KR20020041671A - 태양열 집열판과 이를 이용한 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄판과 같은 금속판을 이용하여 내부가 공간부로 되는 집열판을 형성하여 그의 전면판이 태양열을 받아 가열되어지도록 하되 전면판에는 외기유입공을 등간격으로 무수히 뚫어주어서 외기가 내부로 유입되어지도록 하고, 내부로 유입된 외기는 가열된 전면판의 열기에 의해 가열되어지도록 하며, 가열된 온기를 실내로 공급시켜줄 수 있도록 된 것으로써, 외기가 자연스럽게 집열판의 내부로 유입되어지고 유입된 외기는 태양열에 의해 뜨거워진 전면판과 열 교환하여 가온되어지며, 온기를 실내로 공급시켜줄 수 있으므로 동절기에는 실내를 난방하여 따뜻하게 유지시켜줄 수 있게 되고, 특히 별도의 가동비용을 필요로 하지 않으므로 운용비용을 절감할 수 있게 되며, 구조가 간단하여 저렴한 제작비용과 설비비로 설치할 수 있으며, 집열판의 표면을 여러 가지의 색상으로 채색할 수 있으므로 건물을 미려하게 할 수 있게 된다.

Description

태양열 집열판과 이를 이용한 난방시스템{A SOLAR WALL PANEL AND HEATING SYSTEM}

본 발명은 태양 에너지(열)을 이용하여 소정의 공간부로 도입되는 외기를 가열시켜주도록 된 태양열 집열판과 이를 이용한 난방시스템에 관한 것이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 알루미늄판과 같은 금속판을 이용하여 내부가공간부로 되는 집열판을 형성하여 그의 전면판이 태양열을 받아 가열되어지도록 하되 전면판에는 외기유입공을 등간격으로 무수히 뚫어주어서 외기가 내부로 유입되어지도록 하고, 내부로 유입된 외기는 가열된 전면판의 열기에 의해 가열되어지도록 하며, 가열된 온기를 실내로 공급시켜줄 수 있도록 된 것이다.

태양광선의 복사에너지는 각종 에너지원 중에서 가장 풍부한 에너지로서 가열·냉각·발전 등의 에너지원으로 활용되고 있고, 태양에너지를 이용하기 위한 방법과 장치들의 연구가 활발히 진행되고 있다.

태양에너지를 난방 등의 에너지원으로 이용하도록 하는 종래의 방법과 장치들은 주로 유체의 온도를 상승시켜 주도록 하는 한정적으로 활용되고 있는 실정이다. 이와 같이 태양에너지를 이용하여 유체를 가열시켜 난방에 활용하도록 하는 종래의 장치들은 유체를 밀폐상태로 유지시키면서 순환시켜주도록 하는 장치를 비롯하여 여러 장치들을 설치하여야 하므로 구조가 매우 복잡해지고 설비비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.

이와 같이 유체를 가열시켜 에너지로 활용하도록 하는 장치는 유체가 충진되는 판넬의 내부에서 발생된 가스에 의해 유속이 감소하고 불균일한 흐름이 발생되며 압력강하 등이 발생하여 유체의 순환을 저해할 뿐만 아니라 유체의 순환 용량을 감소시킴으로써 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은 태양에너지를 난방용으로 활용하도록 함에 있어서 상기와 같은 문제를 해소 할 수 있도록 된 태양열 집열판과 이를 이용한 난방시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명은 통상의 금속판을 이용하여 내부가 공간부로 되는 집열판을 형성하되 집열판의 전면에 위치하는 전면판에는 크기가 작은 구멍을 등간격으로 뚫어주어서 외기가 작은 구멍을 통하여 패널의 내부로 유입되어지도록 하고, 패널의 내부로 유입된 외기는 태양열에 의해 가열된 집열판의 열기에 의해 가열되어지도록 하며, 가열된 공기를 소정의 송풍수단에 의해 실내로 공급시켜줄 수 있도록 된 태양열 집열판과 이를 이용한 난방시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 신축되어지는 신축건물과 기히 건축되어 있는 건물의 외벽과 지붕에 설치하여 사용할 수 있도록 된 태양열 집열판과 이를 이용한 난방시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 구조를 간단하여 설비비를 줄일 수 있도록 하고운용비용도 크게 절감할 수 있도록 하며, 운용 중에 수리 및 보수 없이 장기간 사용할 수 있도록 된 태양열 집열판과 이를 이용한 난방시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기한 목적은,

유체 또는 기체를 유통시킬 수 있도록 된 것에 있어서,

통상의 금속판을 이용하여 내부가 대류공간부(8)로 되고 집열판(2)을 두께가 얇은 직육면체의 형상으로 형성한 것과,

집열판(2)의 전면판(3)에는 크기가 작은 외기유입공(10)·(10-1)·(10-2)·(10-3)을 등간격으로 뚫어준 것과,

집열판(2)은 상면에 유통공(7)을 뚫어주고, 저면에는 오염물배출공(8)을 뚫어준 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 태양열집열판(1)에 의해 달성된다,

또한 본 발명의 상기 목적은,

상기 집열판(1)을 직렬로 설치한 것과, 각 집열판(1)의 유통공(7)은 배기댐퍼(23-1)가 구비된 집결덕트(23)에 연통되게 연결한 것과, 집결댐퍼(23)에는 팬유니트(22)를 실내측으로 구비하여 수집된 온기를 실내로 공급시킬 수 있도록 된 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열판을 이용한 난방 시스템에 의해 달성된다.

또 본 발명의 상기 목적은,

상기 집열판(1)을 건물(30)의 벽면(31)의 외면에 설치한 것과, 벽면(31)의 외면에 설치되는 집열판(1)의 내부에는 상면이 개방형으로 된 역류이송덕트(25)를 설치한 것과, 역류이송덕트(25)의 하단에는 온기를 실내의 바닥면(32)으로 공급시킬 수 있도록 팬유니트(22)를 장착시킨 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열판을 이용한 난방시스템에 의해 달성된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 태양열 집열판을 보인 사시도 및 횡단면 도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 태양열 집열판의 다른 실시예를 보인 사 시도와 횡단면도 및 종단면도.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 태양열 집열판에서 집열판의 다른 실시예를 보인 단면 예시도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 태양열 집열판을 난방시스템에 적용한 상태를 보여주는 예시도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 태양열집열판 2. 집열판 3. 전면판

4. 배면판 5. 측면판 6. 대류공간부

7. 유통공 8. 오염물배출공 9. 보온벽체

10. 10-1.10-2.10-3. 외기유입공 11. 요홈편 12. 각형돌편

13. 만곡돌편 15. 가이드베인 16-1. 억제편

20. 열풍공급덕트 21. 분사공 22. 팬유니트

23. 집결덕트 24. 확산기 25. 이송덕트

30. 건물 31. 벽면 32. 바닥면

33. 분사공 35. 지표

본 발명의 상기한 목적과 특징은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명확하게 이해 할 수 있을 것이다.

첨부도면 도 1a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 구체적인 실현 예를 보인 것으로서, 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 태양열집열판의 일 예시 사시도 및 횡단면도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 태양열집열판의 다른 실시예를 보인 사시도와 횡단면도 및 종단면도이며, 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 태양열집열판의 다른 실시예를 보인 횡단면도 및 요부의 종단면도이다.

또한 도 5a 내지 도 5c는 태양열집열판을 이용한 난방시스템의 각기 다른 실시예를 보인 예시도들이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 태양열집열판(1)의 기본형을 보인 것이다.

알루미늄과 같이 금속재질로 된 금속판을 이용하여 집열판(2)을 형성하였다. 상기 집열판(2)은 내부가 내부공간부(6)로 되는 직육면체의 형상으로 형성하되 두께가 얇게 되도록 측면판(5)의 폭을 짧게 형성하였다. 집열판(2)의 전면판(3)에는 크기가 작은 외기유입공(10)을 등간격으로 뚫어 주었는데, 전면판(3)은 요면(3-1)과 경사면(3-3) 및 돌면(3-2)이 반복적으로 되는 파형으로 형성하여 전면판(3)을 스치는 외기가 요철에 의해 지체되면서 외기유입공(10)에 용이하게 유입되어지도록 하였고, 외기유입공(10)은 외측을 좁게 형성하고 내측을 넓게 형성하여 유입되는외기가 신속하게 유입되어 질 수 있도록 하였다.

또한 상기와 같이 형성된 집열판(2)에서 배면판(4)의 외면에는 보온벽체(9)를 일체로 형성하여 건물의 벽면을 보온할 수 있도록 하였으며, 보온벽체(9)로서는 통상의 스티로폼·스폰지제 등을 들 수 있다.

집열판(2)의 상면은 도시된 바와 같이 가열된 온기를 외부로 유통시킬 수 있도록 개방형으로 형성하거나, 상면을 폐쇄형으로 형성하되 도 5a에 도시된 바와 같이 유통공(7)을 뚫어주어서 가열된 온기를 단속하면서 배출시킬 수 있도록 하였다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 태양열집열판(1)의 다른 실시예를 보인 것으로써, 집열판(2)은 도 1a 및 도 b에 도시된 바와 같이 형성하였으며, 집열판(2)의 전면판(3)에는 내부로 유입되는 요홈편(11)을 등간격으로 형성하여 요홈편(11)의 양 측면에는 외기유입공(10-1)이 뚫어지도록 하였다.

또한, 상기 집열판(2)에서 대류공간부(6)의 내부에는 온기의 상승을 억제하도록 하는 가이드베인(15)을 배면판(4)에 부착 고정되도록 구비하였다.

상기 가이드베인(15)은 평면판(16)의 전면에 억제편(16-1)을 ????만큼 상향으로 경사지게 형성하였는데, 억제편(16-1)의 경사각도(????)는 45^??이내로 형성하여 온기가 너무 느리거나 빠르게 상승하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 태양열집열판(1)의 각기 다른 실시예를 보인 것이다. 도 3에 예시된 실시예는 집열판(2)에 외기유입공(10-2)을 형성함에 있어서 전면판(3)에 각형돌기(12)를 돌출되게 형성하여 각형돌기(12)의 양 측면으로 에어유입공(10-2)이 형성되어지도록 하였고, 도 4에 예시된 실시예는 집열판(2)에 외기유입공(10-3)을 형성함에 있어서 상측과 측면이 폐쇄되고 저면이 개방되어 외기유입공(10-3)으로 되는 만곡돌편(13)을 등간격으로 형성하여서 된 것이다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 태양열집열판(1)은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 건물(30)의 난방시스템으로 설치하여 사용하게 된다.

도 5a에 예시된 난방시스템은 태양열집열판(1)을 건물(30)의 벽면(31)의 외면에 설치하였고, 상기 태양열집열판(1)의 상측에는 유통공(7)과 연통되도록 배기댐퍼(23-1)가 구비된 집결덕트(23)를 설치하였으며, 집결덕트(23)에는 벽면(31)의 내측으로 팬유니트(22)를 장착하였으며, 팬유니트(22)에는 분사공(21)이 등간격으로 뚫어진 열풍공급덕트(20)를 일체형으로 설치하여서 된 것이다.

도 5b에 예시된 것은 다른 난방시스템을 보인 것으로서, 건물(30)의 벽면(31)에 태양열집열판(1)을 설치하였고 그 태양열집열판(1)의 상측에는 온기를 실내로 공급시킬 수 있도록 통상의 확산기(24)가 부착된 팬유니트(22)를 설치하여서 된 것이다.

도 5c에 예시된 난방시스템은 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 것으로서, 상면이 폐쇄형으로 된 태양열집열판(1)을 건물(30)의 벽면(31)에 설치하였고, 태양열집열판(1)의 내부에는 상면이 개방형으로 되고 저면이 폐쇄형으로 된 역류이송덕트(25)를 설치하였으며, 역류이송덕트(25)의 하측에는 분사공(33)이 뚫어진 바닥면(32)으로 온기를 공급할 수 있도록 팬유니트(22)가 구비된 온기공급관(26)을 연통되게 설치하였다.

이하, 작동관계를 설명한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 태양열집열판(1)을 햇살이 잘 비춰지는 건물(31)의 벽면(31)이나 구체적으로 도시하지 아니 하였으나 지붕에 설치하게 된다.

이와 같이 설치된 태양열집열판(1)의 전면판(3)에 햇빛이 비춰지게되면 금속제로 된 전면판(3)은 가열되어진다.

이와 같이 설치되는 태양열집열판(1)에서.

도 1a 및 도 1b에 예시된 태양열집열판(1)은 전면판(3)에 뚫어진 외기유입공(10)을 통하여 외부의 공기가 유입되어지는데, 외기유흡입공(10)은 외측이 좁고 내측이 넓게 형성되어 있으므로 신속하게 대류공간부(6)로 유입되어진다.

또, 도 2a 내지도 2c에 예시된 태양열집열판(1)과 도 3에 예시된 태양열 집열판(1)은 외기가 요홈편(11) 또는 각형돌편(12)의 양측면에 뚫어져 있는 외기유입공(10-1)(10-2)을 통하여 대류공간부(6)의 내부로 유입되어진다.

또한, 도 4에 예시된 태양열집열판(1)은 외기가 만곡돌편(13)의 하측부에 뚫어진 외기유입공(10-3)을 통하여 대류공간부(6)의 내부로 유입되어진다.

대류공간부(6)로 유입된 외기는 뜨거워진 전면판(3)과는 열 교환이 이루어져 가열되어지면서 상승하고 식혀진 공기는 하측으로 이동하는 대류현상이 지속적으로 이루어지게 된다.

도 5a에 예시된 난방시스템에서 가열된 온기는 집결덕트(23)에 집결되어지며, 이러한 상태에서 팬유니트(22)를 가동시키게 되면 온기는 열풍공급덕트(20)의분사공(21)을 통하여 실내로 공급되어진다.

특히, 하절기에 온기를 외부로 배출시키거나 또는 실내의 공기를 순환시키고자 할 때에는 배기댐퍼(23)를 개방시킨 상태에서 팬유니트(22)를 역으로 가동시키게되면 온기 또는 실내공기가 배기댐퍼(23-1)를 통하여 외부로 배출되어지게 된다.

또 도 5b에 예시된 난방시스템은 태양열집열판(1)에서 가열된 온기는 팬유니트(24)를 가동시켜 주게 되면 확산기(24)를 통해 실내로 배출될 때 비산되어지면서 방출되어진다.

또한 도 5c에 예시된 난방시스템은 태양열집열판(1)에서 가열된 온기는 팬유니트(22)를 가동시키게 되면 온기는 역류덕트(25)를 통해 역류하여 온기공급관(22)을 통하여 건물 (30)의 바닥면(32)의 하측으로 분사되어지고, 분사된 온기는 바닥면(320의 분사공(33)을 통하여 실내로 공급되어진다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 외기가 자연스럽게 집열판의 내부로 유입되어지고 유입된 외기는 태양열에 의해 뜨거워진 전면판과 열 교환하여 가온되어지며, 온기를 실내로 공급시켜줄 수 있으므로 동절기에는 실내를 난방하여 따뜻하게 유지시켜줄 수 있게 되고, 특히 별도의 가동비용을 필요로 하지 않으므로 운용비용을 절감할 수 있게 되며, 구조가 간단하여 저렴한 제작비용과 설비비로 설치할 수 있으며, 집열판의 표면을 여러 가지의 색상으로 채색할 수 있으므로 건물을 미려하게 할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 유체 또는 기체를 유통시킬 수 있도록 된 것에 있어서,

   통상의 금속판을 이용하여 내부가 대류공간부(8)로 되고 집열판(2)을 두께가 얇은 직육면체의 형상으로 형성한 것과,

   집열판(2)의 전면판(3)에는 크기가 작은 외기유입공(10)·(10-1)·(10-2)·(10-3)을 등간격으로 뚫어준 것과,

   집열판(2)은 상면에 유통공(7)을 뚫어주고, 저면에는 오염물배출공(8)을 뚫어준 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열판.
2. 제 1항에 있어서, 전면판(3)은 요면(3-1)과 경사면(3-3) 및 돌면(3-2)이 반복되는 파형으로 형성하여서된 것을 특징으로 하는 태양열 집열판.
3. 제 1항에 있어서, 집열판(2)의 전면판(3)에는 내부로 유입되는 요홈편(11)을 등간격으로 형성하여 요홈편(11)의 양 측면에 외기유입공(10-1)이 뚫어지도록 된 것을 특징으로 하는 태양열 집열판.
4. 제 1항에 있어서, 전면판(3)에 각형돌기(12)를 돌출되게 형성하여 각형돌기(12)의 양 측면으로 외기유입공(10-2)이 형성되어지도록 한 것을 특징으로 하는 태양열 집열판.
5. 제 1항에 있어서, 상측과 측면이 폐쇄되고 저면이 개방되어 외기유입공(10-3)으로 되는 만곡돌편(13)을 등간격으로 형성하여서된 것을 특징으로 하는 태양열 집열판.
6. 제 1항에 있어서, 집열판(2)에서 대류공간부(6)의 내부에는 온기의 상승을 억제하도록 하는 가이드베인(15)을 배면판(4)에 부착 고정되도록 구비하되 가이드베인(15)은 평면판(16)의 전면에 억제편(16-1)을 상향으로 경사지게 형성하여서 된것을 특징으로 하는 태양열 집열판.
7. 집열판(1)을 건물(30)의 벽면 또는 지붕에 직렬로 설치한 것과, 각 집열판(1)의 유통공(7)은 배기댐퍼(23-1)가 구비된 집결덕트(23)에 연통되게 연결한 것과, 집결댐퍼(23)에는 팬유니트(22)를 실내측으로 구비하여 수집된 온기를 실내로 공급시킬 수 있도록 된 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열판을 이용한 난방 시스템.
8. 집열판(1)을 건물(30)의 벽면(31)의 외면에 설치한 것과, 벽면(31)의 외면에 설치되는 집열판(1)의 내부에는 상면이 개방형으로 된 역류이송덕트(25)를 설치한 것과, 역류이송덕트(25)의 하단에는 온기를 실내의 바닥면(32)으로 공급시킬 수 있도록 팬유니트(22)를 장착시킨 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 태양열 집열판을이용한 난방시스템.
9. 제 8항에 있어서, 벽면(31)의 내측에 설치되는 팬유니트(22)에는 분사공(21)이 등간격으로 뚫어진 열풍공급덕트(20)를 일체형으로 연통되게 설치하여서된 것을 특징으로 하는 태양열 집열판을 이용한 난방시스템.