라서, 정상운전 대기상태에서 부터 열매체의 순환은 열매체 순환펌프(P1)에 의하여 밀폐회로를 따라 열매체가 순환하게 된다.Accordingly, the heat medium is circulated from the normal operation standby state along the closed circuit by the heat medium circulation pump P1.

도 5는 정상 운전모드로 집열부(100)에서 집열한 태양열을 축열탱크에 축열하는 과정으로 설정된 조건의 정상 운전모드가 되며, 차온 제어에 의하여 열매체 순환펌프 (P1)가 차온 시작 온도에서 기동하고, 차온 종료 온도에서 정지되는 동작을 반복하게 된다.5 is a normal operation mode under the conditions set as a process of accumulating solar heat collected by the heat collecting unit 100 in a heat storage tank in a normal operation mode, and the heat medium circulation pump P1 is started at a different temperature start temperature by temperature difference control. , The operation stopped at the end temperature of the difference temperature is repeated.

본 시스템에서 열매체 배관라인에 밀폐형 팽창탱크(18) 설치목적은 예비운전 상태에서는 열매체유가 개방된 서비스탱크를 경유하여 순환함으로 열매체 순환라인(10)이 고온 팽창 하지 않지만, 정상운전 상태에서는 열매체유가 서비스탱크를 경유하지 않고 밀폐된 배관 라인을 따라 순환함으로 온도 상승에 따른 비체적 증가에 의한 팽창 압력을 흡수하여, 배관라인의 압력을 일정하게 유지한다.The purpose of installing the sealed expansion tank 18 in the heating medium piping line in this system is that the heating medium circulation line 10 does not expand at high temperature by circulating through the service tank with the heat medium oil open in the preliminary operation state, but the heating medium oil is serviced under normal operation. By circulating along the sealed piping line without passing through the tank, it absorbs the expansion pressure caused by the specific volume increase due to the temperature increase, and maintains the pressure of the piping line constant.

밀폐형 팽창 탱크(18)의 설치에도 혹시 모를 압력 상승에 배관라인 및 집열부의 안전관리를 위하여 설정 압력에서 작동하는 열매체용 안전밸브(15)를 설치하고, 방출되는 열매체유는 서버탱크로 회수되는 시스템으로 구성된다. Even with the installation of the sealed expansion tank 18, a safety valve 15 for heat medium operating at the set pressure is installed for safety management of piping lines and heat collecting parts in case of an increase in pressure, and the discharged heat medium oil is recovered to the server tank. It consists of a system.

도 6은 주로 대용량 태양열 시스템에서 축열조가 클 경우 사용하는 열교환 방식의 축열 시스템으로 열교환기( 21)와 열교환용 대류 순환펌프 (P2)를 설치하고, 정상 운전 상태에서 열교환기온도(T3)가 축열탱크 온도(T2)보다 높을 때 P2가 기동되어 축열하게 된다. 6 is a heat storage system of a heat exchange method mainly used when the heat storage tank is large in a large-capacity solar system. A heat exchanger (21) and a convection circulation pump (P2) for heat exchange are installed, and the heat exchanger temperature (T3) is stored in a normal operation state. When it is higher than the tank temperature (T2), P2 starts and heats up.

도 7은 태양열 시스템 제어부의 블록도로서 검측부로부터 온도와 압력 및 시간을 계측하고 설정 값을 비교 검측하여 동작부에서 주어진 조건에 따라 순차적으로 제어되는 전체 구성을 도시한 것으로 제어 방법은 다음과 같다.FIG. 7 is a block diagram of a solar thermal system controller, showing the overall configuration in which temperature, pressure, and time are measured from the detection unit, and set values are compared and detected, and the operation unit is sequentially controlled according to a given condition. .

도 8은 본 발명에 의한 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파방지 시스템의 제어 방법과 흐름도로서, 제어부의 구성을 크게 나누면, 초기화모드 . 예비운전 단계 . 정상운전 대기모드. 정상운전 단계와 과열 및 동파 방지 모드로 태양열 시스템의 제어부를 구성한다.8 is a control method and a flow chart of the solar thermal overheating and freezing prevention system by the temperature difference control device according to the present invention. Preliminary operation phase. Normal operation standby mode. The control unit of the solar system is composed of the normal operation phase and the overheating and freezing protection mode.

제어부에서, 초기화모드는 태양열 시스템의 초기운전 대기상태를 말하며, 열매체 초기 순환용 자동펌프 P5 , 열매체 순환펌프 P1 및 열교환기용 대류 순환펌프 P2가 정지하고, 열매체 순환 방향 제어용 삼방밸브 V2는 순환방향이 AB->B로, 열매체 제어용 전동밸브 M1과 열매체 회수용 전동밸브 M5는 OPEN되어, 대기상태의 초기화 모드로 된다. In the control unit, the initialization mode refers to the standby state for the initial operation of the solar thermal system, and the automatic pump P5 for initial circulation of the heat medium, the heat medium circulation pump P1 and the convection circulation pump P2 for the heat exchanger are stopped, and the three-way valve V2 for controlling the heat medium circulation direction is in the circulation direction. With AB->B, the electric control valve M1 for heat medium control and M5 for heat medium recovery are OPEN, and the standby mode is entered.

본 발명에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템의 흐름은, 초기화 모드에서, 집열부 온도(T1)가 집열부 저온 설정치(△T5)보다 같거나 높고(T1≥△T5), 축열탱크 온도(T2)가 예비운전 기동제한 축열탱크 온도 설정치(△T1) 보다 같거나 낮으면(T2≤△T1), 열매체 제어용 전동밸브 M1 및 열매체 회수용 전동밸브 M5는 CLOSE되어 예비운전 대기 상태가 된다. The flow of the solar thermal overheating and freezing protection system according to the present invention is, in the initialization mode, the heat collecting part temperature (T1) is equal to or higher than the heat collecting part low temperature set point (△T5) (T1≥△T5), and the heat storage tank temperature (T2) If is equal to or lower than the preliminary operation start limit heat storage tank temperature setting value (△T1) (T2≤△T1), the electric valve M1 for heat medium control and M5 for heat medium recovery are closed and the standby state for preliminary operation.

보충 설명하면, 집열부 온도(T1)가 집열부 저온 설정치(△T5)보다 높아도, 축열탱크 온도(T2)가 예비운전 기동 제한 축열온도 설정치(△T1) 보다 높으면( T2>△T1), 초기화 모드 상태로 있고, T2가 △T1보다 낮으면(T2<△T1) 예비운전 대기단계가 된다.Supplementary explanation, even if the heat collecting part temperature (T1) is higher than the heat collecting part low temperature set point (△T5), if the heat storage tank temperature (T2) is higher than the preliminary operation start limit heat storage temperature set point (△T1) (T2>△T1), reset If it is in the mode and T2 is lower than △T1 (T2<△T1), the standby stage for preliminary operation is performed.

예비운전 대기 상태는 집열부 온도가 집열되는 과정에서 OPEN된 M1밸브를 통한 열 손실을 방지하기 위한 목적과 집열부 과열을 방지하기 위한 목적으로 예비운전 대기 상태가 된다.The standby state for preliminary operation is a standby state for preliminary operation for the purpose of preventing heat loss through the M1 valve opened during the heat collecting part temperature and preventing overheating of the collecting part.

따라서, 집열부 저온 설정치(△T5)와 예비운전 기동 제한 축열 온도(△T1)를 검측하여, 축열탱크의 축열 온도가 △T1 이상으로 높을 경우 집열부 온도가 올라가도 초기 기동을 제한하여, 초기화 모드로 있기 때문에 집열부의 과열을 방지하는 기능과, 축열 탱크 온도가 △T1 보다 낮고 집열부 온도가 △T5보다 높으면 개방된 M1 밸브를 통한 열손실을 줄이기 위하여 예비운전 대기 단계가 된다. Therefore, by detecting the low temperature set point of the heat collecting unit (△T5) and the heat storage temperature limiting preliminary operation (△T1), if the heat storage temperature of the heat storage tank is higher than △T1, the initial start is restricted even if the temperature of the heat collecting unit rises, and the initialization mode Because there is a function to prevent overheating of the heat collecting part, and if the heat storage tank temperature is lower than △T1 and the heat collecting part temperature is higher than △T5, it enters the standby stage for preliminary operation to reduce heat loss through the opened M1 valve.

예비운전 대기단계에서, 집열부 온도(T1)와 축열부 온도(T2)를 검측하여, 예비운전 기동용 차온 설정치(△T2) 보다 집열부 온도가 축열부 온도보다 같거나 높으면( T1-T2≥△T2), 열매체 초기 순환용 펌프 P5는 기동되어 예비운전이 시작된다.In the standby stage of the preliminary operation, the temperature of the heat collecting part (T1) and the temperature of the heat storage part (T2) are detected, and if the temperature of the heat collecting part is equal to or higher than the temperature of the heat storage part than the difference temperature set point (△T2) for starting the preliminary operation (T1-T2≥ ΔT2), the initial circulation pump P5 of the heating medium is started to start preliminary operation.

예비운전에서, P5 기동 후 예비운전 기동시간 설정치인 △TIME1이 경과되면, 비어있던 열매체 배관라인에 열매체유가 서비스탱크(22)로 경유 순환하면서 기포가 제거되어 열매체유만 순환하는 단계가 된다. In the preliminary operation, when ΔTIME1, which is the set value of the preliminary operation start time after P5 is started, is a step in which air bubbles are removed while circulating via oil to the service tank 22 in the empty heat medium piping line, thereby circulating only the heat medium oil.

따라서, △TIME1(예비운전 기동시간)에서 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브 V2가 AB->A로 순환방향이 전환되어 열매체유가 서비스탱크를 경유하지 않고 열매체 배관라인(10)으로만 순환하는 밀폐된 상태의 정상운전 대기상태가 된다.Therefore, the three-way valve V2 for controlling the heat medium circulation direction at △TIME1 (pre-operation start time) changes the circulation direction to AB->A so that the heat medium oil circulates only to the heat medium piping line 10 without passing through the service tank. Enters the standby state for normal operation.

이때, 초기 순환용 펌프 P5는 압력제어 방식의 자동 펌프로 설정압력인 2~2.5kg/㎠에서 밀폐된 배관라인의 압력을 유지하게 된다. At this time, the initial circulation pump P5 is a pressure control type automatic pump and maintains the pressure of the sealed pipe line at the set pressure of 2~2.5kg/cm2.

정상운전 대기상태는, 축열탱크 온도(T2)가 축열탱크 과열 방지 온도 설정치(△T4)보다 높거나(T2>△T4), 또는, 축열탱크 과열방지 온도 설정치(△T4)보다 같거나 낮아도(T2≤△T4), 집열부 온도(T1)와 축열탱크 온도(T2)의 차이가 차온 시작온도 설정치(△T3-A)보다 낮으면(T1-T4<△T3-A), 정상운전 대기상태가 된다. In the normal operation standby state, even if the heat storage tank temperature (T2) is higher than the heat storage tank overheat prevention temperature set point (△T4) (T2>△T4), or the same or lower than the heat storage tank overheat prevention temperature set point (△T4) ( T2≤△T4), if the difference between the heat collecting part temperature (T1) and the heat storage tank temperature (T2) is lower than the differential temperature start temperature set point (△T3-A) (T1-T4<△T3-A), the normal operation standby state Becomes.

이때, 정상운전 대기시간이 길어져, 집열부 온도(T1)가 집열부 저온 설정치인 △T5보다 낮으면 (T1<△T5) 집열부 동파방지 모드가 되어 초기화로 복귀하게 된다. At this time, the normal operation waiting time becomes longer, and if the heat collecting unit temperature T1 is lower than ΔT5, which is the low temperature setting value of the collecting unit (T1<△T5), the collecting unit freeze prevention mode is entered and the initialization is restored.

또한, 집열부 온도가 집열부 과열방지 온도 설정치인 △T7보다 높으면 (T1>△T7) 집열부 과열방지 모드가 되어 초기화로 복귀한다. In addition, when the temperature of the heat collecting part is higher than ΔT7 which is the set value of the heat collecting part overheating prevention temperature (T1>△T7), the heat collecting part overheating prevention mode is entered and the initialization is restored.

또, 정상운전 대기시간이 길어져 △TIME2가 되면 초기화로 복귀되어 시스템의 안정화를 이루고, 전체 시스템은 최소 1일에 한번 이상은 초기화로 복귀되어 부속기기들의 동작 상태가 점검되며, 장기간 미사용에 따른 부속기기의 동작 불량 상태와 같은 부작용 등을 예방할 수 있다. In addition, when the normal operation waiting time becomes longer and △TIME2 is reached, the system is restored to initialization and the system is stabilized, and the entire system is returned to initialization at least once a day to check the operation status of accessory devices. Side effects such as malfunction of the device can be prevented.

정상운전 대기상태에서, 축열탱크 온도(T2)가 축열탱크 과열 방지온도 설정치(△T4)보다 같거나 낮고(T2≤△T4), 집열부 온도(T1)가 축열탱크 온도(T2)보다 차온 시작온도 설정치(△T3-A)인 8℃보다 같거나 높으면(T1-T2≥△T3-A), 열매체 순환펌프 P1이 기동되어 정상 운전 상태가 되고, T1-T2 온도차가 차온 종료온도 설정치(△T3-B)인 3℃보다 낮으면(T1-T2<△T3-B), 열매체 순환펌프 P1이 정지하여 차온 종료가 되어 정상운전 대기상태로 돌아간다.In the normal operation standby state, the heat storage tank temperature (T2) is equal to or lower than the heat storage tank overheat prevention temperature set point (△T4) (T2≤△T4), and the heat collecting part temperature (T1) starts to be different from the heat storage tank temperature (T2). If the temperature is equal to or higher than 8℃, which is the set point (△T3-A) (T1-T2≥△T3-A), the heat medium circulation pump P1 is started to become a normal operation state, and the temperature difference between T1-T2 is set to the end temperature difference (△ If it is lower than 3℃ (T1-T2<△T3-B), which is T3-B), the heating medium circulation pump P1 stops and the temperature difference ends and returns to the normal operation standby state.

정상운전 상태에서, 집열부와 축열부 사이에 열교환기(21)가 설치된 경우(도6 참조) 열교환기 온도(T3)가 축열탱크 온도보다 높으면(T3>T2) 대류 순한펌프 P2가 기동되어 축열조를 가열하게 된다. In the normal operation state, when the heat exchanger 21 is installed between the heat collecting unit and the heat storage unit (see Fig. 6), when the heat exchanger temperature (T3) is higher than the heat storage tank temperature (T3>T2), the convection gentle pump P2 is started and the heat storage tank Is heated.

또, 정상운전 상태가 지속되어, 축열조 온도(T2)가 축열조 과열방지 온도 설정치(△T4)인 95℃ 보다 높으면(T2>△T4), 축열탱크 과열방지 모드가 되어 초기화 모드로 복귀되어 과열을 방지한다. In addition, if the normal operation state continues and the heat storage tank temperature (T2) is higher than the heat storage tank overheat prevention temperature set point (△T4) of 95℃ (T2>△T4), the heat storage tank overheat prevention mode returns to the initialization mode to prevent overheating. prevent.

또한, 정전이나. 순환펌프의 고장, 시스템의 이상 발생으로 집열부 온도(T1)가 집열부 Also, power outages or. The temperature of the collecting part (T1) is caused by a failure of the circulation pump or an abnormality in the system.

과열방지온도 설정치인 △T7 보다 높으면( T1>△T7), 집열부 과열 방지 모드가 되어 초기화로 복귀되어 과열을 방지한다. If the overheating prevention temperature is higher than the set value of △T7 (T1>△T7), the overheating prevention mode of the heat collecting part is returned to initialization to prevent overheating.

따라서, 열매체 제어용 밸브 M1 및 열매체 회수용 전동밸브 M5는 상시 개방형으로 설정되고, 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브 V2는 AB->B로 상시 개방형으로 설정되어, 정전 시에도 초기화 모드로 복귀되어 기능을 실현할 수 있다.Therefore, the heat medium control valve M1 and the heat medium recovery motorized valve M5 are set to the normally open type, and the three-way valve V2 for heat medium circulation direction control is set to the normally open type AB->B, and returns to the initialization mode even in case of power failure to realize the function. I can.

대표도 도1을 참조하여 태양열 이용부의 일반적 접목방법의 일례를 설명하면 태양열과 보일러가 완전 분리된 상태의 접목 방법으로 태양열 순환펌프(P4)와 보일러 순환펌프(P3)가 별도 설치 운영되며, 태양열 전용 실내온도 조절기(51)가 설치된다.Representative diagram Referring to FIG. 1, an example of the general grafting method of the solar heat utilization unit will be described. The solar heat circulation pump (P4) and the boiler circulation pump (P3) are separately installed and operated as a grafting method in a state in which the solar heat and the boiler are completely separated. A dedicated room temperature controller 51 is installed.

난방 선택용 제어 기능은, 축열탱크 온도(T2)가 태양열 전용 난방온도 설정치(△T6)보다 같거나 높으면( T2≥△T6), 난방 선택용 삼방밸브(V4)의 순환방향이 AB→B로 전환되고, In the control function for heating selection, when the heat storage tank temperature (T2) is equal to or higher than the solar heat-only heating temperature set point (△T6) (T2≥△T6), the circulation direction of the three-way valve (V4) for heating selection is AB→B. Is converted,

축열탱크의 난방 공급관(52)으로 접목되어 태양열 난방 대기단계가 된다.It is grafted to the heating supply pipe 52 of the heat storage tank to become a solar heating standby step.

반대로, T2가 △T6 보다 낮으면 (T2<△T6), 보일러 난방이 되도록 V4의 순환방향은 AB→A 로 전환되어, 보일러 난방 대기 상태가 된다.On the contrary, if T2 is lower than △T6 (T2<△T6), the circulation direction of V4 is changed to AB→A so that the boiler is heated, and the boiler heating standby state is established.

이상과 같이 본 발명을 설명 하였으나, 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 다양하게 변형 실시 될 수 있으므로 본 발명이 제안하는 기술적 보호 범위는 청구항의 범위에서 기술의 특성과 원리로 해석 되어야 하며, 이와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사항은 본 발명의 권리에 포함되는 것으로 봐야 할 것이다. Although the present invention has been described as above, it is not necessarily limited to these examples, and since various modifications can be made, the technical protection scope proposed by the present invention should be interpreted as the characteristics and principles of the technology in the scope of the claims, and equivalent It should be seen that all technical matters within the scope are included in the rights of the present invention.

100 : 집열부
10 : 열매체 순환 라인
11 : 열 교환용 대류 순환라인
12 : 급수 관
13 : 온수 관
15 : 열매체용 안전밸브
18 : 열매체용 밀폐형 팽창 탱크
21 : 열 교환기
22 : 열매체 저장용 서비스 탱크
23 : 에어 챔버
300: 축열부
130 : 축열 탱크
33 : 온수 열교환용 코일
35 : 열매체 열교환용 코일
37 : 첵크 밸브
41 : 드레인
500 : 이용부
51 : 실내 온도 조절기(R/C)
52 : 난방 공급관
53 : 난방 환수관
54 : 난방 부하 순환라인
<순환펌프>
P1 : 열매체 순환펌프
P2 : 열 교환기용 대류 순환펌프
P3 : 보조 보일러용 순환펌프
P4 : 태양열 난방 순환 펌프
P5 : 열매체 초기 순환용 자동 압력펌프
<온도 계측 센서>
T1 : 집열부 고온 센서
T2 : 축열조 고온 센서
T3 : 열교환기 용 온도 센서
T5 : 축열조 하부 온도 센서
<제어용 밸브>
M1 : 열매체 제어용 전동 밸브
M5 : 열매체 회수용 전동밸브
V1 : 온수 선택용 삼방 발브
V2 : 열매체 순환 방향 제어용 삼방 밸브
V4 : 난방 선택용 삼방 밸브
<온도 설정치>
△T1 : 예비운전 기동 제한 축열조 온도 설정치 ( 90℃ 설정 )
△T2 : 예비운전 기동용 차온 설정치 ( 10℃ 설정)
△T3 : 정상 운전 제어용 차온 설정치
- 차온 시작 온도 설정치 (△T3-A ) : 8 ℃ 설정
- 차온 종료 온도 설정치 (△T3-B ) : 3 ℃ 설정
△T4 : 축열탱크의 과열 방지 온도 설정치 ( 95℃)
△T5 : 집열부의 저온 설정치 (T1) : 15℃ 설정
△T6 : 태양열 전용 난방 온도 설정치 ( 55℃ 설정)
△T7 : 집열부 과열 방지 온도 설정치 ( T1 : 100~120℃ : 105℃ 설정)
<시간 설정치>
△TIME 1 : 예비운전 기동시간 : P5 기동으로부터 3 분 설정
△TIME 2 : 정상운전 대기 시간 : 3시간 설정
100: collecting part
10: heating medium circulation line
11: convection circulation line for heat exchange
12: water supply pipe
13: hot water pipe
15: safety valve for heat medium
18: hermetic expansion tank for heat medium
21: heat exchanger
22: service tank for storage of heat medium
23: air chamber
300: heat storage unit
130: heat storage tank
33: coil for hot water heat exchange
35: heat medium heat exchange coil
37: check valve
41: drain
500: user
51: room temperature controller (R/C)
52: heating supply pipe
53: heating return pipe
54: heating load circulation line
<Circulation pump>
P1: Heat medium circulation pump
P2: Convection circulation pump for heat exchanger
P3: Circulation pump for auxiliary boiler
P4: Solar heating circulation pump
P5: Automatic pressure pump for initial circulation of heat medium
<Temperature measurement sensor>
T1: high temperature sensor of the heat collecting part
T2: Heat storage tank high temperature sensor
T3: temperature sensor for heat exchanger
T5: Temperature sensor under the heat storage tank
<Control valve>
M1: Electric valve for heat medium control
M5: Electric valve for heat medium recovery
V1: Three-way valve for hot water selection
V2: Three-way valve for controlling the direction of heat medium circulation
V4: Three-way valve for heating selection
<Temperature setting value>
△T1: Preliminary operation start limit heat storage tank temperature setpoint (90℃ setting)
△T2: Differential temperature setting value for starting preliminary operation (10℃ setting)
△T3: Differential temperature setting value for normal operation control
-Differential temperature start temperature set point (△T3-A): 8 ℃ setting
-Differential temperature end temperature set point (△T3-B): 3 ℃ setting
△T4: Overheating prevention temperature set point of heat storage tank (95℃)
△T5: Low temperature setting value of the heat collecting part (T1): 15℃ setting
△T6: Solar heating temperature set point (55℃ setting)
△T7: Temperature setting value to prevent overheating of the heat collecting part (T1: 100~120℃: 105℃ setting)
<Time setting value>
△TIME 1: Preliminary operation start time: 3 minutes from P5 start
△TIME 2: Waiting time for normal operation: 3 hours setting

Claims (7)

태양열 집열부 배관라인 최상부에 설치되는 열매체 제어용 전동밸브(M1)와 집열부 고온센서(T1) 및 에어챔버(23)와;
열매체 순환라인 하단에 설치되는 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브(V2) 및 열매체 회수용 전동밸브(M5), 열매체를 저장 및 공급하는 서비스 탱크(22)와 정상운전 시 열매체를 순환 시키는 열매체 순환펌프(P1)및 열매체 초기 순환용 자동압력 펌프(P5), 열매체의 팽창 압력을 흡수하는 밀폐형 팽창탱크(18) 및 안전밸브(15)로 구성되는 열매체 순환 라인과;
축열탱크(130)의 고온센서(T2)로 구성되는 태양열 집열 및 축열 시스템에 있어서;
상기 태양열 집열 및 축열 시스템의 구동 제어부는 크게 초기화 모드, 예비운전모드, 정상운전 대기모드, 정상운전모드, 집열부 과열 방지모드, 축열탱크 과열 방지모드, 동파 방지모드로 구성되어, 집열부 고온센서(T1)와 축열조 고온센서 (T2)를 비교 검측하여, 축열탱크 과열 방지온도 설정치(△T4) 및 집열부 과열 방지온도 설정치(△T7)와 집열부의 저온 설정치(△T5)가 연계되어 구동제어 되는 것이며,
초기화 모드로의 복귀 시점은, 축열탱크 과열 방지모드 작동 시, 정전 또는 태양열 시스템 이상 발생으로 집열부 과열 방지모드 작동 시와, 동파 방지모드 작동 시 및 정상운전 대기시간이 △TIME2이면 초기화 모드로 복귀되며,
초기화모드로의 복귀 순서는, 열매체 초기 순환용 압력펌프 P5정지, 열매체 순환펌프 P1 및 P2 정지, 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브 V2 순환방향 AB→B로 전환, 열매체 회수용 전동밸브(M5) OPEN, 열매체 제어용 전동밸브(M1) OPEN의 순서로 제어되고, 집열부 및 열매체 배관라인 상의 열매체유는 개방된 M1밸브를 통한 공기 유입으로 자중에 의하여 서비스 탱크로 회수되며, 열매체 배관라인은 비어지게 되어 동파를 방지할 수 있으며, 집열부에 집열되는 과열공기는 개방된 M1밸브를 통하여 대기로 방출되어 과열을 방지할 수 있도록 제어되어 태양열 시스템이 초기화 모드로 복귀되는 것이며,
초기화 모드에서, 집열부 온도(T1)가 집열부 저온 설정치(△T5)보다 같거나 높고(T1≥△T5), 축열탱크 온도(T2)가 예비운전 기동제한 축열탱크 온도 설정치(△T1) 보다 같거나 낮으면(T2≤△T1), 열매체 제어용 전동밸브 M1 및 열매체 회수용 전동밸브 M5는 CLOSE되어 예비운전 대기 상태가 되고,
예비운전 대기 상태에서, 집열부 온도(T1)와 축열부 온도(T2)를 검측하여, 예비운전 기동용 차온 설정치(△T2) 보다 집열부 온도가 축열부 온도보다 같거나 높으면( T1-T2≥△T2), 열매체 초기 순환용 펌프 P5는 기동되어 예비운전이 시작되며,
예비운전시간을 △TIME1으로 설정하여 열매체가 배관라인을 따라 서비스탱크(22)로 순환하면서 배관라인의 에어가 제거되고 열매체유만 순환하는 상태가 되면, 열매체는 서비스 탱크를 경유하지 않고 열매체 배관라인으로만 순환될 수 있도록 열매체 순환방향 제어용 삼방밸브(V2)의 순환방향이 AB->A로 전환되어 밀폐회로의 정상운전 대기모드가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템.
An electric valve (M1) for controlling a heat medium, a high-temperature sensor (T1), and an air chamber (23) installed at the top of the pipe line of the solar heat collecting unit;
The three-way valve (V2) for controlling the circulation direction of the heating medium installed at the bottom of the heating medium circulation line and the motorized valve (M5) for heat medium recovery, the service tank 22 that stores and supplies the heat medium, and the heat medium circulation pump (P1) that circulates the heat medium during normal operation. ) And an automatic pressure pump for initial circulation of the heat medium (P5), a heat medium circulation line comprising a sealed expansion tank 18 and a safety valve 15 for absorbing the expansion pressure of the heat medium;
In the solar heat collection and heat storage system consisting of a high temperature sensor (T2) of the heat storage tank 130;
The driving control unit of the solar heat collecting and heat storage system is largely composed of an initialization mode, a preliminary operation mode, a normal operation standby mode, a normal operation mode, a heat collecting unit overheating prevention mode, a heat storage tank overheating prevention mode, and a freezing protection mode, and the heat collecting unit high temperature sensor By comparing and detecting (T1) and the heat storage tank high temperature sensor (T2), the heat storage tank overheating prevention temperature set point (△T4) and the heat collecting part overheating prevention temperature set point (△T7) and the low temperature set point (△T5) of the heat collecting part are linked and driven. Is controlled,
The time to return to the initialization mode is when the heat storage tank overheat prevention mode is operated, when the heat collecting unit is operated in overheat prevention mode due to a power outage or solar system abnormality, and when the freeze protection mode is activated and the normal operation waiting time is △TIME2, it returns to the initialization mode. And
The order of return to the initialization mode is to stop the pressure pump P5 for initial circulation of the heat medium, stop the heat medium circulation pumps P1 and P2, switch to the three-way valve V2 circulation direction AB to B for heat medium circulation direction control, and open the electric valve for heat medium recovery (M5). The heat transfer valve (M1) for heat medium control is controlled in the order of OPEN, and the heat medium oil on the heat collecting part and heat medium piping line is returned to the service tank by its own weight by air inflow through the opened M1 valve, and the heat medium piping line becomes empty and freezes. The overheated air collected in the heat collecting unit is discharged to the atmosphere through the opened M1 valve and controlled to prevent overheating, so that the solar system returns to the initialization mode.
In the initialization mode, the heat collecting part temperature (T1) is equal to or higher than the heat collecting part low temperature set point (△T5) (T1≥△T5), and the heat storage tank temperature (T2) is less than the preliminary operation start limit heat storage tank temperature set point (△T1). If it is equal to or less than (T2≤△T1), the electric valve M1 for heat medium control and M5 for heat medium recovery are closed and stand by for preliminary operation.
In the standby state of the preliminary operation, the temperature of the heat collecting unit (T1) and the temperature of the heat storage unit (T2) are detected, and if the temperature of the heat collecting unit is equal to or higher than the temperature of the heat storage unit than the difference temperature set value (△T2) for starting the preliminary operation (T1-T2≥ △T2), the initial circulation pump P5 of the heating medium is started and the preliminary operation starts.
When the preliminary operation time is set to △TIME1 and the air in the piping line is removed while the heat medium circulates to the service tank 22 along the piping line and only heat medium oil is circulated, the heat medium does not pass through the service tank, but the heat medium piping line Solar heat overheating and freezing by a differential temperature control device, characterized in that the circulation direction of the three-way valve (V2) for controlling the circulation direction of the heating medium is converted to AB->A so that it can be circulated only in a normal operation standby mode of the closed circuit. Prevention system.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 정상운전 대기 모드에서,
집열부 온도(T1)가 집열부 저온 설정치(△T5)보다 낮으면(T1<△T5), 동파 방지 모드가 되어, 초기 순환용 펌프 P5정지, 열매체 펌프 P1, P2 정지 및 삼방밸브 V2는 AB->B로 OPEN되고, 제어용 밸브 M5 및 M1은 OPEN되어, 열매체 배관라인 상의 열매체는 자중에 의하여 자동으로 서비스 탱크(22)로 회수되어 열매체 배관라인이 비어져, 집열부 및 열매체 배관라인의 동파를 방지하는 것을 특징으로 하는 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템.
The method of claim 1,
In the normal operation standby mode,
If the heat collecting part temperature (T1) is lower than the heat collecting part low temperature set point (△T5) (T1<△T5), the freeze protection mode is entered, and the initial circulation pump P5 stops, the heat transfer pumps P1, P2 stop, and the three-way valve V2 is AB. ->B is opened, the control valves M5 and M1 are opened, and the heat medium on the heat medium piping line is automatically recovered to the service tank 22 by its own weight, and the heat medium piping line becomes emptied, freezing of the heat collecting part and the heat medium piping line. Solar thermal overheating and freeze protection system by a temperature difference control device, characterized in that to prevent.
제 1 항에 있어서,
상기 정상운전 대기 모드에서,
집열부 온도(T1)가 차온 시작온도 설정치(T1-T2≥△T3-A)까지 올라가도, 축열탱크 온도(T2)가 축열탱크 과열방지 온도 설정치(△T4)보다 높아(T2>△T4), 정상운전 대기상태로 장시간 있을 경우 집열부 온도(T1)가 집열부 과열 방지온도 설정치(△T7)보다 높아지면, 집열부 과열 방지 모드가 되어 초기화로 복귀 집열부 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템.
The method of claim 1,
In the normal operation standby mode,
Even if the heat collecting part temperature (T1) rises to the set value of the differential temperature start temperature (T1-T2≥△T3-A), the heat storage tank temperature (T2) is higher than the heat storage tank overheating prevention temperature set value (△T4) (T2>△T4), When the heat collecting part temperature (T1) is higher than the heat collecting part overheating prevention temperature setting value (△T7) in the normal operation waiting state for a long time, the heat collecting part overheating prevention mode is returned to initialization, and the heat collecting part is prevented from overheating. Solar thermal overheating and freeze protection system by control device.
제 1 항에 있어서,
정상 운전 상태에서, 열매체 순환펌프 P1의 연속적인 기동으로 축열탱크 온도(T2)가 축열탱크 과열 방지온도 설정치(△T4)보다 높아지면( T2>△T4) 축열탱크 과열 방지 모드가 되어, 초기화 모드로 복귀 축열탱크의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템.
The method of claim 1,
In the normal operation state, when the heat storage tank temperature (T2) is higher than the heat storage tank overheat prevention temperature set point (△T4) (T2>△T4) due to the continuous start of the heat medium circulation pump P1, the heat storage tank overheat prevention mode is entered, and the initialization mode Solar heat overheating and freeze protection system by a temperature difference control device, characterized in that to prevent overheating of the return to the furnace heat storage tank.
제 6 항에 있어서,
상기 정상운전 상태에서,
정전이나, 순환펌프의 고장 또는 시스템의 이상으로 열매체의 순환 장애가 발생하여 집열부 온도(T1)가 집열부 과열방지온도 설정치(△T7) 보다 높으면(T1>△T7) 집열부 과열방지 모드가 되어, 초기화 모드로 복귀 열매체는 서비스 탱크로 회수되어, 열매체 배관라인이 비어지게 되고, 집열부의 과열공기는 개방된 M1밸브를 통하여 대기로 방출 집열부와 열매체 배관라인의 과열을 방지하는 것을 특징으로 하는 차온 제어 장치에 의한 태양열 과열 및 동파 방지 시스템.
The method of claim 6,
In the normal operation state,
If the heat-collecting unit temperature (T1) is higher than the heat-collecting unit overheating prevention temperature set point (△T7) (T1> △T7) due to a power failure, a malfunction of the circulation pump, or a system failure, , Return to the initialization mode The heating medium is recovered to the service tank, the heating medium piping line becomes empty, and the overheated air of the heat collecting part is discharged to the atmosphere through the opened M1 valve, and the heat collecting part and the heating medium piping line are prevented from overheating. Solar thermal overheating and freeze protection system by means of a differential temperature control device.
KR1020200011219A 2020-01-30 2020-01-30 A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference KR102154949B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200011219A KR102154949B1 (en) 2020-01-30 2020-01-30 A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200011219A KR102154949B1 (en) 2020-01-30 2020-01-30 A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference
PCT/KR2021/001218 WO2021154034A1 (en) 2020-01-30 2021-01-29 System for preventing solar overheating and freezing-and-bursting by temperature difference control apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102154949B1 true KR102154949B1 (en) 2020-09-10

Family

ID=72469642

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200011219A KR102154949B1 (en) 2020-01-30 2020-01-30 A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102154949B1 (en)
WO (1) WO2021154034A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021154034A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 이만숙 System for preventing solar overheating and freezing-and-bursting by temperature difference control apparatus

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050070235A (en) * 2003-12-30 2005-07-07 한국건설기술연구원 Solar heating and domestic hot water system connected with a boiler for home
KR20090053022A (en) 2007-11-22 2009-05-27 박종일 Apparatus and method for adjusting temperature difference of solar energy system
KR20100039526A (en) 2008-10-08 2010-04-16 아이리텍 잉크 The region of interest and/or cognitive information acquisition method at the eye image
KR100957593B1 (en) * 2009-09-04 2010-05-13 주식회사 디씨아이 Hot water and heat control system using sun heat
KR20110061175A (en) 2009-12-01 2011-06-09 신양에너지 주식회사 Heating apparatus for solar heat
KR20110083222A (en) * 2010-01-14 2011-07-20 (주)티엠테크 Solar collecting apparatus
KR20130041429A (en) * 2011-10-17 2013-04-25 김창우 Complex type solar heating system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102154949B1 (en) * 2020-01-30 2020-09-10 이만숙 A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050070235A (en) * 2003-12-30 2005-07-07 한국건설기술연구원 Solar heating and domestic hot water system connected with a boiler for home
KR20090053022A (en) 2007-11-22 2009-05-27 박종일 Apparatus and method for adjusting temperature difference of solar energy system
KR20100039526A (en) 2008-10-08 2010-04-16 아이리텍 잉크 The region of interest and/or cognitive information acquisition method at the eye image
KR100957593B1 (en) * 2009-09-04 2010-05-13 주식회사 디씨아이 Hot water and heat control system using sun heat
KR20110061175A (en) 2009-12-01 2011-06-09 신양에너지 주식회사 Heating apparatus for solar heat
KR20110083222A (en) * 2010-01-14 2011-07-20 (주)티엠테크 Solar collecting apparatus
KR20130041429A (en) * 2011-10-17 2013-04-25 김창우 Complex type solar heating system
KR101332326B1 (en) 2011-10-17 2013-11-22 이용섭 Complex type solar heating system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021154034A1 (en) * 2020-01-30 2021-08-05 이만숙 System for preventing solar overheating and freezing-and-bursting by temperature difference control apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021154034A1 (en) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8037931B2 (en) Hybrid water heating system
KR101113160B1 (en) An apartment&#39;s central heating system for a established water heating line and the heating method thereof
KR100590381B1 (en) Solar heating and domestic hot water system connected with a boiler for home
CN101319818A (en) Frequency-variable flux-changing heat pump water heater
US20110017201A1 (en) Simple design to make solar water heating affordable and compatible with conventional water heaters
US20120090597A1 (en) Pump drained solar water heating system
KR102154949B1 (en) A system for a solar overheating and freeze-and-burst prevent by adjusting temperature difference
KR102362508B1 (en) Control system for a solar assisted heat pump system with hybrid solar collectors
US20210207848A1 (en) Cold-storage instantaneous heat pump water heater
CN211261324U (en) Heat collector circulation system
KR101045005B1 (en) Solar heatimg complex apparatus
KR101168551B1 (en) Method for supplying heat and preventing over heat in the solar thermal energy hot water system equipped heat storage tank in apartment
KR100990034B1 (en) Method for controlling of drain down-type closed loop solar energy system having waiting condition
CN101666547B (en) Anti-freezing cyclic solar heat collecting system with small flow
KR100989994B1 (en) Drain down-type closed loop solar energy system and controlling method thereof
CN201293470Y (en) Freeze proof solar thermal collection system
CN1167911C (en) Solar energy absorption type air conditioning system
CN215412082U (en) Photovoltaic direct-driven solar cross-season heat storage and supply system
CN211823139U (en) System for preparing boiled water by air source and water source heat pump coupling technology
KR101168542B1 (en) Solar thermal energy hot water system equipped heat storage tank in apartment and control method thereof
CN213178550U (en) Solar heating system
KR20030088708A (en) Solar heat boiler system
CN213578822U (en) Cooling system
CN212029678U (en) Exhaust steam waste heat recovery and heat supply system of direct air cooling unit
KR200459946Y1 (en) Package type solar thermal collector for solar boiler system

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant