KR200299666Y1 - 태양에너지 집열판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양에너지 집열판에 관한 것으로서, 효과적으로 열수집을 위해 이중필름의 전면에는 태양빛 투과성이 좋은 투명재료가 부착되고, 이중필름의 후면에는 수집되는 열이 외부기온에 의해서 발생되는 열손실을 방지하기위해 단열재가 부착되며, 태양빛이 투명재료를 지나 이중필름 외면에 닿았을때 검정색 코팅이 되어 있는 이중필름 외면은 태양빛에 의해 열성화 되며, 열성화된 태양열은 이중필름 사이에 흐르는 물에 직접열로 흡수됨으로써 집열효과를 극대화 할 수 있도록 하는 태양에너지 집열판에 관한 것이다.

Description

태양에너지 집열판 {A solar collector}

본 고안은 태양에너지 집열판에 관한 것으로서, 효과적으로 열수집을 위해 이중필름의 전면에는 태양빛 투과성이 좋은 투명재료가 부착되고, 이중필름의 후면에는 수집되는 열이 외부기온에 의해서 발생되는 열손실을 방지하기위해 단열재가 부착되며, 태양빛이 투명재료를 지나 이중필름 외면에 닿았을때 검정색 코팅이 되어 있는 이중필름 외면은 태양빛에 의해 열성화 되며, 열성화된 태양열은 이중필름 사이에 흐르는 물에 직접열로 흡수됨으로써 집열효과를 극대화 할 수 있도록 하는 태양에너지 집열판에 관한 것이다.좀더 상세하게는 이중으로 형성되는 필름이 폭 50mm내로 결합되어 구획되어 있으며, 두 필름의 간격은 0.1~0.5mm내로 형성된 것은 설치방법과 구조에 구애됨이 없이 평판이나 아치형 또는 수직상에서도 이중필름 사이에 물이 흐를때 수로에 효과적으로 수막층을 이룰 수 있는 자체 실험에 의해서 얻은 칫수이다.또한 이중필름의 재료는 집열판 구조가 평판일때는 철판으로 제조할 수 있다. 그러나 가동시 열에 의하여 조금만 변형되어도 공급되는 물의 양을 조절하지 못해 수막현상을 얻지 못하게 된다.왜냐하면 철판은 신축성이 없으므로 물의 공급량이 정확하지 않으면 수로에 공간발생이 생기므로 물의 자중에 의하여 일사처리로 흐르게 됨으로써 수막현상을 얻지못해 열수집효과가 없다.이런 경우 이중필름의 재료를 합성수지로 하게 되면 햇빛을 받는 이중필름의 바깥쪽 외면은 검정색층으로 태양열 흡수코팅제가 도포되고, 이중필름의 내측면은 열이 밖으로 나가지 않도록 열반사층으로 열반사코팅제가 도포됨으로써 2층 또는 3층구조(국내 합성수지 필름 생산기술이 한겹에 5층의 구조를 생산할 수 있음)를 용도에 따라 적당한 재질의 필름을 저렴하게 제조하여 목적하는바 집열효과를 높일 수 있는 태양에너지 집열판에 관한 것이다.종래에는 통상적으로 사용되는 태양에너지 집열판은 다수개의 금속재질의 소형파이프를 설치하는데 중점을 두고있는 실정이다.그러나, 상기 금속재질의 소형파이프는 다른 물질에 비하여 상대적으로 열전도율이 높은 것은 사실이지만, 그럼에도 불구하고 일반적인 금속보다 더 열전도율을 높일 수 있는 방안은 활용되지 못하였다.또한 종래의 태양에너지 집열판은 소형파이프 하나에 동판조각 하나를 결합하여 제작하는 설비형 조각판 연결방식이었다. 그러나 이렇게 제작하는 집열판의 경우에는, 동판의 가장자리에 모아진 태양열이 동파이프의 열매체에 전달되지 못하고 외부로 빠져나가기 때문에 집열효율이 떨어질 수 밖에 없었다.현재 생산되고 있는 집열판의 대부분이 조립식 설비형으로 제작되고있고, 이러한 조립식 설비형 집열판은 틈이 생기게 마련이므로 시간이 지나면 누수현상이 생기고, 제조원가에 있어서도 복잡한 제조공정으로 생산단가가 높아지는 결점이 있다.또한 종래의 태양에너지 집열판은 평판형으로 아치형이나 곡부형태로 설치하기 어려워 건물 사양에 따라 맞추어 제품을 생산하는데에는 많은 어려움과 문제점을 갖고 있다.이상과 같은 문제점 때문에 종래의 태양에너지 집열판으로는 열효율이 좋지 못하여, 일사량이 절대적으로 부족한 겨울에는 난방수의 온도가 낮아 긴 파이프의 구조의 특성상 동파의 위험이 있으며, 별도의 난방장치가 요구되는 결점이 있는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 태양에너지 집열판이 갖는 문제를 해결하기위해서 안출한 것으로서, 이중필름의 전면에 태양빛 투과성이 좋은 투명재료가 부착되고, 이중필름의 후면에는 수집되는 열이 외부기온에 의해서 발생되는 열손실을 방지하기위해 단열재가 부착되며, 태양빛이 투명재료를 지나 이중필름 외면에 닿았을때 검정색 코팅이 되어 있는 이중필름 외면은 태양빛에 의해 열성화 되며, 열성화된 태양열은 이중필름 사이에 흐르는 물에 직접열로 흡수됨으로써 집열효과를 극대화 할 수 있도록 하는 태양에너지 집열판의 제공을 그 목적으로 한다.이와 같은 목적은 본 고안의 구성에 의하여 달성될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안이 건물에 부착된 상태를 도시한 사시도.도 2은 본 고안의 단면도.도 3는 본 고안의 제1실시예에 따른 A-A'단면도.도 4는 본 고안의 제2실시예에 따른 B-B'단면도.도 5는 도 4에 따른 다른실시예의 단면도.도 6은 본 고안이 아치형 건물에 부착된 상태를 도시한 단면도.도 7은 본 고안이 베란다에 부착된 상태를 도시한 C-C'단면도.도 8은 본 고안이 건물내에 부착된 상태를 도시한 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 설명10: 투명재료 20: 이중필름30: 열반사필름 40: 단열재60: 지붕판넬 70: 저장통80: 순환모터 80a: 분사호스90: 방열판넬 100: 건물

110: 공급관 150: 집수관

도1은 본 고안이 건물에 부착된 상태를 도시한 사시도이며, 도2는 본 고안의 단면도이다.상기 도면에서 보는 바와 같이, 본 고안은 이중으로 형성되는 필름이 폭 50mm내로 결합되어 구획되어 있으며, 두 필름의 간격은 0.1~0.5mm내로 형성되어 온수가 수막을 형성하면서 내부에서 흐르며, 상기 필름의 바깥쪽 외면에 태양열 흡수코팅제가 도포되고, 상기 필름의 안쪽 외면에 열반사 코팅제가 도포되는 이중필름(20)과;상기 이중필름(10)의 바깥쪽 외면에 고정되는 투명재료(10)를 포함하여 이루어지는 것이다.즉, 상기 필름과 필름 사이에 일정한 간격을 유지하기 위하여 같은재질과 두께로 다수개의 칸막이가 형성되어 융착되며, 상기 칸막이와 칸막이의 간격을 일정하게 하며, 필름(21)의 바깥쪽 외면에는 검정코팅으로 태야열 흡수코팅제(24)가 도포되고, 필름(22)의 바깥쪽 외면에는 열반사 코팅제(25)가 도포되는 것이다.또한 필름과 필름 사이의 공간간격은 0.1~0.5㎜내로 되며, 상기 칸막이와 칸막이 사이의 간격은 50㎜내로 하며, 상기 이중필름(20)의 바깥쪽 외면에는 소정간격을 두고 투명재료(10)를 사용하여 보호막을 형성한다.여기서 평판으로 된 이중필름(20)은 금속재료를 사용하며, 아치형이나 곡부로 설치하기 위해서는 합성수지 재료를 사용하는 것이 바람직하다.이렇게 되면 아치상이나 수직상에서도 자연적 수막층을 이루며 집열효과를 가질 수 있을 것이다.상기 이중필름(20)에 대해 상세히 설명하면 상기 이중필름(20)은 강판 또는 합성수지를 요철로 절곡한 후 서로 맞대어 시임용접을 하고 표면에 검정색 코팅을 함으로써 열이 효과적으로 흡수되도록 한 것이다.여기서, 이중필름(20)은 강판으로 만드나 곡부나 아치형에서는 합성수지를 사용하는 것이 바람직하다.왜냐하면 정확한 간격 치수와, 공급되는 물의 양이 치수에 따라 정확하게 공급되어야만 수막층을 이룰 수 있다, 그러나 강판을 사용하는 경우에는 원하는 압력을 주지않고 자연적으로 흐르게 하기란 쉽지 않기 때문이다.그러므로 내열성과 내광성 그리고 내신축성 및 내구성을 만족할 수 있는 재질인 합성수지을 사용하는 것이 바람직하다.한편, 필요에 따라 이중필름의 바깥쪽 외면에는 태양열흡수코팅제를 입히고, 필름의 바깥쪽 외면에는 열반사코팅제를 도포하는 것이 바람직하다.이렇게 되면 열흡수효율을 높일 수 있게 되며, 그 밖에 필요에 따라 이중필름(20) 내부에 열매체를 사용함으로써 겨울철 동파를 방지할 수 도 있게 되는 것이다.다시설명하면, 이중필름의 재료는 집열판 구조가 평판일때는 철판으로 제조할 수 있다. 그러나 가동시 열에 의하여 조금만 변형되어도 공급되는 물의 양을 조절하지 못해 수막현상을 얻지 못하게 된다.왜냐하면 철판은 신축성이 없으므로 물의 공급량이 정확하지 않으면 수로에 공간발생이 생기므로 물의 자중에 의하여 일사처리로 흐르게 됨으로써 수막현상을 얻지못해 열수집효과가 없는 것이다.이런 경우 이중필름의 재료를 합성수지로 하게 되면 햇빛을 받는 이중필름의 바깥쪽 외면은 검정색층으로 태양열 흡수코팅제가 도포되고, 이중필름의 내측면은 열이 밖으로 나가지 않도록 열반사층으로 열반사코팅제가 도포됨으로써 2층 또는 3층구조를 용도에 따라 적당한 재질의 필름을 저렴하게 제조하여 목적하는바 집열효과를 높일 수 있는 것이다.여기서, 국내 합성수지 필름 생산기술은 한겹에 5층의 구조를 생산할 수 있는 기술을 가지고 있다.또한 상기 필름의 두께는 0.7∼1.8㎜내로 용도에 따라 차이는 있지만 아주얇으며, 필름과 필름의 사이로 수로가 형성되어 물이 흐르게 된다.또한 상기 투명재료(10)도 합성수지인 것을 사용한다.특히, 투명한 아크릴 및 투명한 유리를 사용하는 것이 바람직하다.특수 합성수지 재료인 아크릴등은 아치형이나 곡부형, 그 밖에 어떠한 형상이라도 설치가 가능하다.도 3는 본 고안의 제1실시예에 따른 A-A'단면도로서 이중으로 형성되는 필름이 폭 50mm내로 결합되어 구획되어 있으며, 두 필름의 간격은 0.2~0.5mm내로 형성되어 온수가 수막을 형성하면서 내부에서 흐르며, 상기 필름의 바깥쪽 외면에 검정코팅으로 태양열 흡수코팅제가 도포되고 상기 필름의 안쪽 외면에 열반사 코팅제가 도포되는 이중필름(20)과;상기 이중필름(20)의 바깥쪽 외면에 소정간격을 두고 고정되는 투명재료(10)와;상기 투명재료(10)의 바깥쪽 외면에 형성되며, 겨울철 설해를 방지하는 수막필름(26)과;상기 이중필름(20)의 외면에 고정되는 열반사필름(30)과;상기 열반사필름(30)의 외면에 고정되는 단열재(40)와;상기 단열재의 외면에 고정되며, 건물외벽을 이루는 강판(41)으로 구성되는 것이다.즉, 본 실시예의 전체적인 구조는 도2의 경우와 동일하되, 열반사필름(30)과, 단열재(40)와, 강판(41)이 더 고정된 것이다.열반사필름(30)에 단열층을 이루는 단열재(40)와, 강판(41)이 고정되어 일체로 되는 것이다.여기서, 단열재(40)은 일반적으로 스티로폼이 사용되며, 도1에서 볼 수 있듯이 일반적으로 본 실시예는 건물의 지붕에 사용된다.좀더 상세히 설명하면 강판(41)과 단열재(40) 열반사필름(30)위에 이중필름(20)을 접착시키며, 집열판과 투명재료(10) 사이는 약간의 간격과 유리 상단면에 이중필름 구조와 같은 수막필름(26)을 밀착 설치함으로 겨울철 지붕에 눈이 쌓이면 즉시 상온의 온수를 순환시킴으로 설해 방지뿐 아니라 햇빛 투과성을 높인다.도 4는 본 고안의 제2실시예에 따른 B-B'단면도로서 이중으로 형성되는 필름이 폭 50mm내로 결합되어 구획되어 있으며, 두 필름의 간격은 0.2~0.5mm내로 형성되어 온수가 수막을 형성하면서 내부에서 흐르며, 상기 필름의 바깥쪽 외면에 검정코팅으로 태양열 흡수코팅제가 도포되고 상기 필름의 안쪽 외면에 열반사 코팅제가 도포되며, 창문틀에 고정된 이중유리 사이에 고정되는이중필름(20)과;상기 이중필름의 바깥쪽 외면에 고정되는 단열재(40)와;상기 단열재의 바깥쪽 외면에 고정되는 수막필름(26)으로 구성된 것이다.즉, 본 실시예의 전체적인 구조는 도1의 경우와 동일하되, 상기 이중필름(20)의 바깥쪽 외면에 고정되는 단열재(40)와, 상기 단열재의 바깥쪽 외면에 고정되는 수막필름(26)을 더 포함 시킨것이다.또한 도 5에서와 같이 전체적인 구조는 도 4의 경우와 동일하되, 상기 단열재 및 수막필름(26)을 제거하고 사용하는 것도 가능할 것이다.도 4 및 도 5의 경우는 일반적으로 복층유리에 사용된다.또한 도6에서와 같이 아치형 철 구조물 하우스에 있어서;철구조물의 좌·우 바깥쪽 하측단에 이중필름(20)에서 흘러내린 물을 집수하여 회수하는 집수관(150)과;상기 집수관과 연결되어 물이 저장되는 저장통(70)과;상기 저장통(70)과 연결되어 물 또는 열매체를 공급시키는 순환모터(80)과 공급관(110)과 분사공과 공급호스(80a)로 구성되는 것이다.여기서 물순환 경로를 살펴보면 먼저 저장통(70)에 있는 저온의 물 또는 열매체가 순환모터(80)에 의해 공급관을 지나 상단 분사호스(80a)에 좌우 연이어져 타공된 분사공에서 분사되면 이중필름(20) 수로를 통과하면서 자연적으로 흘러 내리는 동안 가온된 후 좌우 하측 집수관(150)을 통과하여 저장통(70)에 다시 저장되는 것이다.이렇게 되면 상기 지붕의 윗면은 많은 온수 용량이 필요할 때나 겨울철 설해 방지를 위하여 순환시킴으로 눈을 신속히 제거함과 동시에 태양열 집열효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.도 7에서와 같이 베란다 샷시는 외벽상단으로 부터 시작하여 이중필름(20) 하단에 투명한 재질의 투명재료(10) 또는 아크릴로 밀착되도록 하여 이중필름(20)과 약간의 간격을 두도록 하는 것이 바람직하다.곡부나 수직에서도 같게 하며, 상단 공급관(110)을 통하여 물이 공급되면 자중에 의하여 자연적으로 흘러내려가는 동안 가온되어 수집관(150)을 통하여 저장통에 저장된다.베란다 문에도 마찬가지로 복층유리사이에 이중필름(20)이 내설되어 공급관(110)을 통하여 물이 공급되면 이중필름(20) 수로에서 가온된 후 수집관(150)을 지나 저장통(70)에 저장되는 것이다.한편 도 8에서와 같이 본 고안이 건물내에 설치된 구조와, 건물내에서 이중필름의 물이 순환되는 경로를 설명하면 다음과 같다.수직벽 상측에 지붕판넬(60)의 내부에 이중필름(20)이 내설되고, 수직벽 내측 내벽에 방열판넬(90)이 내설된 건물에 있어서, 낮 동안에 저장통(70)에 있는 물을 순환모터(80)를 사용하여 공급관(110)과 상측의 분사공에서 물 또는 열매체가 공급된다.이렇게 되면 이중필름(20)의 수로에 물이 자연적으로 흘러내려가는 동안 가온되어 집수관(150)을 통하여 저장통(70)에 저장된다.또한 난방시에는 순환모터(80)를 통하여 공급관(110)에서 물 또는 열매체가 상기 방열판넬(90) 상단에 공급되어 내실의 벽면 방열판넬(90)이 방열되며, 내실의 온도가 상승하여 난방이 연속으로 이루어 진다.

이상에서와 같이, 본 고안은 이중필름의 전면에 태양빛 투과성이 좋은 투명재료가 부착되고, 이중필름의 후면에는 수집되는 열이 외부기온에 의해서 발생되는 열손실을 방지하기위해 단열재가 부착되며, 태양빛이 투명재료를 지나 이중필름 외면에 닿았을때 검정색 코팅이 되어 있는 이중필름 외면은 태양빛에 의해 열성화 되며, 열성화된 태양열은 이중필름 사이에 흐르는 물에 직접열로 흡수됨으로써 집열효과를 극대화 할 수 있는 효과를 가져오게 된다.또한 설비비가 저렴하면서도 설치 장소에 구애됨 없이 태양열을 받을 수 있는 곳이라면 어떤 형상으로도 설치가 가능하여 건물 사양에 따라 맞출 수 있고 기성품으로 개발공급이 가능함으로 널리 보편화 상용화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경 여건에 따라 무 연료로 겨울 난방이 가능함으로 경제적인 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 이중으로 형성되는 필름이 폭 50mm내로 결합되어 구획되어 있으며, 두 필름의 간격은 0.1~0.5mm내로 형성되어 온수가 수막을 형성하면서 내부에서 흐르며, 상기 필름의 바깥쪽 외면에 태양열 흡수코팅제가 도포되고, 상기 필름의 안쪽 외면에 열반사 코팅제가 도포되는 이중필름과;

   상기 이중필름의 바깥쪽 외면에 고정되는 투명재료를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양에너지 집열판.
2. 이중으로 형성되는 필름이 폭 50mm내로 결합되어 구획되어 있으며, 두 필름의 간격은 0.1~0.5mm내로 형성되어 온수가 수막을 형성하면서 내부에서 흐르며, 상기 필름의 바깥쪽 외면에 검정코팅으로 태양열 흡수코팅제가 도포되고 상기 필름의 안쪽 외면에 열반사 코팅제가 도포되는 이중필름과;

   상기 이중필름의 바깥쪽 외면에 소정간격을 두고 고정되는 투명재료와;

   상기 투명재료의 바깥쪽 외면에 설치되며, 겨울철 설해를 방지하는 수막필름과;

   상기 이중필름의 외면에 고정되는 열반사필름과;

   상기 열반사필름의 외면에 고정되는 단열재와;

   상기 단열재의 외면에 고정되며, 건물외벽을 이루는 강판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양에너지 집열판.
3. 이중으로 형성되는 필름이 폭 50mm내로 결합되어 구획되어 있으며, 두 필름의 간격은 0.2~0.5mm내로 형성되어 온수가 수막을 형성하면서 내부에서 흐르며, 상기 필름의 바깥쪽 외면에 검정코팅으로 태양열 흡수코팅제가 도포되고 상기 필름의 안쪽 외면에 열반사 코팅제가 도포되며, 창문틀에 고정된 이중유리 사이에 고정되는이중필름과;

   상기 이중필름의 바깥쪽 외면에 고정되는 단열재와;

   상기 단열재의 바깥쪽 외면에 고정되는 수막필름으로 구성된 것을 특징으로 하는 태양에너지 집열판.
4. 아치형 철 구조물 하우스에 있어서;

   철구조물의 좌·우 바깥쪽 하측단에 이중필름에서 흘러내린 물을 집수하여 회수하는 집수관과;

   상기 집수관과 연결되어 물이 저장되는 저장통과;

   상기 저장통과 연결되어 물 또는 열매체를 공급시키는 순환모터과 공급관과 분사공과 공급호스로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양에너지 집열판.