KR200369968Y1 - 태양열을 이용한 복합형 집열기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양열을 이용한 복합형 집열기에 관련된다.

보다 상세하게는 하나의 집열기에 난방과 급탕에 필요한 별도의 유로관을 구성하여 집열기로 흡수되는 열을 손실없이 최대로 활용하여 그 효율을 극대화시킬 수 있게 한 것으로 습식과 건식의 두가지 열원을 동시에 얻을 수 있게 한 것이다.

구성상 특징으로는 저철분강화유리를 표면에 배치하고, 하부에 급탕에 필요한 열을 흡수하여 동파이프를 통해 부하측으로 이동시키는 작용을 하는 급탕플레이트와, 격자형 구조로 되며 상부의 급탕플레이트에서 흡수되고 남은 열로 난방플레이트에 유입되는 공기를 가온시키며 가온된 공기를 온풍난방에 필요한 열원으로 공급시켜주는 작용을 하는 난방플레이트와, 집열기에 흡수되는 열의 손실을 최소화하고 환경오염 등을 고려하여 비석면계의 친환경 단열재로 구성된 단열보온재를 순차적으로 구비하며 이들을 상부가 개방된 케이스에 내장 설치함으로서 구성된 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따르면, 하나의 집열기로 급탕과 난방을 동시에 수행할 수 있어 다목적 사용이 가능해짐과 동시에 열 손실예방으로 효율을 극대화시킬 수 있게 됨은 물론, 급탕시설과 난방시설을 분리하여 구성할 필요가 없어 공간활용을 극대화시킬 수 있는 등의 효과를 기대할 수 있는 태양열을 이용한 복합형 집열기를 제공한다.

Description

태양열을 이용한 복합형 집열기{The compound type heat absorber make use of solar heat}

본 고안은 태양열을 이용한 복합형 집열기에 관한 것이다.

보다 상세하게는 하나의 집열기로 급탕과 난방을 동시에 할 수 있도록 함으로서 열손실을 극소화함과 동시에 효율을 극대화시킬 수 있게 하기 위한 것이다.

주지된 바와 같이 태양열은 기존의 석탄, 석유, 천연가스, 원자력 등의 에너지에 비하여 자급자족이 가능하면서 환경친화적인 대체에너지이다.

태양은 지구로 부터 약 1억 5천만km의 거리에 있으며, 지름이 지구의 109배,크기는 지구의 130만배, 무게는 지구의 33만배가 된다.

태양의 내부는 고온, 고압상태이며 계속적인 핵융합 현상에 의해 막대한 에너지를 방출하고 그 중 22억분의 1이 지구에 도달(1.34×10²Kcal)되는데 이 에너지는 1992년 기준으로 지구 전체에서 사용된 에너지의 26,000배에 해당하는 양이다. 태양에너지의 30%는 지구 표면에서 반사되고, 47%는 열에너지로 전환되며, 나머지 23%는 지구상의 물질을 상변화(기화)시키는데 사용된다. 특히, 상기한 태양열, 즉 태양에너지는 무한량의 에너지로서 우리나라의 1년간 총 일사량은 연간 총 소요에너지의 250배에 해당하는 방대한 양이다.

우리가 눈으로 볼수 있는 태양광은 그 파장이 0.4~0.76㎛ 사이의 것이며 ㅇ.4㎛ 이하를 자외선(紫外線), 0.76㎛이상을 적외선(赤外線)이라고 하는데 자외선 부분이 금속이나 물체에 흡수되면 전자운동을 일으켜 전기에너지를 발생시키고, 가시광선 부분과 적외선 부분이 금속이나 물체에 흡수되면 진동운동이나 전자운동이 일어나고 이 운동에너지가 유체(액체, 기체)에 전달되면 그 유체분자의 진동운동과 회전운동을 유발시켜 열에너지형태로 저장 이용된다.

따라서 통상 태양열 집열기의 표면은 태양광 파장의 빛을 잘 흡수하여야 하며, 적외선 부분의 파장이 방사하여 나가지 못하도록 특수한 방법으로 표면을 가공하여 형성된다.

한편, 태양열을 이용하는 통상의 시스템은 축열탱크를 상부에 위치시키고, 집열부를 하부에 위치시켜 집열기에서 열이 발생하면 밀도차에 의한 자연대류현상(열 사이폰 원리)으로 집열기에서 얻어진 열이 상부의 축열탱크에 무동력으로 저장되는 소용량과, 집열기에서 집열된 열을 축열탱크로 강제순환시켜 축열탱크에 열을 저장하며 열교환 된 온수는 필요할 때 배관을 통해 사용하며 집열량이 부족할 때는 심야전기 등을 보조열원으로 활용할 수 있도록 된 대용량등 두 종류가 있다.

그러나 종래의 집열기는 전술한 바와 같이 급탕용으로는 다수 보급되어 있으나 난방, 특히 열풍용으로는 전혀 보급된 바가 없다.

따라서 본 고안은 상기한 종래의 제반문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 특히, 급탕과 열풍난방을 동시에 할 수 있는 집열기를 제공하려는데 고안의 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 일 실시예를 나타낸 사시도.

도 2는 본 고안의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도.

도 3은 본 고안의 종단면 예시도.

도 4는 도 4의 A-A'선 단면예시도.

도 5은 도 4의 B-B'선 단면예시도.

도 6은 본 고안의 설치상태를 나타낸 예시도.

본 고안은 하나의 집열기에서 급탕과 열풍난방이 동시에 이루어질 수 있게 하기 위한 것으로 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 집열기(10)는 상면이 개방된 케이스(10') 표면에 저철분강화유리(1)를 배치하고, 이 하부에 급탕에 필요한 열을 흡수하여 내부에 열매체가 순환하는 다수의 동파이프(22)를 통해 부하측으로 이동시키는 작용을 하는 급탕플레이트(2)를 설치하며, 상기 급탕플레이트(2)의 하부에 격자형 구조로 되어 공기가 원활하게 유통될 수 있도록 유로(31)가 형성된 난방플레이트(3)를 설치하고, 상기 난방플레이트(3)의 하부에 환경오염 등을 고려하여 비석면계의 친환경 단열재로 구성된단열보온재(4)를 설치하여서 된 것이다.

상기 저철분 강화유리(1)는 저면에 엠보싱처리(도시하지 않음)를 하여 태양열의 흡수및 흡수된 열이 급탕플레이트(2)에 보다 원활하게 열전달될 수 있게 하고, 급탕플레이트(2)에는 상부 일단부에 가열된 열매체가 자연대류현상에 의해 축열탱크 내부로 공급되도록 순환관(21')을 연결 설치하고 축열탱크(5)에서 열교환 후 나오는 열매체가 급탕플레이트(2)의 하부로 공급되도록 급탕플레이트(2)의 하부 일단부에 순환관(21)을 연결설치하였다.

난방플레이트(3)는 지그재그방식으로 통로가 연통되도록 유로(31)를 형성하되, 상기 유로(31)가 시작되는 부분에는 외부의 공기가 원활하게 유입되도록 유입구(32)를 형성하고, 끝나는 지점에는 배출구(32')를 형성하며, 상기 배출구(32')에 난방공기를 실내로 공급할 수 있는 난방용 배관과 팬(도시하지 않음)을 연결 설치하면 된다.

이와 같이 구성된 본 고안은 저철분강화유리(1)를 통해 태양열의 흡수율을 크게 높임과 동시에 상기 저철분강화유리(1)의 저면을 엠보싱처리하였으므로 태양열의 흡수율이 더 한층 높아지게 된다.

따라서 상기 저철분강화유리(1)에 의해 흡수되는 열이 급탕플레이트(2)에 전달됨에 따라 급탕플레이트(2)에 설치된 다수의 동파이프(22) 내부에 들어있는 열매체가 가열되어 밀도차에 의한 자연대류 현상에 의해 상부의 축열탱크(5)로 자동으로 순환하면서 축열탱크(5) 내부에서 열교환되어 물을 가열시키게 됨으로서 온수사용이 가능해 지는 것이다.

또, 상기 급탕플레이트(2)에서 흡수되어 열매체를 가열하고 남는 열은 난방플레이트(3)에 전이되게 되며, 이때 난방플레이트(3)에는 지그재그 형식으로 유로(31)가 형성되어 있고, 상기 유로(31)내부에는 항상 공기가 존재하게 됨으로서 유로 내부의 공기가 가열되면서 가열된 공기가 대류현상에 의해 상측의 배출구(32')쪽으로 상승하게 되고 외부의 찬공기는 유입구(32)를 통해 자연적으로 유입되게 되며 따라서 상기 배출구(32')에 연결된 난방용 배관을 통하여 가열된 공기를 실내로 유입시킴으로서 난방이 이루어지게 되는데, 이때 팬(도시하지 않음) 등을 이용하여 실내로 불어넣음으로서 안정적으로 열풍난방이 이루어질 수 있게 된다.

다시 말하면, 본 고안의 집열기(10)는 태양광 중 적외선 부분의 파장이 태양열 또는 태양광의 흡수율이 매우 뛰어난 저철분강화유리(1)를 통하여 동 또는 동합금 재질로 구성된 급탕플레이트(2)에 흡수되어 급탕플레이트(2)가 진동운동을 일으킴에 따라 열을 발생시키게 되며, 이에 따라 급탕플레이트(2)의 동파이프(21)내부에 들어있는 열매체가 자연적으로 가열 순환하여 자연적인 대류현상에 의해 축열탱크(5) 내부로 유입되면서 열교환 됨으로서 물을 가열시키게 되는 것이며, 이 때 급탕플레이트(2)가 가열됨과 동시에 여열이 급탕플레이트(2) 하부의 난방플레이트(3)에 구성된 지그재그 형의 유로(31)내부의 공기를 가열시켜 가열된 공기를 휀(도시하지 않음) 등에 의해 실내로 공급시킴으로서 급탕과 열풍 난방이 동시에 이루어질 수 있게 된다는 것이다.

따라서 본 고안은 한대의 집열기(10)로서 급탕과 열풍난방을 동시에 수행할 수 있어 종래 급탕만을 할 수 있도록 된 집열기에 비하여 열손실을 크게 줄임과 동시에 열매체를 가열한후 남는 여열을 이용하여 공기를 가열하여 실내로 열풍공급이 가능하게 함에 따라 열효율이 매우 뛰어난 것이다.

미 설명부호 51은 입수관이고, 51'는 출수관이다.

상술한 바와 같이 본 고안은, 하나의 집열기로 급탕과 난방을 동시에 수행할 수 있어 다목적 사용이 가능해 짐과 동시에 열 손실예방으로 효율을 극대화시킬 수 있게 됨은 물론, 급탕시설과 난방시설을 분리하여 구성할 필요가 없어 공간활용을 극대화시킬 수 있는 등의 효과가 따르는 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 태양열을 이용하여 온수사용이 가능하게 한 통상의 집열기에 있어서,

   상면이 개방된 케이스(10') 표면에 저면이 엠보싱처리된 저철분강화유리(1)와, 내부에 열매체가 순환하도록 일정간격으로 다수의 동파이프(22)가 연통되게 장착된 통상의 급탕플레이트(2)와, 공기가 원활하게 유통될 수 있도록 지그재그 형의 유로(31)가 형성된 난방플레이트(3)와, 환경오염 등을 고려하여 비석면계의 친환경 단열재로 구성된 단열보온재(4)를 순차적으로 설치하여 급탕과 열풍 난방이 동시에 이루어질 수 있게 함을 특징으로 하는 태양열을 이용한 복합형 집열기.