KR20110078024A - 태양광모듈의 냉각시스템 - Google Patents

태양광모듈의 냉각시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 냉각라인이 병렬로 구성되어 그 중 어느 하나에 파손이 발생하더라도 파손된 냉각라인을 제외한 나머지 냉각라인만으로 태양전지의 냉각을 할 수 있고, 겨울철에는 냉각수를 배출한 후 부동액으로 냉각라인을 채워둠으로써 동파를 방지할 수 있도록 하는 태양광모듈의 냉각시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 태양광모듈의 냉각시스템은, 태양전지가 복수의 행과 열을 갖도록 대략 바둑판 형태로 배열된 태양광모듈의 냉각시스템으로서, 상기 태양전지의 행 또는 열 중 하나를 기준으로 각 행 또는 각 열의 사이 또는 외측에 설치된 주공급관과 주배출관; 및 상기 각 태양전지의 배면에 일정간격으로 병렬 설치된 복수의 냉각라인, 상기 냉각라인의 일측단과 연통되어 상기 주공급관에 배관연결되는 적어도 하나의 공급포트, 상기 냉각라인의 타측단에 연통되어 상기 주배출관에 배관연결되는 적어도 하나의 배출포트를 포함하는 냉매파이프;를 포함하여 구성된다.
태양광모듈, 태양전지, 냉각, 공급포트, 배출포트

Description

태양광모듈의 냉각시스템{Cooling system for photovoltaic module}
본 발명은 태양광모듈의 냉각시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 태양전지를 냉각시켜 일정한 온도로 유지할 수 있고, 유지보수비용이 저렴하며, 겨울철 동파를 방지할 수 있도록 하는 태양광모듈의 냉각시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 발전기의 도움 없이 태양전지를 이용하여 태양 빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 발전방식이다.
태양광 발전의 발전원리는 광기전력 효과(Photovoltaic effect)를 이용한다.
광기전력 효과란, 반도체의 p-n접합부나 정류작용이 있는 금속과 반도체의 경계면에 태양 빛이 입사될 시 반도체 중에 만들어진 전자와 정공이 접촉전위차 때문에 분리되어 양쪽 물질에서 서로 다른 종류의 전기가 나타나는 '광기전력'이 발생하는 현상을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 광기전력은 온도에 반비례하는데, 이러한 이유로 태양광 발전량은 계절별 집광량과 평균온도에 따라 변동성을 갖는다.
예컨대, 태양광 집광량이 최대인 여름철에 과다한 태양 열로 인하여 태양광모듈이 과열되어 최대 발전량 대비 20~30%의 발전효율 저하가 발생하며, 태양광 발전량은 집광량이 많은 여름철보다는 봄, 가을에 최고치를 갖는다.
상술한 바와 같이, 여름철에 과다한 태양 열로 인한 태양전지의 온도상승 때문에 태양광 발전량이 저하되는 문제점이 있다.
도 2는 종래의 태양에너지 복합이용장치를 도시한 시스템 구성도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 공개특허 제2004-0081816호에 기재된 '태양에너지 복합이용장치'는 태양광의 조사에 따른 내부 분자의 활발한 운동과 내장된 자석의 극성에 의해 플러스(+)와 마이너스(-)로 분극화된 분자들에 의한 전위차를 전원으로 이용하도록 구성된 태양전지판(11), 상기 태양전지판(11)의 배면에 밀착 설치되며, 태양전지판으로부터의 열을 전도 받아 대기중에 방출함으로써 태양전지판(11)을 냉각시키기 위한 방열판(12), 상기 태양전지판(11)의 배면에 밀착 설치되며, 그 내부에는 냉수가 유동하여 태양전지판(11)과 열교환함으로써 태양전지판(11)을 냉각시키기 위한 방열관(13), 및 상기 방열관(13)과 연결되어 방열관(13)에 냉수를 공급하는 물탱크(14)를 포함하여 구성된 구조이다.
그러나 상술한 바와 같은 종래의 태양에너지 복합이용장치는, 태양전지판(11)의 배면에 설치된 방열관(13)이 하나의 관으로 "S" 자형으로 절곡된 형태이므로, 방열관(13) 중 임의 위치에서 파손이 발생한 경우에 방열관(13) 전체를 교체해야 하기 때문에 유지비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 겨울철에는 냉각이 불필요하기 때문에 방열관(13)에 냉수가 순환하지 않고 채워진 상태로 유지되어 방열관(13)이 동파되는 문제점이 있었다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 복수의 냉각라인이 병렬로 구성되어 그 중 어느 하나에 파손이 발생하더라도 파손된 냉각라인을 제외한 나머지 냉각라인만으로 태양전지의 냉각을 할 수 있고, 겨울철에는 부동액탱크의 부동액으로 각 요소를 채워 동파를 방지할 수 있는 태양광모듈의 냉각시스템을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 태양광모듈의 냉각시스템은, 태양전지가 복수의 행과 열을 갖도록 대략 바둑판 형태로 배열된 태양광모듈의 냉각시스템으로서, 상기 태양전지의 행 또는 열 중 하나를 기준으로 각 행 또는 각 열의 사이 또는 외측에 설치된 주공급관과 주배출관; 및 상기 각 태양전지의 배면에 일정간격으로 병렬 설치된 복수의 냉각라인, 상기 냉각라인의 일측단과 연통되어 상기 주공급관에 배관연결되는 적어도 하나의 공급포트, 상기 냉각라인의 타측단에 연통되어 상기 주배출관에 배관연결되는 적어도 하나의 배출포트를 포함하는 냉매파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 공급포트, 냉각라인 및 배출포트가 동일한 내경을 갖도록 형성되되, 상기 배출포트의 갯수가 상기 공급포트의 갯수보다 많도록 형성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상기 공급포트는 상기 주공급관에 배관연결된 하나의 단일포트로서 상기 복수의 냉각라인으로 분기 연결되며, 상기 배출포트는 상기 주배출 관에 배관연결되는 각 냉각라인의 배출단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 태양전지의 배면에 면접촉하도록 구비된 열전도판;을 더 포함하여 구성되고, 상기 냉매파이프는 상기 열전도판의 배면에 구비된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상기 냉매파이프를 감싼 상태로 상기 열전도판의 배면에 구비된 보호판;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 공급포트 및 배출포트는, 상기 배출포트 내의 냉각수 유속이 상기 공급포트 내의 냉각수 유속보다 느리도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 태양광모듈의 냉각시스템은, 냉매공급을 위한 주공급관, 냉매배출을 위한 주배출관, 상기 주공급관과 주배출관에 각각 연통되며, 태양광모듈을 이루는 각 태양전지의 배면에 설치되는 냉매파이프를 포함하는 태양광모듈의 냉각시스템으로서, 상기 주공급관과 상기 주배출관에 병렬 구조로 각각 배관연결된 냉각수탱크와 부동액탱크; 상기 냉각수탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 냉각수밸브; 상기 부동액탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 부동액밸브; 상기 주공급관에 구비되어 상기 냉각수밸브 및 부동액밸브의 개폐에 따라 냉각수 또는 부동액을 순환시키는 순환펌프; 상기 주배출관에 연통되어 배출밸브가 구비된 배수파이프; 및 상기 냉매를 냉각하기 위해 상기 주배출관 또는 냉각수탱크에 구비된 냉각수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 태양광모듈의 냉각시스템은, 태양전지가 복수의 행과 열로 대략 바둑판 형태로 배열된 태양광모듈의 냉각시스템으로서, 상기 태양전지의 행 또는 열 중 하나를 기준으로 각 행 또는 각 열 사이 또는 외측에 설치된 주공급관과 주배출관; 및 상기 각 태양전지의 배면에 일정간격으로 병렬 설치된 복수의 냉각라인, 상기 냉각라인의 일측단과 연통되어 상기 주공급관에 배관연결되는 적어도 하나의 공급포트, 상기 냉각라인의 타측단에 연통되어 상기 주배출관에 배관연결되는 적어도 하나의 배출포트를 포함하는 냉매파이프;를 포함하여 구성되되, 상기 주공급관과 상기 주배출관에 병렬 구조로 각각 배관연결된 냉각수탱크와 부동액탱크; 상기 냉각수탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 냉각수밸브; 상기 부동액탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 부동액밸브; 상기 주공급관에 구비되어 상기 냉각수밸브 및 부동액밸브의 개폐에 따라 냉각수 또는 부동액을 순환시키는 순환펌프; 상기 주배출관에 연통되어 배출밸브가 구비된 배수파이프; 및 상기 냉매를 냉각하기 위해 상기 주배출관 또는 냉각수탱크에 구비된 냉각수단;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 태양전지의 배면에 일정간격으로 복수의 냉각라인을 병렬 설치함에 따라 그 중 어느 하나의 냉각라인에 파손이 발생하더라도 파손된 냉각라인을 제외한 나머지 냉각라인만으로 태양전지의 냉각을 할 수 있으므로, 전체 라인을 교체 수리하는 구조에 비해 유지보수비용이 적게 드는 효과가 있다.
또한, 냉각수탱크와 부동액탱크를 병렬구조로 구비하여, 겨울철에는 부동액탱크의 부동액으로 냉각라인을 채워 동파를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 태양광모듈의 냉각시스템의 전체적인 구성은, 크게, 주공급관과 주배출관, 냉매파이프, 열전도판, 보호판, 냉각수탱크, 부동액탱크, 순환펌프, 배수파이프, 냉각수단을 포함하여 이루어진다.
한편, 제1실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템은, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 크게, 주공급관(110)과 주배출관(120), 냉매파이프(200), 열전도판(300), 보호판(400), 냉각수탱크(510), 순환펌프(600), 냉각수단(800)을 포함하여 이루어진다.
제1실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템은 냉각수탱크(510)의 냉각수를 순환시켜 태양전지(SC)를 냉각시키게 된다.
상기 냉각수탱크(510) 내의 냉각수가 상기 순환펌프(600)의 펌핑에 의해 상기 주공급관(110)으로 공급된다.
상기 주공급관(110)으로 공급된 냉각수는 상기 냉매파이프(200)를 순환한 후 상기 주배출관(120)으로 배출된다.
상기 주배출관(120)으로 배출된 냉각수는 상기 냉각수탱크(510)로 복귀된다.
상기 주배출관(120) 또는 냉각수탱크(510)에는 상기 주공급관(110)과 주배출관(120), 냉매파이프(200), 냉각수탱크(510)를 순환하는 냉각수를 냉각하기 위한 냉각수단(800)이 구비된다.
제1실시예에 따른 태양광모듈은, 도 3에 도시된 바와 같이, 태양전지(SC)가 복수의 행과 열을 갖도록 대략 바둑판 형태로 배열되어 있다.
상기 주공급관(110)과 주배출관(120)은 상기 태양전지(SC)의 행 또는 열 중 어느 하나를 기준으로 각 행 또는 열의 사이에 설치되거나 외곽에 설치된다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 태양전지(SC)로 이루어진 태양광모듈 중 하측의 5개로 이루어진 태양전지(SC)를 제1열이라하고, 중앙측의 5개로 이루어진 태양전지(SC)를 제2열이라 하며, 상측의 5개로 이루어진 태양전지(SC)를 제3열이라 할 경우에, 제1열의 외측, 제1열과 제2열 사이, 제2열과 제3열 사이, 제3열의 외측에 나란하게 주공급관(110)과 주배출관(120)이 설치된다.
즉, 제1열의 외측에는 주공급관(110)이 설치되고, 제1열과 제2열 사이에는 주배출관(120)이 설치되며, 제2열과 제3열 사이에는 주공급관(110)이 설치되고, 제3열의 외측에는 주배출관(120)이 설치된다.
한편, 각 행 또는 열의 사이나 외곽에는 하나 이상의 주공급관(110)과 주배출관(120)이 설치될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지(SC)의 배면에 면접촉하여 열전도판(300)이 구비된다.
상기 열전도판(300)은 후술하게 될 냉매파이프(200)의 냉각라인(210)을 순환하는 냉각수가 효과적인 열교환을 이룰 수 있도록 태양전지(SC)의 열을 냉매파이프(200)로 전달하는 기능을 한다.
상기 태양전지(SC)의 배면에 면접촉하도록 구비된 열전도판(300)의 배면에는 냉각라인(210), 공급포트(220), 배출포트(230)를 포함하는 냉매파이프(200)가 설치된다.
상기 냉각라인(210)은 상기 열전도판(300)의 배면에 일정간격으로 복수개가 병렬 설치된다.
상기 공급포트(220)는 상기 각 냉각라인(210)의 일측단과 연통되어 상기 주공급관(110)에 배관연결된다.
상기 배출포트(230)는 상기 각 냉각라인(210)의 타측단에 각각 연통되어 상기 주배출관(120)에 배관연결된다.
여기서, 상기 배출포트(230) 내의 냉각수 유속이 상기 공급포트(220) 내의 냉각수 유속보다 느리도록 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 상기 냉각라인(210)의 냉각수 공급측 부분의 유속보다 상기 냉각라인(210) 냉각수 배출측 부분의 유속이 느려지도록 하여 냉각라인(210)의 열교환 효과를 향상시키기 위함이다.
예를 들면, 상기 냉각라인(210), 공급포트(220) 및 배출포트(230)는 동일한 내경을 갖도록 형성되되, 상기 배출포트(230)의 갯수가 상기 공급포트(220)의 갯수보다 많도록 형성될 수 있다.
이러한 경우에 상기 배출포트(230)의 총 유로 단면적은 상기 공급포트(220)의 총 유로 단면적보다 크게 된다.
이에 따라 상기 냉각라인(210)의 냉각수 공급측 부분의 유속보다 상기 냉각라인(210) 냉각수 배출측 부분의 유속이 느려질 수 있게 된다.
구체적으로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공급포트(220)는 상기 주공급관(110)에 배관연결된 하나의 단일포트로서 상기 복수의 냉각라인(210)으로 분기 연결되며, 상기 배출포트(230)는 상기 주배출관(120)에 배관연결되는 각 냉각라인(210)의 배출단으로 구성될 수 있다.
상기 냉매파이프(200)는 5개의 냉각라인(210)이 병렬로 배열되어 있고, 상기 냉각라인(210)의 일측단과 연통되는 1개의 공급포트(220)가 형성되며, 상기 5개의 냉각라인(210)에 각각 연통되는 5개의 배출포트(230)가 형성될 수 있다.
상기 냉매파이프(200)의 구조에 따라 전체적인 연결구조에 대하여 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1열에 배열된 5개의 태양전지(SC)의 하측에 각각 1개의 공급포트(220)가 위치되어 상기 주공급관(110)에 배관연결된다. 상기 공급포트(220)와 연통되어 5개의 냉각라인(210)이 분기되어 병렬로 구성된다. 상기 각 냉각라인(210)에서 연결되어 5개의 배출포트(230)가 제1열에 배열된 5개의 태양전지(SC)의 상측에 위치된 상기 주배출관(120)에 배관연결된다.
또한, 제2열에 배열된 5개의 태양전지(SC)의 상측에 각각 1개의 공급포트(220)가 위치되어 상기 주공급관(110)에 배관연결된다. 상기 공급포트(220)와 연통되어 5개의 냉각라인(210)이 분기되어 병렬로 구성된다. 상기 각 냉각라인(210)에서 연결되어 5개의 배출포트(230)가 제2열에 배열된 5개의 태양전지(SC)의 하측 상기 주배출관(120)에 배관연결된다.
그리고 제3열에 배열된 5개의 태양전지(SC)의 하측에 각각 1개의 공급포트(220)가 위치되어 상기 주공급관(110)에 배관연결된다. 상기 공급포트(220)와 연통되어 5개의 냉각라인(210)이 분기되어 병열로 구성된다. 상기 각 냉각라인(210)에서 연결되어 5개의 배출포트(230)가 제3열에 배열된 5개의 태양전지(SC)의 상측에 위치된 상기 주배출관(120)에 배관연결된다.
상술한 바와 같이 구성된 냉매파이프(200)는 각 태양전지(SC)에 설치된 5개 의 냉각라인(210) 중 어느 하나가 파손되는 경우에, 나머지 냉각라인(210)만을 활용하여 냉각을 할 수 있다.
예를 들어, 파손된 냉각라인(210)의 파손부 양측(공급측 및 배출축)을 밀폐하여 사용하지 않도록 하고, 나머지 4개의 냉각라인(210)만을 활용하여 냉각을 할 수 있도록 하여 냉각라인(210)의 파손에 간편하게 대처할 수 있게 된다.
이때, 파손된 냉각라인(210)의 파손부 양측을 밀폐하는 것은, 도 6에 도시된 바와 같이, 용접으로 이뤄질 수 있으며, 이처럼 간단한 용접 작업으로 파손부 양측에 용접부를 형성하여 밀폐함에 따라 빠른시간 내에 대처할 수 있게 된다.
한편, 용접작업 시 밸브(v11, v12, v13, v14)를 선택적으로 개폐하여 냉각수의 순환을 차단한 후 용접작업을 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 냉매파이프(200)가 상기 열전도판(300)에 설치됨에 있어서, 상기 냉매파이프(200)의 내부를 순환하는 냉각수와 상기 열전도판(300)의 열교환 효과를 높이기 위해서는 공지의 방열핀, 금속 몰딩 등의 방법으로 상기 냉매파이프(200)와 상기 열전도판(300)의 접촉면적을 늘리는 것이 바람직하다.
상기 냉각수단(800)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주배출관(120)의 일측에 구비된 미세파이프(801)를 통과하는 냉각수에 바람을 불어주는 송풍팬(803)을 포함하는 라디에이터로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 라디에이터 이외에도, 도 4에 도시된 바와 같이, 증발기와 응축기를 이용하여 냉매가스의 기화 및 액화를 이용한 냉각파이프(805)가 냉각수 탱크(510) 내측 또는 외측에 설치되는 등 공지의 냉각장치 또는 냉각방법을 사용할 수 있음은 물론이다.(미설명 도면부호 807은 냉매가스 냉각수단)
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 냉매파이프(200)를 감싸도록 상기 열전도판(300)의 배면에 보호판(400)이 구비된다.
상기 보호판(400)은 상기 냉매파이프(200)를 감싸도록 구성되어, 외부의 충격에 의한 냉매파이프(200)의 파손을 방지하는 기능을 하며, 또한, 상기 냉매파이프(200)의 파손 시 상기 열전도판(300)으로부터 분리하여 상기 냉매파이프(200)를 수리할 수 있도록 한다.
제2실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템은, 크게, 주공급관(110)과 주배출관(120), 냉매파이프(200), 열전도판(300), 보호판(400), 냉각수탱크(510), 부동액탱크(520), 순환펌프(600), 배수파이프(700), 냉각수단(800)을 포함하여 이루어진다.
제2실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템은, 상기 냉각수탱크(510)의 냉각수가 순환하여 태양전지(SC)를 냉각시키는 모드와, 겨울철과 같이 온도가 낮은 시기에 냉각수의 순환 대신 상기 부동액탱크(520)의 부동액이 각 요소에 채워져 동파를 방지하는 모드가 있다.
상기 냉각수탱크(510)와 상기 부동액탱크(520)는, 도 8 및 도9에 도시된 바와 같이, 상기 주공급관(110)과 상기 주배출관(120)에 병렬구조로 각각 배관연결된다.
상기 냉각수탱크(510)의 입구측 및 출구측에는 각각 냉각수밸브(v1, v2)가 구비되며, 상기 부동액탱크(520)의 입구측 및 출구측에는 각각 부동액밸브(v3, v4)가 구비된다.
한편, 상기 주공급관(110)의 일측에 구비되어 상기 냉각수밸브(v1, v2) 및 부동액밸브(v3, v4)의 개폐에 따라 냉각수 또는 부동액을 순환시키도록 순환펌프(600)가 구비된다.
상기 주배출관(120)에 연통되어 배출밸브(v5)가 구비된 배수파이프(700)가 형성된다.
상술한 바와 같은 구성에 따른 냉각수 및 부동액의 흐름에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 냉각수를 순환하는 경우에 대하여 설명하도록 한다.
냉각수탱크(510)의 냉각수를 순환시키는 경우에는, 상기 냉각수밸브(v1, v2)는 개방되고, 상기 부동액밸브(v3, v4)는 폐쇄된 상태가 된다.
이에 따라 상기 순환펌프(600)에 의해 상기 냉각수탱크(510) 내의 냉각수가 상기 주공급관(110)으로 공급된다.
상기 주공급관(110)에 공급된 냉각수는 상기 냉매파이프(200)의 공급포트(220)를 통해 각각의 냉각라인(210)으로 공급되어 열교환이 이루어진다.
각 냉각라인(210)으로 공급되어 열교환이 이루어진 냉각수는 각 배출포트(230)를 통해 상기 주배출관(120)으로 배출된다.
주배출관(120)으로 배출된 냉각수는 냉각수단(800)에 의해 냉각된 후 냉각수탱크(510)로 복귀된다.
여기서, 상기 냉각수단(800)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 주배출관(120)의 일측에 구비된 미세파이프(801)를 통과하는 냉각수에 바람을 불어주는 송풍팬(803)을 포함하는 라디에이터로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 라디에이터 이외에도, 도 9에 도시된 바와 같이, 증발기와 응축기를 이용하여 냉매가스의 기화 및 액화를 이용한 냉각파이프(805)가 냉각수 탱크(510) 내측 또는 외측에 설치되는 등 공지의 냉각장치 또는 냉각방법을 사용할 수 있음은 물론이다.
냉각수탱크(510)의 냉각수는 겨울과 같이 온도가 낮은 기간을 제외한 봄, 여름, 가을에 사용하여, 태양전지(SC)의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
다음으로, 부동액을 채워두어 동파를 방지하는 경우에 대하여 설명하도록 한다.
한편, 여름철과 같이 태양전지(SC)의 냉각이 이뤄지는 경우에는 냉각수로 태양전지(SC)를 냉각시킴에 따라 필요시에 덥혀진 냉각수를 상기 배수파이프(700)를 개방하고 배출하여 외부에서 다양한 용도로 활용할 수 있지만(이때, 새로운 냉각수를 냉각수탱크(510)에 보충 공급하게 됨), 겨울철에도 물과 같이 어는 성질을 갖는 냉각수를 그대로 배관 내에 유지하게 되면 냉각수로 인한 동파가 발생할 수 있다.
따라서, 겨울철에는 물보다 어는점이 낮은 부동액을 활용하여 겨울철 냉각수가 얼어서 발생하는 동파의 위험으로부터 장치를 안전하게 유지하는 것이 필요하다.
부동액탱크(520)의 부동액을 각 요소에 채워주기 위해서, 부동액탱크(520)의 출구측 부동액밸브(v3) 및 상기 주배출관(120)에 연통된 배수파이프(700)의 배출밸브(v5)는 개방된 상태가 된다.
이와 동시에 부동액탱크(520)의 입구측 부동액밸브(v4) 및 상기 냉각수밸브(v1, v2)는 폐쇄된 상태가 된다.
이러한 상태에서 상기 순환펌프(600)에 의해 상기 부동액탱크(520) 내의 부동액이 상기 주공급관(110)으로 공급된다.
상기 주공급관(110)에 부동액이 공급됨에 따라 주공급관(110)을 채우고 있던 냉각수가 밀려나게 되어 상기 배수파이프(700)를 통해 냉각수가 외부로 배출된다.
즉, 상기 부동액이 상기 주공급관(110), 상기 공급포트(220), 상기 냉각라인(210), 상기 배출포트(230), 상기 주배출관(120)으로 순차적으로 공급됨에 따라 기존에 상기 주공급관(110), 상기 공급포트(220), 상기 냉각라인(210), 상기 배출포트(230), 상기 주배출관(120)에 채워져 있던 냉각수는 상기 배수파이프(700)를 통해 외부로 배출되는 것이다.
상기 배수파이프(700)로 상기 부동액의 배출이 시작되는 시점에서 상기 순환펌프(600)의 동작을 정지시키고, 부동액탱크(520)의 출구측 부동액밸브(v3) 및 상기 주배출관(120)에 연통된 배수파이프(700)의 배출밸브(v5)를 폐쇄하여 부동액이 순환하지 않고 상기 주공급관(110), 상기 공급포트(220), 상기 냉각라인(210), 상기 배출포트(230), 상기 주배출관(120)에 채워진 상태가 유지되도록 한다.
이처럼 부동액이 채워진 상태에서는 냉각수단(800)의 동작도 정지된다.
냉각수탱크(510)의 부동액은 겨울과 같이 온도가 낮은 기간에 냉각수를 대신하여 상기 주공급관(110), 상기 공급포트(220), 상기 냉각라인(210), 상기 배출포트(230), 상기 주배출관(120)에 채워져 있음으로써, 동파를 방지할 수 있게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 냉각수를 순환시키거나 부동액을 순환시킴에 있어서, 상기 냉각수밸브(v1, v2), 상기 부동액밸브(v3, v4), 상기 순환펌프(600), 상기 냉각수단(800)은 별도의 제어부를 통해 일괄적으로 자동제어할 수 있음은 물론 이다.
냉각수탱크(510) 또는 부동액탱크(520)에는 공지의 벤트관 등이 구비되어 내부의 냉각수 또는 부동액이 외부로 유출할 때 음(-)압이 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
도 1은 온도에 따른 태양광발전량을 도시한 그래프.
도 2는 종래의 태양에너지 복합이용장치를 도시한 시스템 구성도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템 중 냉각수단이 라디에이터로 구성된 것을 보여주는 시스템 구성도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템 중 냉각수단이 냉매가스를 이용한 장치로 구성된 것을 보여주는 시스템 구성도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템을 구성하는 태양전지 부분을 보여주는 사시도.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템을 구성하는 태양전지 부분을 보여주는 평면도.
도 7은 도 6의 A-A 단면도.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템 중 냉각수단이 라디에이터로 구성된 것을 보여주는 시스템 구성도.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광모듈의 냉각시스템 중 냉각수단이 냉매가스를 이용한 장치로 구성된 것을 보여주는 시스템 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110:주공급관 120:주배출관
200:냉매파이프 210:냉각라인
220:공급포트 230:배출포트
300:열전도판 400:보호판
510:냉각수탱크 520:부동액탱크
600:순환펌프 700:배수파이프
800:냉각수단 v1, v2:냉각수밸브
v3, v4:부동액밸브 SC:태양전지

Claims (8)

  1. 태양전지가 복수의 행과 열을 갖도록 대략 바둑판 형태로 배열된 태양광모듈의 냉각시스템으로서,
    상기 태양전지의 행 또는 열 중 하나를 기준으로 각 행 또는 각 열의 사이 또는 외측에 설치된 주공급관과 주배출관; 및
    상기 각 태양전지의 배면에 일정간격으로 병렬 설치된 복수의 냉각라인, 상기 냉각라인의 일측단과 연통되어 상기 주공급관에 배관연결되는 적어도 하나의 공급포트, 상기 냉각라인의 타측단에 연통되어 상기 주배출관에 배관연결되는 적어도 하나의 배출포트를 포함하는 냉매파이프;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급포트, 냉각라인 및 배출포트가 동일한 내경을 갖도록 형성되되, 상기 배출포트의 갯수가 상기 공급포트의 갯수보다 많도록 형성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공급포트는 상기 주공급관에 배관연결된 하나의 단일포트로서 상기 복 수의 냉각라인으로 분기 연결되며, 상기 배출포트는 상기 주배출관에 배관연결되는 각 냉각라인의 배출단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지의 배면에 면접촉하도록 구비된 열전도판;을 더 포함하여 구성되고, 상기 냉매파이프는 상기 열전도판의 배면에 구비된 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉매파이프를 감싼 상태로 상기 열전도판의 배면에 구비된 보호판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공급포트 및 배출포트는, 상기 배출포트 내의 냉각수 유속이 상기 공급포트 내의 냉각수 유속보다 느려지도록 형성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
  7. 냉매공급을 위한 주공급관, 냉매배출을 위한 주배출관, 상기 주공급관과 주배출관에 각각 연통되며, 태양광모듈을 이루는 각 태양전지의 배면에 설치되는 냉매파이프를 포함하는 태양광모듈의 냉각시스템으로서,
    상기 주공급관과 상기 주배출관에 병렬 구조로 각각 배관연결된 냉각수탱크와 부동액탱크;
    상기 냉각수탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 냉각수밸브;
    상기 부동액탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 부동액밸브;
    상기 주공급관에 구비되어 상기 냉각수밸브 및 부동액밸브의 개폐에 따라 냉각수 또는 부동액을 순환시키는 순환펌프;
    상기 주배출관에 연통되어 배출밸브가 구비된 배수파이프; 및
    상기 냉매를 냉각하기 위해 상기 주배출관 또는 냉각수탱크에 구비된 냉각수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
  8. 태양전지가 복수의 행과 열을 갖도록 대략 바둑판 형태로 배열된 태양광모듈의 냉각시스템으로서,
    상기 태양전지의 행 또는 열 중 하나를 기준으로 각 행 또는 각 열의 사이 또는 외측에 설치된 주공급관과 주배출관; 및
    상기 각 태양전지의 배면에 일정간격으로 병렬 설치된 복수의 냉각라인, 상기 냉각라인의 일측단과 연통되어 상기 주공급관에 배관연결되는 적어도 하나의 공급포트, 상기 냉각라인의 타측단에 연통되어 상기 주배출관에 배관연결되는 적어도 하나의 배출포트를 포함하는 냉매파이프;를 포함하여 구성되되,
    상기 주공급관과 상기 주배출관에 병렬 구조로 각각 배관연결된 냉각수탱크와 부동액탱크;
    상기 냉각수탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 냉각수밸브;
    상기 부동액탱크의 입구측 및 출구측에 구비된 부동액밸브;
    상기 주공급관에 구비되어 상기 냉각수밸브 및 부동액밸브의 개폐에 따라 냉각수 또는 부동액을 순환시키는 순환펌프;
    상기 주배출관에 연통되어 배출밸브가 구비된 배수파이프; 및
    상기 냉매를 냉각하기 위해 상기 주배출관 또는 냉각수탱크에 구비된 냉각수단;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 냉각시스템.
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