KR200370042Y1 - 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템에 관한 것으로서, 고안의 주된 목적은 급탕 저장탱크 등을 배제하여 비교적 간단하게 하여 설치 공간의 구애를 받지 않도록 하며, 일조량이 미약할 경우의 보조 가열수단을 3방향 밸브를 이용하여 보다 효율적으로 운용 가능하게 하고, 축열매체의 소진을 미리 감지하여 자동 보충할 수 있는 축열매체 공급탱크를 구비하여 안전성을 향상시킬 수 있도록 하는데 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징적인 구성은 축열탱크(100)와 난방파이프(420)가 연결되는 난방공급수관(422)과 난방회수관(421)의 사이에 별도의 연료를 사용하는 보조가열보일러(500)를 구비하고, 상기한 급탕수단(300)은 상기 급수관(311)과 상기 온수관(312)의 사이에 삼방전자밸브1(320)을 이용하여 상기 급탕코일(310)과 병렬로 연결되는 보조급탕코일(330)을 구비하되, 이 보조급탕코일(330)을 상기 보조가열보일러(500) 속으로 연결하여 태양열을 얻지 못한 비상시 보조가열이 가능하도록 하며, 상기한 난방수단(400)은 상기 난방공급수관(422)과 상기 난방회수관(421)의 사이에서 삼방전자밸브2(430)를 이용하여 상기 보조가열보일러(500)의 물을 순환시킬 수 있도록 연결하여 태양열을 얻지 못한 비상시 보조가열이 가능하도록 하고, 상기한 축열수단(200)의 열교환기(210)는 그 회수라인(212)의 중단에 연결한 공기분리탱크(240)와, 이 공기분리탱크와 연결하되, 축열매체 수위감지센서1(251)와, 자동개폐밸브1(252)를 구비하여 모자라는 축열매체를 수시로 공급하기 위한 축열매체 공급탱크(250)를 구비한 것으로 하며, 상기한 삼방전자밸브1(320)과 삼방전자밸브2(430)는 상기 태양열 집열기(220)에 근접된 고온감지센서(261), 저온감지센서(262)와, 상기 축열탱크(100)의 상단부에 구비된 급탕용 온도센서(101)과, 상기 보조가열보일러(500)에 구비된 보조온도센서(511)의 정보에 따라 작동되는 메인 콘트롤러(600)의 지시에 따라 자동 개폐되도록 하는 것이다.

Description

태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템{SOLOR BOILER SYSTEM}

본 고안은 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템에 관한 것으로서, 본원 출원인의 선 출원 고안인 특허출원 제2004-39456호(태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템 : 이하 "선 고안"이라 함)을 개량 발전시킨 것이다.

선 고안은 태양열을 흡수한 축열매체를 집열기로부터 축열탱크의 내부로 연장되는 배관으로 순환시켜 축열탱크에 저장된 저온수와 열교환을 행하도록 하고, 이와 같이 열교환된 축열매체를 열매체 탱크로 순환시켜 배관내의 잔류공기를 제거시킴과 동시에 순환펌프에 의하여 축열매체를 집열기측으로 밀어주는 식으로 재 공급할 수 있도록 함으로 서, 축열매체가 유동하는 배관의 내부에 에어가 발생하여 정체되는 현상을 방지할 수 있도록 하고, 이로 인하여 축열매체를 원활하게 유동시켜 축열매체에 흡수된 태양열을 보다 효율적으로 회수함과 동시에 배관내의 에어제거를 위한 번거로운 작업과 에어의 열팽창에 따른 배관의 파손을 방지하여 시스템의 반영구적인 사용이 가능하도록 하는데 중점을 두고 개발된 것이었다.

그러나 상기와 같은 선 고안은 축열탱크 외에 온수 저장탱크와 급탕 저장탱크를 따로 구비하였기 때문에 비교적 규모가 크고 제작비가 많이 들기 때문에 좁고 난방 규모가 작은 집에는 맞지 않는 단점이 지적되었다.

또, 급탕 온수를 제공하는 부분에 있어서는 급탕 저장탱크가 비교적 크기 때문에 보조가열수단이 담당해야할 가열 범위가 너무 커서 보조열원(전기, 가스 등)의 낭비가 초래되었다.

그 외에도 축열 매체 속의 공기를 자동배출하는 기능은 마련되어 있으나, 그 축열매체의 소진을 미리 감지하여 자동 보충할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않기 때문에 보일러를 자주 점검해야 하는 단점이 있었다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 새로 안출한 것으로, 고안의 주된 목적은 급탕 저장탱크 등을 배제하여 비교적 간단하게 하여 설치 공간의 구애를 받지 않도록 하며, 일조량이 미약할 경우의 보조 가열수단을 3방향 밸브를 이용하여 보다 효율적으로 운용 가능하게 하는데 있다.

그 외에 축열매체의 소진을 미리 감지하고 자동 보충할 수 있는 수단을 구비하여 안전성을 향상시킬 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있는 것이다.

도 1은 본 고안의 전체 구성을 보인 배관도.

도 2는 본 고안의 난방싸이클 작동상태를 보인 배관도.

도 3은 본 고안에 급탕싸이클 작동상태를 보인 배관도.

도 4는 본 고안의 메인 콘트롤러 연결 상태를 보인 개략도

도 5는 본 고안의 실내 온도조절기의 기능을 보인 정면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100 : 축열탱크 101 : 급탕용 온도센서

102 : 축열조 온도센서 103 : 난방가능 온도센서

110 : 물 자동공급수단 111 : 수위감지센서

200 : 축열수단 210 : 열교환기

211 : 공급라인 212 : 회수라인

213 : 공기 분리관 214 : 자연대류 방지관

220 : 집열기 230 : 순환펌프

240 : 공기분리탱크 250 : 축열매체 공급탱크

251 : 수위감지센서1 252 : 자동개폐밸브

253 : 열매체 수위조절구 261 : 집열기 온도감지센서

262 : 저온감지센서 300 : 급탕수단

310 : 급탕코일 311 : 급수관

312 : 온수관 313 : 급탕토출밸브

320 : 삼방전자밸브1 330 : 보조급탕코일

340 : 순환펌프 350 : 물흐름 스위치

360 : 전자급수밸브 400 : 난방수단

410 : 난방공급헤더 420 : 난방파이프

421 : 난방회수관 422 : 난방공급수관

430 : 삼방전자밸브2 500 : 보조가열보일러

510 : 가열수단 511 : 보조온도센서

600 : 메인 콘트롤러 700 : 실내온도 조절기

710 : 태양열 축열표시 711 : 태양열의 온도눈금

712 : 온수온도 표시판 713 : 환수온도 표시판

714 : 집열기의 온도 표시판 720 : 난방온도 조절다이얼

721 : 난방온도 눈금 722 : 난방 가동확인 램프

730 : 보조난방 급탕조절다이얼 731 : 보조난방 급탕온도 눈금

732 : 보조열원 작동램프 733 : 이상확인 표시등

상기 목적하는 바를 달성하기 위한 본 고안의 특징적인 구성 수단은 물이 채워지는 축열탱크, 그리고 상기 축열탱크의 내부에 구비된 열교환기와, 이 열교환기로 축열매체를 순환시키기 위한 공급라인과 회수라인, 상기 공급라인 및 회수라인의 끝단에 구비하여 태양열을 받기 위한 태양열 집열기를 포함하는 축열수단, 그리고 상기 축열탱크의 내부에 구비된 급탕코일과, 이 급탕코일로 이어진 급수관과 온수관을 포함하는 급탕수단, 그리고 상기 축열탱크로부터 연결된 난방공급수관과 이 난방공급수관에 이어진 난방공급헤더와, 상기 난방공급헤더로부터 연결된 난방파이프와, 이 난방파이프로부터 다시 축열탱크로 이어지는 회수관을 포함하는 난방수단으로 이루어진 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템에 있어서, 상기한 축열탱크와 상기 난방파이프와 연결되는 상기 난방공급수관과 상기 난방회수관의 사이에 별도의 연료를 사용하는 보조가열보일러를 구비한 후, 상기한 급탕수단은 상기 급수관과 상기 온수관의 사이에 삼방전자밸브1을 이용하여 상기 급탕코일과 병렬로 연결되는 보조급탕코일을 구비하되, 이 보조급탕코일을 상기 보조가열보일러 속으로 연결하여 태양열을 얻지 못한 비상시 보조가열이 가능하도록 하고, 상기한 난방수단은 상기 난방공급수관과 상기 난방회수관의 사이에서 삼방전자밸브2를 이용하여 상기 보조가열보일러의 물을 순환시킬 수 있도록 연결하여 태양열을 얻지 못한 비상시 보조가열이 가능하도록 하며, 상기한 축열수단의 열교환기는 그 회수라인의 중단에 연결한 공기분리탱크와, 이 공기분리탱크와 연결하되, 축열매체 수위감지센서1와, 자동개폐밸브1를 구비하여 모자라는 축열매체를 수시로 공급하기 위한 축열매체 공급탱크를 구비한 것으로 하고, 상기한 삼방전자밸브1과 삼방전자밸브2는 상기 태양열 집열기에 근접된 축열용 온도센서1, 온도센서2와, 상기 축열탱크의 상단부에 구비된 급탕용 온도센서3과, 상기 보조가열보일러에 구비된 급탕용 온도센서4의 정보에 따라 작동되는 메인 콘트롤러의 지시에 따라 자동 개폐되도록 하는 것이다.

이때, 보조가열보일러는 전기연료, 가스연료, 석탄연료, 유류연료 중 어느 하나를 주 연료로 사용하는 가열수단을 구비한 것이며, 상기한 축열매체 공급탱크는 자동개폐밸브1를 개방하여 그 아래의 공기분리탱크로 축열매체를 보충시킬 수 있도록 하되, 상기 축열매체 수위감지센서의 감지 사항에 따라 메인 콘트롤러의 지시를 받아 개폐되는 자동개폐밸브1에 의해 공급되도록 하는 것이다.

이하 본 고안의 구성 및 작용을 첨부 도면에 따라서 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 전체 구성을 보인 배관도이고, 도 2는 본 고안의 난방 작동상태를 보인 배관도, 도 3은 본 고안에 급탕 작동상태를 보인 배관도이다.

먼저, 보일러의 전체적인 구성은 물이 채워지는 축열탱크(100)와, 태양열을 수집하는 축열수단(200)과, 더운 물을 공급하기 위한 급탕수단(300)과, 실내 난방을 위한 난방수단(400), 그리고 이들의 부속물로 구비된 각각의 온도센서와, 수위감지센서와, 자동밸브와, 펌프 등을 제어하기 위한 메인 콘트롤러(600)로 이루어 진다.

상기 축열수단(200)은 상기 축열탱크(100)의 내부에 구비된 열교환기(210)와, 이 열교환기로 축열매체를 순환시키기 위한 공급라인(211)과 회수라인(212), 그리고 상기 공급라인 및 회수라인의 끝단에 구비하여 태양열을 받기 위한 태양열 집열기(220)로 이루어 진다.

상기 태양열 집열기(220)로부터 연장되는 축열매체의 공급라인(211)이 축열탱크(100)의 내부에서 열교환기(210)를 형성하고, 이 열교환기(210)로부터 태양열집열기(220)로 연장되는 축열매체의 회수라인(212)에는 축열매체의 저장과 순환을 위한 공기분리탱크(240)와 순환펌프(230)가 설치되어 있으며, 상기 축열매체의 공급라인(211)과 회수라인(212)에는 집열기(220)측의 축열매체 온도와 열교환기(210)를 유동하고 나온 축열매체의 온도를 측정하는 고온감지센서(261)와 저온감지센서(262)가 각각 설치되어 있다.

집열기(220)측에 연결된 상기 공급라인(211)은 집열기(220)보다 높은 위치로 돌출되었다가 하부로 연장되는 데, 그 이유는 집열기(220)의 내부에 저장된 축열매체이 공급라인(211)측으로 낙하되는 것을 방지하여 그 상부에 빈 공간이 발생하지 않도록 하기 위한 것으로서, 공급라인(211)을 이와 같이 형성시키는 것만으로도 별도의 에어밸브를 설치할 필요성이 없게 되며, 상기 공기분리탱크(240)는 축열매체의 팽창과 수축을 흡수하고 열교환기(210)를 통과하여 나온 축열매체으로부터 에어를 자연적으로 분리 및 제거시킬 수 있다.

그리고 상기한 축열매체 공급탱크(250)의 위에는 축열매체 공급탱크(250)가 구비되어 있어서 소진되는 축열매체를 보충할 수 있다. 즉, 축열수단(200)에서 자연 손실되는 축열매체를 보충시키기 위한 것으로, 축열매체 수위감지센서1(251)와, 자동개폐밸브1(252)를 구비하여 모자라는 축열매체를 수시로 공급받게 되어 있으며, 상기한 수위감지센서1(251)와 자동개폐밸브1(252)와 메인 콘트롤러(600)와 연결된다.

한편, 상기 급탕수단(300)은 상기 축열탱크(100)의 내부에 구비된 급탕코일(310)과, 이 급탕코일(310)로 이어진 급수관(311)과 온수관(312)을 포함하여 이루어지고, 상기 난방수단(400)은 상기 축열탱크(100)로부터 연결된 난방공급수관(422)과 이 난방공급수관(422)에 이어진 난방공급헤더(410)와, 상기 난방공급헤더로부터 연결된 난방파이프(420)와, 이 난방파이프로부터 다시 축열탱크로 이어지는 회수관(421)을 포함하여 이루어 진다.

그리고 본 고안에서는 상기한 축열탱크(100)의 일측에 보조가열보일러(500)를 구비하여 태양열을 공급받지 못하는 비상시에 급탕수단(300)과 난방수단(400)의 보조 가열수단이 되도록 한다.

이때의 보조가열보일러(500)는 전기연료, 가스연료, 석탄연료, 유류연료 중 어느 하나를 주 연료로 사용하는 버너 등의 가열수단(510)으로 가열된다.

따라서 상기 급탕수단(300)은 상기 급수관(311)과 상기 온수관(312)의 사이에 삼방전자밸브1(320)을 이용하여 상기 급탕코일(310)과 병렬로 연결되는 보조급탕코일(330)을 구비하되, 이 보조급탕코일(330)을 상기 보조가열보일러(500) 속으로 연결하여 구성하고, 상기 난방수단(400)은 상기 난방공급수관(422)과 상기 난방회수관(421)의 사이에서 삼방전자밸브2(430)를 이용하여 상기 보조가열보일러(500)의 물을 순환시킬 수 있도록 연결하여 구성하는 것이다.

상기한 메인 콘트롤러(600)는 도 4에서 보는 바와 같이 태양열 집열기의 고온감지센서(261)와 저온감지센서(262), 급탕용 온도센서(101), 난방용 온도센서(102), 축열탱크의 환수온도센서(103), 축열매체의 수위감지센서1(251), 보조온도센서(511)와 같은 센서들, 그리고 태양열 순환펌프(230), 난방수 순환펌프(340)와 같은 펌프들, 또 한, 축열매체 자동개폐밸브(252), 삼방전자밸브1(320), 삼방전자밸브2(430)들을 연결하여 시스템의 작동을 담당하도록 한다.

아울러 도 5에서 보는 바와 같은 실내 조절기(700)와 연결하여, 이 조절기(700)에서 다음과 같은 상황 판도과 조작을 할 수 있도록 한다.

즉, 도 5의 실내온도 조절기(700)는 태양열의 온도눈금(711)과, 축열조의 온수온도 표시부(712), 축열조의 환수온도 표시부(713), 태양열 집열기의 온도 표시부(714)를 포함하는 축열온도 표시부(710), 그리고 난방온도 눈금(721) 및 난방가동 확인램프(722)에 인접한 난방온도 조절다이얼(720), 그리고 보조난방 급탕온도눈금(731), 보조열원 작동램프(732), 이상작동 표시등(733)과 인접한 보조난방급탕 조절다이얼(730)로 이루어 진다.

도면 중 미 설명 부호 110은 보일러의 통상적인 물 자동급수수단이며, 111은 수위감지센서2이다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 고안의 작동상태를 설명한다.

먼저, 태양열 축열과정을 본다.

상기한 집열기(220)속에 내장된 열매체액은 태양으로부터 열을 흡수하면서 온도가 상승하고, 상승된 온도값은 집열기 온도감지 센서(261)에 의하여 메인 콘트롤러(600)에 전달되며, 메인 콘트롤러에서는 집열기의 온도값을 실내온도 조절기(700)로 보내어 실내온도 조절기에 부착되어 있는 집열기 온도표시판(714)에 표시하므로 실내에서 현재의 집열기 온도를 알수가 있다.

그리고 메인 콘트롤러(600)는 집열기 상부에 부착되어 있는 집열기 온도감지센서(261)의 온도값과 축열조(100) 하단부에 부착된 저온감지센서(262)에 온도값을 감지하여 축열조 하단부 저온감지센서(262)보다 높을 때에만 태양열 순환펌프(230)를 작동시고, 이 순환펌프는 공기 분리기(240)에 내장된 저온의 열매체를 집열기(220) 쪽으로 펌핑하여 밀어 올리므로 써 집열기 내부의 고온 열매체는 축열탱크(100) 옆에 부착되어 있는 자연대류 방지관(214)을 통하여 열교환 코일(210)을 거치면서 축열탱크(100)에 내장된 온수 열교환 가열, 전달하고 저온으로 변환된 열매체는 공기 분리기(240)에 내장된 공기 분리관(213)으로 토출하면서 저온의 열매체만이 공기분리기에 저장되고 분리된 공기는 상부공기 토출관(906)을 통하여 열매체 공급탱크(250) 상부로 분리, 토출된다.

이와 같은 작동으로 일몰시까지 진행하되, 저온감지센서(262)보다 집열기 온도감지센서(261)의 온도값이 높을 때가 되면 메인 콘트롤러(600)는 순환펌프(230)로 전원을 공급하여 펌프를 작동시키면서 축열수단 속에 내장된 열매체을 순환시키면서 태양으로부터 받은 에너지를 축열열 탱크(100)에 저장한다.

이 과정에서 공기분리기(240)에 내장된 열매체의 용량이 자연 손실, 축소되면 저수위 감지센서1(251)가 이를 감지하여 메인 콘트롤러(600)로 저수위 상태을 전달하면, 이 메인 콘트롤러가 열매체 공급탱크(250)에 부착되어있는 전자동밸브(252)로 전원을 공급하여 밸브가 개방시키므로 모자라는 양 만큼의 열매체액을 공기분리기(240) 내부로 공급한다.

또한 메인 콘트롤러(600)는 집열기 상단에 부착되어있는 집열기 온도 감지센서(261)에 온도값을 실내온도 조절기(700)에 집열기의 온도표시창(714)에 나타나게 하므로 실내에서 건물 옥상에 설치 되에있는 집열기 온도 상태를 한눈에 알수가 있다.

이와 마찬가지로 건축물안에 설치되어 있는 축열조(100)에 축열탱크 온도상태도 축열조 온도센서(102)에 의하여 실내온도 조절기(700)에 축열조 온도 표시창(712)에 표시되고 축열조(100)하단에 부착되어 있는 저온감지센서(262)의 온도값도 실내온도 조절기(700)에 의하여 축열조의 환수온도표시(713)에 표시되므로 집열기의 온도와 축열조의 열을 전달, 열교환하고 저온으로 떨어진 온도값을 실내에서 알수가 있으므로 시스템 작동을 한눈에 알수 있게된다.

또한, 집열기 온도감지센서(261)와 저온감지센서(262)에 의하여 태양열 순환펌프(230)가 작동할 때는 실내온도 조절기(700)에 부착되어 있는 태양열 축열표시부(710)에 표시되므로 축열되고 있는 상태와 정지 상태을 한눈에 알수가 있다.

또, 최초의 운전시 또는 열매체 점도 확인등으로 열매체을 확인하고자 할 때에는 공기분리기(240)에 부착되어 있는 열매체 수위조절구(253)을 개패하여 수위 및 점도등을 확인 할수있다.

다음은 상기와 같이 축열이 이루어진 상태에서 정상적인 태양열 난방작동을 설명한다.

실내 난방을 위하여 실내온도 조절기(700)에 부착되어 있는 난방온도 조절기(720)를 적정온도 난방 눈금표시(721)에 설정하면, 실내 온도조절기(700)는 그의 설정온도값을 메인 콘트롤러(600)로 보내고 메인 콘트롤러는 축열조에 부착되어 있는 난방가능 온도센서(103)에 의하여 온도값을 메인 콘트롤러로 보내고 메인 콘트롤러(600)는 난방가능 온도인 40℃ 이상으로 설정하여 놓은 설정값에 의하여 온도값이 40℃ 이상이 되었을 때 전원을 삼방전자밸브(430)로 공급하여 배관의 관로을 축열탱크(100)에서 난방 파이프(420)쪽으로 직통 개패하며, 이와 동시에 메인 콘트롤러는 전원을 순환펌프쪽으로 공급하여 난방순환펌프(340)가 작동되게 한다.

난방순환펌프(340)가 작동하면 축열탱크(100)에 축열된 고온수는 축열조(100) 상부에 고여 있는 고온수부터 열 대류에 의하여 순차적으로 난방공급헤더(410)를 지나 난방 파이프(420)를 거치도록 난방수단(400)에 열을 전달한다.

이 때는 정상적인 태양열 난방 상태이므로 순환펌프(340)를 지난 난방수가 삼방전자밸브(430)에서 축열탱크(100)쪽으로 순환하며, 이와 같이 축열탱크(100)로 순환하는 작동은 실내온도 조절기(700)의 난방온도 다이얼 눈금(721)에 설정하여 놓은 온도에 도달할 때까지 계속 순환하면서 난방한다.

또한, 난방순환펌프(340)가 작동될 때는 실내온도조절기(700)에 표시되어있는 난방, 가동, 확인 램프(722)에 난방순환펌프(340)의 작동여부가 표시 되므로 실내에서 난방의 작동, 상태를 한눈으로 알수가 있다.

또한 비정상 작동시 메인 콘트롤러(600)는 실내온도 조절기(700)로 비정상 상태를 전달하여 비정상 확인램프(733)의 점등되게 하므로 비정상 작동의 상태도 가능한 빨리 실내에서 알 수가있다.

다음은 태양열이 모자랄 때 사용하는 보조난방에 대하여 설명한다.

축열탱크(100)에 난방가능 온도센서(103)의 온도값이 메인 콘트롤러(600)로 전달되었을 때, 그 온도가 난방 불가능한 온도(40℃) 이하이면 기 설정된 온도값에 의하여 삼방전자밸브2(430)가 배관의 관로를 축열탱크(100)가 아닌 보조가열보일러(500)로 연결하고, 보조가열보일러(500)에서 다시 난방파이프(420) 쪽으로 순환하게 한다.

보조가열보일러(500)에 전원을 공급하여 가열수단(510)이 작동되면 보조온도센서(511)에 의하여 난방 가능한 온도(40℃) 이상으로 가열하고, 메인 콘트롤러(600)에서는 난방순환펌프(340)를 가동시켜 보조가열보일러(500)에 저장된 고온의 온수를 난방공급헤더(410), 난방파이프(420)로 이루어진 난방수단(400)에 열을 전달하여 난방하고, 이 후, 다시 보조가열보일러(500)의 난방코일(330)로 순환하도록 한다.

이와 같이 보조가열보일러(500)를 이용하여 난방을 하다가도 태양열이 충분하여 집열기(220)가 가열되면, 축열탱크(100) 내부의 수온이 난방 가능한 온도(40℃)로 되었을 때, 그 집열기의 온도감지센서(261)와 저온감지센서(262)가 그 정보를 메인 콘트롤러(600)로 전달하여 앞에서 설명한 바와 같은 정상적인 태양열 난방이 이루어 질 수 있도록 작동한다.

특히, 우천시나 혹한 등 고온의 난방이 필요할 때는 실내온도 조절기(700)에 부착되어 있는 보조급탕 난방온도 조절 다이얼(730)을 조작하여 보조가열보일러(500)까지 동시에 가동할 수 있다.

또 한, 태양열을 이용한 급탕작동을 설명한다.

급탕토출밸브(313)를 열면, 축열탱크(100)에 내장된 고온의 온수로 인하여 급탕코일(310)에 내장된 급수는 고온수로 가열되어 급탕수단(300)의 온수관(312)을 통하여 공급된다.

그리고 출탕된 온수의 양 만큼 급수관(311)을 통해 다시 급탕코일(310)로 유입되므로 냉수는 급탕온수에 해당하는 만큼 가열공급되는 것이다.

그리고 또, 급탕보조가열에 관하여 설명한다.

급탕용 온도센서(101)가 온도값을 파악하여 메인 콘트롤러(600)로 보내주면, 메인 콘트로러는 급탕용 온도센서(350)가 감지한 온도값이 기 설정하여 놓은 온도(약 35℃) 이하 일 때는 물 흐름 스위치가 ON 시키므로 보조가열보일러(500)의 모든 전원을 통전하고, 축열탱크(100) 안에 내장된 급탕코일(310)의 관로를 차단하는 한편, 배관의 관로를 보조가열보일러(500) 쪽으로 개방하고 가열수단(510)을 가동한다.

가열수단(510)에 의해서 가열된 온도는 보조온도센서(511)에 의해서 측정되며, 적절한 온도일 때 급탕토출밸브(313)로 보내진다. 이때도 가열된 물이 급탕토출밸브(313)를 통해 배출되는 만큼 급수관(311)을 통해서 들어오는 냉수가 보조급탕코일(330)로 보내져 순환하도록 되어 있다.

이 후, 다시 태양열이 충분하여 축열탱크(100)의 온도가 상승하면 급탕용 온도센서(101)가 이를 감지하게 되고, 축열조의 온도가 기 설정온도(35℃) 이상이면 메인 콘트롤러(600)가 물흐름 스위치(350)의 전원을 차단하므로 보조가열보일러(500)의 전원은 차단되고 다시 순수한 태양열급탕시스템으로 전환된다.

때에 따라서, 우천시나 고온의 급탕이 필요할 때는 보조가열보일러(500)를 강제로 구동시킬 수 있으며, 이때는 기 설정된 온도(35℃)를 무시하고 순간 고온으로 가열수단(510)을 가동하여 보조온도센서(511)의 감지하에 고온으로 급탕하게 된다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 고안은 축열탱크의 일측에 연료를 사용하는 가열수단으로써 가열할 수 있는 보조가열보일러를 구비하였기 때문에 일조량이 좋지 않아 태양열을 얻을 수 없을 때, 급탕수단 및 난방수단을 이용할 수 있다.

특히, 요구하는 급탕 및 난방온도의 70 ~ 90%까지 태양열로 미리 가열된 온수에다 10 ~ 30%에 해당하는 소량의 에너지만을 보조가열보일러로 가열하기 때문에 그 부족한 열원을 신속하게 보충 할 수 있어 좋은 것이며, 더 나가서 보일러의 불필요한 가동과 그 가동에 따른 가열부하를 방지하여 에너지의 낭비를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

또 한편으로는 선 고안 특허에서와 달리 별도의 온수저장탱크, 급탕저장탱크 등을 생략할 수 있도록 간략히 하였기 때문에 공간을 넓게 차지하지 않을 뿐만 아니라 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

또 한, 축열수단의 공기분리탱크 위에 소진되는 축열매체를 자동공급할 수 있는 축열매체 공급수단을 구비하였기 때문에 축열매체의 증발로 인한 공기유입을 예방할 수 있고, 그에 따른 축열효과가 감소하는 것을 방지할 수 있어 좋은 것이다.

Claims (3)

1. 물이 채워지는 축열탱크(100), 그리고 상기 축열탱크(100)의 내부에 구비된 열교환기(210)와, 이 열교환기로 축열매체를 순환시키기 위한 공급라인(211)과 회수라인(212), 상기 공급라인 및 회수라인의 끝단에 구비하여 태양열을 받기 위한 태양열 집열기(220)를 포함하는 축열수단(200), 그리고 상기 축열탱크(100)의 내부에 구비된 급탕코일(310)과, 이 급탕코일(310)로 이어진 급수관(311)과 온수관(312)을 포함하는 급탕수단(300), 그리고 상기 축열탱크(100)로부터 연결된 난방공급수관(422)과 이 난방공급수관(422)에 이어진 난방공급헤더(410)와, 상기 난방공급헤더로부터 연결된 난방파이프(420)와, 이 난방파이프로부터 다시 축열탱크로 이어지는 회수관(421)을 포함하는 난방수단(400)으로 이루어진 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템에 있어서,

   상기한 축열탱크(100)와 상기 난방파이프(420)와 연결되는 상기 난방공급수관(422)과 상기 난방회수관(421)의 사이에 별도의 연료를 사용하는 보조가열보일러(500)를 구비한 후,

   상기한 급탕수단(300)은 상기 급수관(311)과 상기 온수관(312)의 사이에 삼방전자밸브1(320)을 이용하여 상기 급탕코일(310)과 병렬로 연결되는 보조급탕코일(330)을 구비하되, 이 보조급탕코일(330)을 상기 보조가열보일러(500) 속으로 연결하여 태양열을 얻지 못한 비상시 보조가열이 가능하도록 하고,

   상기한 난방수단(400)은 상기 난방공급수관(422)과 상기 난방회수관(421)의사이에서 삼방전자밸브2(430)를 이용하여 상기 보조가열보일러(500)의 물을 순환시킬 수 있도록 연결하여 태양열을 얻지 못한 비상시 보조가열이 가능하도록 하며,

   상기한 축열수단(200)의 열교환기(210)는 그 회수라인(212)의 중단에 연결한 공기분리탱크(240)와, 이 공기분리탱크와 연결하되, 축열매체 수위감지센서1(251)와, 자동개폐밸브1(252)를 구비하여 모자라는 축열매체를 수시로 공급하기 위한 축열매체 공급탱크(250)를 구비한 것으로 하고,

   상기한 태양열 집열기(220)에 근접된 고온감지센서(261) 및 저온감지센서(262)와, 상기 축열탱크(100)의 상단부에 구비된 급탕용 온도센서(101)와, 상기 보조가열보일러(500)에 구비된 보조온도센서(511)의 정보를 수집하고, 상기 삼방전자밸브1(320)과 삼방전자밸브2(430), 그리고 각각의 순환펌프(230)(340)와, 각각의 밸브(252)(360)를 작동시키는 메인 콘트롤러(600)와, 이 메인 콘트롤러(600)를 작동지시하면서 운전상태를 파악할 수 있는 실내온도조절기(700)를 포함하여 구성한 것을 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 보조가열보일러(500)는 전기연료, 가스연료, 석탄연료, 유류연료 중 어느 하나를 주 연료로 사용하는 가열수단(510)을 구비한 것으로 하여서 된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 축열매체 공급탱크(250)는 자동개폐밸브1(252)를 개방하여 그 아래의 공기분리탱크(240)로 축열매체를 보충시킬 수 있도록 하되, 상기 축열매체 수위감지센서1(251)의 감지 사항에 따라 메인 콘트롤러(600)의 지시를 받아 개폐되는 자동개폐밸브1(252)에 의해 공급되도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 난방 및 급탕용 보일러시스템.