KR19990070688A - Solar heating system with adjustable heat flow direction and solar heat collection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열 흐름 방향과 태양열의 집열 조절이 가능한 태양열 이용 난방 장치에 관한 것으로서, 더 상세하세는 난방 장치를 하나의 모듈 화하여 난방 부하에 따라 적절한 개수만큼 설치가 가능하도록 하는 것은 물론 주 모듈(Master Module)에 광센서와 실외 그리고 실내 온도를 측정할 수 있는 온도 센서가 부착하여 최적의 실내온도 유지와 태양열의 효율적 이용이 가능하도록 하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heating device that can control the heat flow direction and the heat collection of the solar heat, and more specifically, the heating module can be installed in a single module so as to install an appropriate number according to the heating load, as well as the main module ( It is related to a device that enables the optimal indoor temperature maintenance and efficient use of solar heat by attaching an optical sensor and a temperature sensor that can measure outdoor and indoor temperatures.
태양 광선을 집열하여 전기로 만드는 태양 전지판과 축전지 사이에 레귤레이터를 설치하여 케이블로 상호 연결하고, 상기의 축전지와 모듈(Module)화한 난방 장치 사이에 태양열을 감지하는 광센서와 연결된 컨트롤러를 장착하여 케이블로 상호 연결하는 것으로 구성되어진 열 흐름 방향과 태양열의 집열 조절이 가능한 태양열 이용 난방 장치이다.A regulator is installed between a solar panel and a storage battery that collects solar rays and makes electricity, and a cable is connected to each other, and a controller connected to an optical sensor that senses solar heat is installed between the storage battery and the modularized heating device. It is a solar-powered heating device that can control the heat flow direction and solar heat collection, which consists of interconnecting each other.
Description
본 발명은 열 흐름 방향과 태양열의 집열 조절이 가능한 태양열 이용 난방 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 난방 장치를 하나의 모듈 화하여 난방 부하에 따라 적절한 개수만큼 설치가 가능하도록 하는 것은 물론 주 모듈(Master Module)에 광센서와 실외 그리고 실내 온도를 측정할 수 있는 온도 센서가 부착하여 최적의 실내온도 유지와 태양열의 효율적 이용이 가능하도록 하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solar heating device that can control the heat flow direction and the heat collection of the solar heat, and more particularly, the heating device can be modularized to be installed in an appropriate number according to the heating load, as well as the main module ( It is related to a device that enables the optimal indoor temperature maintenance and efficient use of solar heat by attaching an optical sensor and a temperature sensor that can measure outdoor and indoor temperatures.
일반적으로 태양열 시스템이란 태양열을 이용해 주택이나 건물의 냉난방이나 급탕을 하도록 설치하는 시스템이다.In general, a solar system is a system installed to heat or heat a house or building using solar power.
즉 다시 말하면 기계 장치를 사용하여 태양열을 이용하는 설비형 시스템(active system)과 건물의 구조체가 태양열 에너지를 최대한 활용할 수 있도록 설계하는 설계형 또는 자연형 시스템(passive system)이 있다.In other words, there are active systems using solar energy using mechanical devices and passive or passive systems designed to make the structure of a building make the most of solar energy.
설비형 시스템은 태양열을 흡수하여 물이나 기타 열 전달 매체를 데우는 집열 장치와 가열된 전달 매체를 저장하는 축열 장치, 축열 장치로부터 열전달 매체를 난방 장치로 순환시키는 급열 장치가 있으며 외기 온도 변화에 대비하여 보조 난방 장치를 설치하게 된다.Facility systems include a heat collector that absorbs solar heat to warm water or other heat transfer media, a heat storage unit that stores heated transfer media, and a heat storage unit that circulates heat transfer media from the heat storage unit to the heating system. Auxiliary heating equipment will be installed.
또한 설계형 시스템은 건물의 구조나 공간을 설계하는 단계에서 태양열의 이용 또는 차단을 위해 태양 에너지를 최대한 활용할 수 있도록 설계하는 방식이다.Designed systems are also designed to make the most of solar energy for the use or protection of solar heat during the design of a building's structure or space.
태양열 시스템은 제1차 유류파동 이후 주택과 건물에 본격적으로 활용하고 있으며, 특히 우리나라에서는 연평균 일조율이 50% 이상 되므로 태양열 주택을 건립하기에 좋은 기상 여건을 갖추고 있다.The solar system is being used in houses and buildings in earnest after the first oil wave. Especially, in Korea, the annual average daily sunshine rate is over 50%, so it has good weather conditions for building solar houses.
그리고 여기서 태양열 집열기란 렌즈나 오목 거울 등을 사용하지 않은 평판형 태양열 집열기로서, 열 매체가 그 내측을 흐르는 구리 등으로 제작된 라이져 튜브 및 헤더 그리고 태양열의 집열을 위한 흡열판과 집열된 열을 보존하기 위한 유리 덮개 및 단열재 등으로 구성되어 있는 것이다.Here, the solar collector is a flat solar collector which does not use a lens or a concave mirror. The solar collector is a riser tube and header made of copper flowing inside the heat medium, and a heat absorbing plate and heat collector for solar heat collection. It consists of a glass cover, a heat insulating material, etc. to make.
당초에는 개인 주택용으로 사용되었으나 현재는 공장이나 공공 건물에도 보급되고 있는 것이 현 실정이다.Originally used for private homes, it is now being used in factories and public buildings.
본 발명은 난방 장치를 하나의 모듈 화하여 난방 부하에 따라 적절한 개수만큼 설치가 가능하도록 하는 것은 물론 주 모듈(Master Module)에 광선서와 실외 그리고 실내 온도를 측정할 수 있는 온도 센서가 부착하여 최적의 실내온도 유지와 태양열의 효율적 이용이 가능하도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.According to the present invention, the heating device is modularized so that it is possible to install an appropriate number according to the heating load, as well as a temperature sensor capable of measuring the light beam and outdoor and indoor temperature is attached to the master module. Its purpose is to maintain the room temperature and make efficient use of solar heat.
상기의 목적을 달성하기 위하여 태양 전지판과 축전지 사이에 레귤레이터를 설치하고, 상기의 축전지와 모듈(Module)화한 난방 장치 사이에 태양열을 감지하는 광센서와 연결된 컨트롤러를 장착하는 것으로 구성된 태양열 시스템에 있어서, 상기의 난방 장치의 내측에 열전도성이 양호한 구리 혹은 알루메늄의 재질인 집열판넬과 방열판넬을 복수개 설치하되 상기의 집열판넬과 방열판넬은 열전도성이 양호한 집열판과 방열판에 같은 재질인 핀 형식의 구리 튜브을 결합하여 제작하는 것이며, 상기 각각의 집열판넬과 방열판넬은 일정 거리를 갖도록 재질이 플라스틱인 연결 튜브로 연결하되 상기의 집열판넬과 방열판넬이 결합 장착된 구리 튜브와 연결 튜브는 엘보우로서 연결하는 것과, 상기 집열판넬과 흡열판넬 부착된 구리 튜브에 구동 모타를 연결하여 구동 모타의 작동에 의해 집열판넬이 회전 되게 하는 것과, 방열판은 상하로 작동이 되게 하는것으로 구성하여 집열기에서 태양열을 집열한 것을 난방 혹은 냉방 모드의 조건에 따라 방열판을 상하로 이동시킬 수 있도록 하여 방열부로의 집열된 열의 이동을 촉진 혹은 억제시킬 수 있는 것을 제공함에 있는 것이다.In the solar system comprising a regulator installed between the solar panel and the storage battery to achieve the above object, and a controller connected to the optical sensor for sensing solar heat between the storage battery and the modularized heating device, A plurality of heat collecting panels and heat dissipation panels made of copper or aluminium having good thermal conductivity are installed inside the heating device. Each of the heat collecting panel and the heat dissipation panel are connected to each other by a connection tube made of plastic so as to have a certain distance, but the heat collecting panel and the heat dissipation panel are connected by a copper tube and the connection tube are connected by elbows. And a drive motor connected to the copper tube attached to the heat collecting panel and the heat absorbing panel. The heat collecting panel is rotated by the operation of the driving motor, and the heat sink is configured to be operated up and down so that the heat collector can move the heat sink up and down according to the heating or cooling mode conditions. It is to provide that can promote or suppress the movement of the collected heat to the heat radiating portion.
도 1은 본 발명 집열판의 흡열판의 구성도1 is a block diagram of a heat absorbing plate of the heat collecting plate of the present invention
도 2는 본 발명을 측면에서 나타낸 작동 상태도2 is an operational state diagram showing the present invention in terms of
도 3은 본 발명 난방 장치의 전체 구성도Figure 3 is an overall configuration of the present invention heating device
도 4는 본 발명 흡열판의 작동 상태도Figure 4 is an operating state diagram of the heat absorbing plate of the present invention
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 태양 전지판 12 : 레귤레이터10 solar panel 12 regulator
14 : 축전지 16 : 컨트롤러14 storage battery 16 controller
18 : 구리 튜브 20 : 집열판넬18: copper tube 20: heat collecting panel
22 : 방열판넬 24 : 옐보우22: heatsink panel 24: yellow bow
26 : 튜브 28 : 방열판26 tube 28 heat sink
30 : 단열재 32 : 실내30: insulation 32: indoor
34 : 실외 36 : 태양 광선34: Outdoor 36: Sun Rays
38 : 열 40 : 난방 장치38: heat 40: heating device
42 : 광센서 44 : 구동 모타42: light sensor 44: drive motor
46 : 집열판46: heat collecting plate
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration and operation of the present invention in detail based on the accompanying drawings as follows.
도 1은 본 발명 집열판의 흡열판의 상세 구성도, 도 2는 본 발명을 측면에서 나타낸 작동 상태도, 도 3은 본 발명 난방 장치의 전체 구성도, 도 4는 본 발명 흡열판의 작동 상태도를 도시한 것이다.1 is a detailed configuration diagram of a heat absorbing plate of the heat collecting plate of the present invention, FIG. 2 is an operational state diagram showing the present invention from the side, FIG. 3 is an overall configuration diagram of the heating device of the present invention, and FIG. 4 is an operating state diagram of the heat absorbing plate of the present invention. It is shown.
태양 전지판(10)과 축전지(14) 사이에 레귤레이터(12)를 설치하여 상호 케이블로 연결하고, 상기의 축전지(14)와 모듈(Module)화한 난방 장치(40) 사이에 태양열을 감지하는 광센서(42)와 연결된 컨트롤러(16)를 케이블로 연결하는 것으로 구성한다.The regulator 12 is installed between the solar panel 10 and the storage battery 14 and connected with each other by a cable, and an optical sensor for sensing solar heat between the storage battery 14 and the moduleized heating device 40. The controller 16 connected to the 42 is connected by a cable.
상기의 난방 장치(40)의 내측에 열전도성이 양호한 구리 혹은 알루미늄의 재질인 집열판넬(20)과 방열판넬(22)을 복수개 설치하되 상기의 집열판넬(20)과 방열판넬(22)은 열전도성이 양호한 집열판(46)과 방열판(28)에 같은 재질인 핀 형식의 구리 튜브(18)을 결합하여 제작하는 것이며, 상기 각각의 집열판넬(20)과 방열판넬(22) 사이에 단열재(30)를 충진하고 일정 거리를 갖도록 재질이 플라스틱인 연결 튜브(26)로 연결하되 상기의 집열판넬(20)과 흡열판넬(22)에 부착 결합된 구리 튜브(18)와 연결 튜브(26)는 엘보우(24)로서 연결하는 것과, 상기 집열판넬(20)과 방열판넬(22)에 부착된 구리 튜브(18)에 구동 모타(44)를 연결하여 구동 모타(44)의 작동에 의해 집열판넬(20)이 회전이 되게 하는 것과, 방열판(28)은 상하로 작동이 되게 하는 것으로 구성되어진 것이다.Inside the heating device 40, a plurality of heat collecting panels 20 and heat dissipation panels 22 made of copper or aluminum having good thermal conductivity are installed, and the heat collecting panels 20 and heat dissipation panels 22 are thermoelectric. It is manufactured by combining a fin-type copper tube 18 of the same material to the heat collecting plate 46 and the heat sink 28 having good conductivity, and the heat insulating material 30 between each heat collecting panel 20 and the heat radiating panel 22. ) Is connected to the connection tube 26 made of plastic so as to have a certain distance, and the copper tube 18 and the connection tube 26 attached to the heat collecting panel 20 and the heat absorbing panel 22 are elbows. And a driving motor 44 to the copper tube 18 attached to the heat collecting panel 20 and the heat dissipation panel 22, and by operating the driving motor 44, the heat collecting panel 20 is connected. ) Is rotated, and the heat sink 28 is configured to be operated up and down.
본 발명의 작용은 다음과 같다.The operation of the present invention is as follows.
태양 전지판(10)이 태양으로부터 태양열을 집열하여 전기를 생산한다.The solar panel 10 collects solar heat from the sun to produce electricity.
상기의 생산된 전기는 레귤레이터(12)를 통해 축전지(14)(DC12V)에 저장이 되게 되는 것이다.The produced electricity is to be stored in the battery 14 (DC12V) through the regulator 12.
상기의 축전지(14)에 저장된 전기는 컨트롤러(16)와 구동 모타(44)를 작동시키는 것이다.The electricity stored in the storage battery 14 operates the controller 16 and the driving motor 44.
즉 계통선으로부터의 전원 공급 없이 태양 전지판(10)에서부터 전력을 공급받아 독립적으로 작동될 수 있도록 한 에너지 시스템이다.That is, it is an energy system that can be operated independently by receiving power from the solar panel 10 without supplying power from the grid.
난방 장치(10)의 구조를 하나의 모듈로서 구성한다.The structure of the heating device 10 is configured as one module.
상기의 난방 장치(10) 모듈은 태양열을 집열하는 집열부인 복수개의 집열판넬(20)과 집열된 열을 실내로 방열하는 방열부인 방열판넬(22) 그리고 상기의 집열판넬(20)과 방열판넬(22)을 플라스틱 재질인 연결 튜브(26)로서 연결하는 것으로 구성된 것이다.The heating device 10 module is a plurality of heat collecting panels 20 which are heat collecting parts for collecting solar heat and a heat dissipating panel 22 which is a heat dissipating part for dissipating the heat collected in the room, and the heat collecting panel 20 and heat dissipating. It consists of connecting the panel 22 as a connection tube 26 made of plastic.
상기의 집열판넬(20)과 방열판넬(22)은 열전도성이 뛰어난 구리 혹은 알루미늄으로 제작한다.The heat collecting panel 20 and the heat dissipation panel 22 are made of copper or aluminum having excellent thermal conductivity.
상기 집열판넬(20) 및 방열판넬(22)은 재질이 구리 및 알루미늄으로 제작이 가능한 집열판(46)과 방열판(48)에 열전도성이 뛰어나면서 핀의 형식을 갖는 구리 튜브(18)를 부착 결합한다.The heat collecting panel 20 and the heat dissipation panel 22 are attached to the heat collecting plate 46 and the heat dissipating plate 48, which are made of copper and aluminum, with excellent heat conductivity and a copper tube 18 having a fin form. do.
상기의 구리 튜브(18)를 대신하여 알루미늄 튜브 혹은 열 전성이 입증된 금속 튜브를 사용할 수 있다.Instead of the copper tube 18 described above, an aluminum tube or a metal tube with proven thermal conductivity may be used.
상기의 구리 튜브(18)는 집열판넬(20)로 구성된 집열부에서는 태양열의 집열을 극대화하며 또한 방열판넬(22)로 이루어진 방열부에서는 건물 실내로에 열(38)이 효율적으로 이루어지도록 하는 것이다.The copper tube 18 is to maximize the heat collection of the solar heat in the heat collecting portion consisting of the heat collecting panel 20, and in the heat dissipating portion consisting of the heat dissipation panel 22 to ensure that the heat 38 in the building interior. .
즉 집열부에서 집열한 태양열의 집열판넬(20)에 부착된 구리 튜브(18) 내측에 위치된 작동 유체를 가열하게 되고 가열된 작동 유체는 연결 튜브(26)를 통해 방열부로 유동되고 유동된 작동 유체는 구리 튜브(18)를 통해 열전도성이 양호한 방열판넬(22)을 통해 건물 실내로에 방열이 효율적으로 이루어지도록 하는 것이다.That is, the working fluid located inside the copper tube 18 attached to the solar heat collecting panel 20 collected by the heat collecting part is heated, and the heated working fluid flows through the connecting tube 26 to the heat dissipating part and is operated. The fluid is to efficiently radiate heat into the interior of the building through the heat conduction panel 22 having good thermal conductivity through the copper tube 18.
상기의 집열판넬(20)과 방열판넬(22) 내측에 삽입되어 연착된 구리 튜브(18)와 상기의 집열판넬(20)과 방열판넬(22)을 연결하는 연결 튜브(26) 내측에는 물 혹은 동점성계수가 작은 작동 유체로 채워져 있는 것이다.The copper tube 18 inserted into the heat collecting panel 20 and the heat dissipation panel 22 and bonded to the inside of the connection tube 26 connecting the heat collecting panel 20 and the heat dissipation panel 22 with water or It is filled with a working fluid with a low kinematic viscosity.
상기의 집열판넬(20)과 방열판넬(22) 사이에는 단열재(30)로 충진하여 열의 방출을 최소화할 수 있도록 하는 것이다.Between the heat collecting panel 20 and the heat dissipation panel 22 is to be filled with a heat insulating material 30 to minimize the release of heat.
즉 광센서(42)가 태양의 조도즉 태양 광선(36)을 감지하여 컨트롤러(16)에 신호를 보내게 되는데 태양 광선(36)이 내려쬐는 한낮에는 컨트롤러(16)가 구동 모타(44)를 작동시켜 집열판넬(20)을 회전(회전시키는 구조 및 작동은 이미 널리 공지가 되어 있으므로 기재하지 않음 예를 들어 기어의 맞물림)시키게 되는 것이다.That is, the light sensor 42 detects the illumination of the sun, that is, the sun ray 36, and sends a signal to the controller 16. In the midday when the sun ray 36 shines down, the controller 16 drives the driving motor 44. The operation of rotating the heat collecting panel 20 (the structure and operation of rotating it is already well known, so it is not described, for example, to engage the gear).
상기의 집열판넬(20)의 한쪽에는 백색으로 페인트 칠을 하고 다른 한쪽에는 흑색으로 페인트칠을 하여 흑색으로 페인트칠을 한 부위에서는 태양열을 최대한으로 집열할 수 있도록 하며 백색으로 칠을 한 부위에서는 흑색으로 집열된 열의 방출을 억제할 수 있도록 하는 것이다.One side of the heat collecting panel 20 is painted in white and the other side is painted in black so that the sun can be maximized at the portion painted with black and black at the portion painted with white. It is to be able to suppress the release of heat collected by the.
평상시에는 집열판넬(20)과 방열판넬(22)은 거의 수평으로 위치되어 있다.In general, the heat collecting panel 20 and the heat dissipation panel 22 are positioned almost horizontally.
상기의 집열판넬(20)에서 집열을 하여 급속히 실내(32)를 가열하고자 하는 경우 즉 겨울철에는 구동 모타(44)를 컨트롤러(16)가 작동시켜 방열판(28)(방열판넬의 집합체)을 집열판넬(20)의 위치보다 상부로 이동시켜 작동 유체가 빠르게 유동이 되게 하여(즉 자연 대류 현상) 실내(32)의 온도를 열(38)로서 급속하게 상승시킬 수 있는 것이며 또한 실내(32)의 온도를 하강하고자 하는 경우 다시 말하면 여름철 냉방모드하에서는 구동 모타(44)를 작동시켜 방열판넬(22)을 하강시켜 집열판넬(20)로부터 집열된 열의 유동(즉 작동유체)을 가급적으로 억제시켜 실내(32)의 온도를 억제시킬 수 있게 되는 것이다.When the heat collecting panel 20 collects heat and rapidly heats the room 32, that is, in winter, the driving motor 44 operates the controller 16 to heat the heat sink 28 (collective panel). Moving above the position of 20 to allow the working fluid to flow rapidly (ie, natural convection), thereby rapidly raising the temperature of the interior 32 as heat 38 and also the temperature of the interior 32 In other words, in the summer cooling mode, the driving motor 44 is operated to lower the heat dissipation panel 22 to lower the flow of heat collected from the heat collecting panel 20 (that is, the working fluid). It is possible to suppress the temperature of).
상기의 작용은 집열판넬(20)이 회전형이지만 집열판넬(20)이 고정형에 있어서는 작동 장치의 전방에 블라인드를 설치하여 블라인드를 필요에 따라 올리거나 내림으로써 태양 광선(36)의 집열을 조절할 수도 있는 것이다.In the above operation, the collecting panel 20 is rotatable, but in the case where the collecting panel 20 is fixed, blinds may be installed in front of the operating device to raise or lower the blinds as necessary, thereby adjusting the collection of the sun rays 36. It is.
또한 방열판넬(22)을 일정 위치에 고정시키고 집열부를 블라인드의 동작과 맞물려 이동시킴으로써 난방 혹은 냉방 모드의 시스템 작동을 구현할 수 있게 되는 것이다.In addition, by fixing the heat dissipation panel 22 in a predetermined position and moving the heat collecting portion in conjunction with the operation of the blind it is possible to implement the system operation of the heating or cooling mode.
그러므로 본 발명은 계통선으로부터의 전원 공급 없이 태양전지에서부터 전력을 공급받아 독립적으로 작동될 수 있도록 한 에너지 시스템으로 장소에 구애받지 않고 설치가 가능한 태양열 난방 장치에 있어서 획기적인 발명인 것이다.Therefore, the present invention is a revolutionary invention in a solar heating apparatus that can be installed anywhere without a power system that can be operated independently by receiving power from a solar cell without supplying power from a grid.
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| KR100592525B1 (en) * | 2005-05-25 | 2006-06-26 | 김문수 | Device and method of electric boiler |
| KR100849636B1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-08-20 | 김단비 | Boiler that use sun mineral ore |
| CN113275056A (en) * | 2020-09-29 | 2021-08-20 | 东海县太阳光新能源有限公司 | Solar crucible and heating device thereof |
-
1998
- 1998-02-24 KR KR1019980005663A patent/KR100290228B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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