KR200236306Y1 - 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양열 집열 및 축열시스템을 가스보일러와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 태양열보일러시스템으로서, 상기 태양열 집열을 최대로 증대시키고 종래와 달리 충분히 열을 소진시키도록 구성하여 가스보일러의 사용을 최소로 줄일 뿐만 아니라 상기 가스보일러가 갖고 있는 편리한 사용성능을 유지시키면서 태양열을 이용할 수 있는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 고안의 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템은, 태양열집열기(1)에는 각각의 배관을 거쳐 온도센서(14)를 통한 역지변(6), 축열펌프(5)와 팽창탱크(7)를 매개로 축열탱크(2)가 설치되고, 상하의 온도센서(12, 13)가 부착된 상기 축열탱크(2)에는 각 배관을 거쳐 급탕흐름스위치(4), 온도센서(16)를 통한 가스보일러(3)및, 삼방변(9)과 온도센서(15)를 통한 난방부하가 각각 설치되며, 상기 난방부하와 배관을 통해 연결된 삼방변(8)의 상기 가스보일러(3)는 내부의 메인콘트롤러(10)를 통해 룸콘트롤러(11)가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템{SOLAR HEAT BOILER SYSTEM}

본 고안은 태양열 집열 및 축열시스템을 가스보일러와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 태양열 집열을 최대로 증대시키고 종래와 달리 충분히 열을 소진시키도록 구성하여 가스보일러의 사용을 최소로 줄일 뿐만 아니라 상기 가스보일러가 갖고 있는 편리한 사용성능을 유지시키면서 태양열을 이용할 수 있는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 태양열을 이용한 온수 및 난방시스템에서 태양열 집열기를 효율적으로 조합 및 배열하여 태양열 집열효율을 극대화시킬 수 있도록 구성되어 있다.

이때 태양열을 집열하여 축열하기 위한 열매체로는 온도의 변화에 따라 수축 및 팽창이 일어나게 되는 바, 이는 열매체 성분의 80 % 가량을 구성하고 있는 물에 용해되어 있는 공기가 0 ℃ 1 기압에서 약 1.23 ㎎/㎖ 이고 산소가 약 1.43 ㎎/㎖ 이다. 집열유닛에서 온도가 올라감에 따라 기포가 발생하게 되어 100 ℃ 에서는 모두 기포로 발생하게 되어 있다.

즉, 상기 집열유닛에서 온도상승에 따라 기포가 발생하지만은 상부에 설치된 에어벤트로 이를 처리하게 되고, 이 집열유닛에 있어 물의 체적변화는 초기 수량대비 약 3 % 정도 증가하게 되므로, 이는 팽창탱크에서 흡수하는 구조로 구성하게 된다. 그러나, 태양열을 이용한 난방시스템에 있어 독립적으로 사용하기에 곤란한 점으로서, 날씨가 나쁘거나 혹한이 지속될 경우에는 태양열 집열이 안되거나 적기 때문인 것으로 나타났다.

그래서, 태양열 온수기로 사용되거나 기타 열원과 결합한 난방장치 등을 개발하여 이용하곤 했다. 상기 태양열 온수기로 널리 사용하고 있었지만 근본적인 문제점을 안고 있는 바, 이는 심야전기를 같이 사용하게 되어 있으므로 심야에 전기로 축열을 충분히 해 놓게 되면 낮에는 태양열을 받아 들일 수 없는 문제점이 발생되었다. 따라서, 심야 전기온수기로 운용되는 것이지 태양열은 거의 받아들이지 못하는 쓸모없는 난방장치가 붙어 있는 결과가 되었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 기타 열원을 가진 장치와 같이 사용할 수 있도록 안출한 것으로, 태양열 집열기를 통해 최대한 축열을 하도록 하고 축열된 열을 가급적 많이 사용하게 시스템 구성하는 한편 가스보일러가 갖고 있는 편리한 사용성능을 그대로 보일러 운전할 수 있고, 룸콘트롤러에서 모든 기능을 제어하도록 하여 가스보일러의 급탕기능 및 난방기능등을 최대한 운전하면서 태양열을 적절히 사용할 수 있는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 본 고안의 실시예에 관한 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템을 도시해 놓은 블록도,

도 2 는 본 고안의 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템을 설명하기 위한 동작흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 태양열집열기 2 : 축열탱크

3 : 가스보일러 4 : 급탕흐름스위치

5 : 축열펌프 6 : 역지변

7 : 팽창탱크 8, 9 : 삼방변

10 : 콘트롤러 11 : 룸콘트롤러

12 - 16 : 온도센서

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템은, 태양열집열기(1)에는 각각의 배관을 거쳐 온도센서(14)를 통한 역지변(6), 축열펌프(5)와 팽창탱크(7)를 매개로 축열탱크(2)가 설치되고, 상하의 온도센서(12, 13)가 부착된 상기 축열탱크(2)에는 각 배관을 거쳐 급탕흐름스위치(4), 온도센서(16)를 통한 가스보일러(3)및, 삼방변(9)과 온도센서(15)를 통한 난방부하가 각각 설치되며, 상기 난방부하와 배관을 통해 연결된 삼방변(8)의 상기 가스보일러(3)는 내부의 메인콘트롤러(10)를 통해 룸콘트롤러(11)가 설치된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 고안의 실시예에 관한 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템을 도시해 놓은 블록도로서, 본 고안은 태양열 집열 및 축열시스템을 가정용 가스보일러(3)와 연계시켜 보조열원으로 사용할 수 있는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템인 바, 이는 태양열 집열기(1)로부터 집열을 최대로 증대시키고 종래와 달리 충분히 열을 소진시키도록 축열탱크(2)와 가스보일러(3)를 구성하여 상기 가스보일러(3)의 사용을 최소로 줄일 뿐만 아니라 상기 가스보일러(3)가 갖고 있는 편리한 사용성능을 유지시키면서 태양열을 이용할 수 있도록 되어 있다.

상기 태양열집열기(1)에는 각각의 배관을 거쳐 일측에 온도센서(14)를 통한 역지변(6)이, 타측에 축열펌프(5)와 팽창탱크(7)이 연결된 축열탱크(2)가 설치되고 있다. 상기 태양열집열기(1)는 평판식과 진공관식으로 구분되고 있고, 내부의 축열매체로부터 보다 효율적으로 온수를 얻어낼 수 있는 상기 축열탱크(2)에는 상하의 온도센서(12, 13)가 부착되어 있으며, 상기 온도센서(13)는 상기 팽창탱크(7)를 통한 배관이 고정된 상단에 설치되어 있다.

또한, 상기 축열탱크(2)에는 각 배관을 거쳐 급수측의 보충수탱크와 급탕흐름스위치(4)가, 온도센서(16)를 통한 가스보일러(3)가, 삼방변(9)과 온도센서(15)를 통한 난방부하가 각각 설치되어 있고, 상기 난방부하와 배관을 통해 연결된 삼방변(8)의 상기 가스보일러(3)는 내부의 메인콘트롤러(10)를 통해 룸콘트롤러(11)가 설치되어 있다. 상기 가스보일러(3)는 실내온도 설정에 의한 보일러운전기능과, 반복타이머의 설정에 따른 보일러 운전기능, 온수사용시 급탕흐름 스위치의 작동에 따른 보일러운전기능 및 비례제어에 의한 쾌적운전과 절약운전기능등이 있고, 안전장치로서 연소안전, 과대풍압, 동결방지 및 과열방지기능이 내장되어 있다.

상기 가스보일러(3)와 태양열 시스템을 종합적으로 제어하는 메인콘트롤러(10)는 가스보일러(3)에 내장시킴과 더불어 각각의 온도센서(12 - 16)를 감지하도록 일정한 길이의 전선으로 연결되어 있다. 상기 메인콘트롤러(10)에서 일정한 길이의 전선으로 연결된 룸콘트롤러(11)는 실내에서 모든 시스템을 조작,운전하는 장치로 가급적 보일러실에 가지 않고서도 운전상태 확인이 가능하도록 되어 있다.

따라서, 본 고안은 태양열 집열기(1)와 축열탱크(2)를 통해 최대한 축열을 하도록 하고 축열된 열을 가급적 많이 사용하게 구성할 뿐만 아니라 가정용 가스보일러(3)가 갖고 있는 편리한 사용성능을 그대로 운전할 수 있고, 메인콘트롤러(10)에 연결된 실내의 룸콘트롤러(11)에서 모든 기능을 제어하도록 하여 상기 가스보일러(3)의 급탕기능및 난방기능등을 최대한 운전하면서 종래와 달리 태양열을 적절히 사용할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 고안의 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템을 도 2 에 의거하여 설명하면, 축열모드로서 태양열집열기(1)의 배관측 온도센서(14)가 축열탱크(2)측의 온도센서(13)보다 예컨데 +5 ℃ 높을 때 축열펌프(5)를 구동시켜서 축열되도록 하고, 다른 배관의 역지변(6)은 자연순환이 되는 것을 방지하고 있다.

급탕운전일 때에는 상기 축열탱크(2)의 상단 배관을 통해 연결된 급탕흐름스위치(4)는 도시되지 않은 수도꼭지를 열면 온되어 급탕조건이 설정된다. 상기 축열탱크(2)의 상단배관에 부착된 온도센서(16)가 예컨데 45 ℃ 이상일 때는 가스보일러(3)는 가동되지 않게 메인콘트롤러(10)에서 제어하고 축열탱크(2)에 있는 열로열교환된 온수를 사용하게 된다. 이때 축열탱크(2)의 급탕운전으로 가스보일러(3)내 삼방변(8)에서 'A' 방향으로 흐르게 된다.

그리고, 상기 온도센서(16)가 예컨데 45 ℃ 이하일 때는 가스보일러(3)는 가동되게 메인콘트롤러(10)에서 제어하고 축열탱크(2)를 거쳐 나오기도 하지만 상기 가스보일러(3)가 더 가열시키게 된다. 이때 가스보일러(3)의 의 급탕운전으로 상기 가스보일러(3)내 삼방변(8)에서 'B' 방향으로 흐르게 된다.

한편, 난방운전일 때에는 메인콘트롤러(10)에 연결된 룸콘트롤러(11)를 온시키면 난방조건이 된다. 축열탱크(2)측의 온도센서(12)가 난방부하측 배관의 온도센서(15)보다 온도가 높을 경우에는 상기 축열탱크(2)에 열이 많이 남아 있다고 보기 때문에, 메인콘트롤러(10)에 의해 가스보일러(3)는 가동되지 않고 상기 축열탱크(2)의 열로만 난방을 하게 된다. 이때 난방부하측 배관의 삼방변(9)에서 'C' 방향으로 흐르게 된다.

상기 축열탱크(2)측의 온도센서(12)가 난방부하측 배관의 온도센서(15)보다 온도가 낮을 경우에는 상기 축열탱크(2)에 열이 부족한 상태이므로, 메인콘트롤러(10)에 의해 가스보일러(3)로 가동되어 상기 가스보일러(3)의 열로만 난방을 하게 된다. 이때 난방부하측 배관의 삼방변(9)에서 'D' 방향으로 흐르게 된다. 이상과 같이 구성되는 본 고안은 비례제어와 연계할 수 있는 최적의 운전변수를 도출하여 콘트롤러를 구성할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 태양열 집열기를 통해 최대한 축열을 하도록 하고 축열된 열을 가급적 많이 사용하게 시스템 구성하는 한편 가스보일러가 갖고 있는 편리한 사용성능을 그대로 보일러 운전할 수 있고, 룸콘트롤러에서 모든 기능을 제어하도록 하여 가스보일러의 급탕기능및 난방기능등을 최대한 운전하면서 태양열을 적절히 사용할 수 있는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템을 제공할 수 있다.

본 고안은 전술한 보일러동작을 콘트롤러에서 유기적으로 작동하도록 해서 태양열의 사용을 효과적으로 할 수 있고, 태양열 집열기를 진공관식을 일례로 설명했지만 평판형으로 사용할 수 있으며, 이때 태양열출구측에 보충밸브를, 가스보일러와 난방부하사이에 공급분배기와 드레인을 각각 설치하여 사용할 수도 있다.

또한, 본 고안은 가스보일러를 일예로 설명하였지만, 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위내에서 기름보일러를 결합하여 구현할 수 있음은 당업자라면 명백히 이해할 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 태양열집열기(1)에는 각각의 배관을 거쳐 온도센서(14)를 통한 역지변(6), 축열펌프(5)와 팽창탱크(7)를 매개로 축열탱크(2)가 설치되고, 상하의 온도센서(12, 13)가 부착된 상기 축열탱크(2)에는 각 배관을 거쳐 급탕흐름스위치(4), 온도센서(16)를 통한 가스보일러(3)및, 삼방변(9)과 온도센서(15)를 통한 난방부하가 각각 설치되며, 상기 난방부하와 배관을 통해 연결된 삼방변(8)의 상기 가스보일러(3)는 내부의 메인콘트롤러(10)를 통해 룸콘트롤러(11)가 설치된 것을 특징으로 하는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스보일러(3)와 태양열시스템을 종합적으로 제어하는 메인콘트롤러(10)는 가스보일러(3)에 내장시킴과 더불어 각각의 온도센서(12 - 16)를 감지하도록 연결된 것을 특징으로 하는 가스보일러와 결합된 태양열보일러시스템.