KR20110091142A - 도로 노면을 이용한 태양열 집 열 장치와 축 열 저장 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로 노면을 구성하고 있는 콘크리트 및 아스콘 속에 강도가
높은 엑셀 파이프 등과 같은 온수 파이프를 매설하여 아스콘 표면에서
발생하는 복사열을 매립된 온수관을 통해 열 교환을 하여 단열 효과가
우수한 지층의 3M이하에 온수 저장탱크를 설치하여 5월~10월 약 6개월
동안 열 교환을 거처 축 열한 다음 축열 된 열에너지를 겨울철에 사용
할 수 있도록 하는 태양열 집 열 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 도로면을 구성하는 콘크리트 및 아스콘은 태양에서
방출하는 복사열을 잘 흡수하게 되므로 한여름 도로 표면은 불타
오르듯 이글거리며 100℃ 이상 고열이 발생한다; 야간에는 낮에
달구어진 지표면과 함께 대기권의 열대야 현상인 찜통 더위를 증가
시키는데 한몫을 하고 있다.
본 발명은 도로 노면에 불필요한 열을 집 열 하여 지층에 축열 하는 방식으로
종래의 태양열 집열판 설치비용에 비해 매우 경제적이며 축열 된 열에너지는
겨울철 도심지 도로 노면에 강제순환 펌프를 이용해 역 순환 시켜 도로의
결빙 방지에 유용하게 쓰일 수 있으며 고속도로에 설치 시 도로의 결빙 취약
지점에 축열 된 온수를 역 순환시켜 결빙 및 제설 효과를 얻을 수 있다.
또한 고속도로 노면에 설치 시에는 인근 농가의 난방용 온수 및 생활온수
공급,비닐하우스 또는 축사의 난방시설에 공급할 수 있는 방법이 제공된다.

Description

도로 노면을 이용한 태양열 집 열 장치와 축 열 저장{With the road surface and the solar thermal solar collector Thermal energy storage}

본 발명은 도로 노면 열 흡수층에서 집 열한 태양열 복사 열에너지를

축열 하는 방법에 관한 것이다.

종래에는 겨울철에 난방 및 생활온수를 사용하기 위해 전기에너지 또는

석화에너지를 주로 사용하고 있다.

저 탄소배출 운동; 석화에너지 고갈 등 천정부지로 상승하는 유가 문제와

지구 온난화로 인하여 많은 문제점과 숙제를 안고 있다.

종래의 태양열 집 열 판은 태양을 지향하여 설치를 하고 있다.

또한 설치 공간의 제약이 따르는 한편 설치비용 또한 고가임으로

대중화에 쉽게 접근하지 못하고 있는 실정이다.

종래에는 겨울철 결빙 방지의 수단으로 15℃ 안팎인 지하수를 이용하여

수온을 높이기 위한 목적으로 전기 에너지를 이용해 30℃ 이상으로 수온을

높여 결빙방지에 대한 수단을 들고 있다. 이 또한 많은 전기 에너지가

소비되며 이산화탄소 배출을 피할 수 없다.

본 발명은 태양열 집 열 장치를 설치하는데 있어서 매우 경제적이며 고용량 집 열

및 대용량 축열을 하는데 용이하며 토지이용 효율 및 공간이용 효율을 높일

수 있으며 일반도로 및 고속도로 노면을 활용하여 태양열 에너지이용을 확대

보급하여 대중화시켜 겨울철 난방비용을 획기적으로 줄이고 저 탄소

배출 운동을 실천함에 있어 국익에 큰 도움이 예상된다.

본 발명의 집 열 장치를 설치할 때 기존 도로 노면을 파헤치지 않고

너비 30mm x 깊이 50mm 정도를 절개하여 온수파이프를 매설하는 방법으로

집 열 면 설치 비용이 매우 경제적이다.

종래의 태양열 온수탱크는 800ℓ~ 1톤 미만으로 1세대의 온수공급에 만족하지

못하고 석화에너지 또는 전기에너지를 병행하여 사용하고 있다.

본 발명과 같이 종래의 태양열 집 열 판을 대체하여 도로 노면을 활용하면

적게는 수백 톤에서 수백만 톤 이상의 온수를 집 열 할 수 있다.

기존 태양열 집 열 판은 그 설치비용이 매우 고가임으로 설치면적 또한

제한적이며 많은 양의 집 열을 기대할 수 없다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 저가의 집열판 설치와 대용량의

열에너지를 집 열 하는 방법이 요구된다.

인류의 문명 발달과 함께 무분별한 탄소 배출로 인하여 지구의 온난화로

생태계 변화 및 이상 기온 현상 등 심각한 문제에 직면하고 있다.

이러한 문제를 해결하고자 전 세계적으로 저 탄소 배출이 요구되며

인류가 지구에 존재하는 한 이를 실천해야 할 책임과 의무가 있다 할 것이다.

자연 친화적이고 무한청정 에너지인 태양열 에너지를 효율적으로

대량 축열 하여 경제적인 태양열 에너지를 대중화 보급하는 데 있다.

본 발명은 고속도로에 수 킬로미터에서 수십 킬로미터로 구간별 노면을

활용하여 집 열 하여 대규모 축열 탱크 즉 인공 온천수를 건설하고 물

공급은 지하수 또는 인근 하천 및 강물을 송수관을 통하여 공급한다.

불순물 제거를 위해 정수 과정을 통해 축열 탱크에 공급한다.

상기와 같이 본 발명에 따르면 종래의 태양열 집 열 판이 아닌 콘크리트

및 아스콘으로 입혀진 도로 노면은 태양열 흡수층으로 상기 열 흡수층

표면 하부 50mm정도의 깊이에 특정 간격을 주고 온수관을 매립하여

집 열 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 강권은 축열 된 열에너지를 손실 없이 보 열 상태를 유지하는데

있다. 지층의 3M 이하에서는 항상 12℃~15℃도 정도의 지열을 유지하고 있다.

매립된 온수탱크의 보온을 위해 온수탱크 외벽 전체에 보온 효과가

우수한 우레탄 폼 및 스티로폼 또는 왕겨 등으로 단열 를 실시하며 축열 된

열 에너지가 단열재를 통과해 나온다 해도 지면 쪽의 단열재까지 도달하는

열은 15℃ 미만임으로 지열이 12℃~15℃ 임을 감안해 볼 때 완벽한 보온효과를

가져올 수 있다.

위와 같이 태양열을 집 열 하여 얻어 축열 된 열에너지를 단열 및 보온

효과가 우수한 지하에 대용량의 온수탱크를 매립하여 축열 하는 것을

특징으로 한다.

겨울철 도로노면의 결빙 취약지점에 설치하여 노면의 결빙을 방지

할 수 있으며 온도 및 습도 센서를 이용해 자동으로 눈이 적설

되기 전에 녹여 제거하는 것을 특징으로 한다.

도로 노면의 균열 및 파손이 우려되는 취약 지점에는 압력과 충격에 강하고

열 전도성이 우수한 재질로 강화플라스틱,아연,동,철,주물 등으로(도 3)

슬림형(Slim Type) 태양 열 집 열 패널을 도로 노면에 설치할 수 있다.

본 발명은 빈번한 도로 유지보수 지역을 제외한 전 국토의 도로 노면에

설치할 수 있어 방대한 집 열을 하는데 용이하다.

노면의 불필요한 열을 집 열 하여 별도의 집 열 판을 설치할 필요가 없어

매우 경제적이며 고용량 집 열 및 대용량 축열 장치를 통해 다세대주택

또는 고층 건축물의 집중난방에 필요한 온수를 공급하여 겨울철 난방

비용을 해결하는 과 동시에 태양에너지 활용을 대중화하여 석화에너지

소비를 억제하여 탄소 배출량을 줄이는데 효과가 있다.

태양열 에너지를 집 열 하는 데 있어 저가의 비용으로 집 열 할 수 있으며

토지이용 효율 및 공간이용효율 효과를 얻을 수 있다.

겨울철 농가의 비닐하우스 및 축사의 난방시설에 온수를 공급해

재배 농산물의 생산 원가절감을 가져올 수 있다.

겨울철 도로 노면의 결빙 방지를 위한 종래의 실시 예는 모래 또는

염화칼슘을 도로에 뿌려 방지하고 있다.

이 또한 많은 비용과 환경오염 및 차량을 부식시켜 보이지않는

경제 손실을 불러오고 있다.

본 발명을 근거로 하여 축열 저장된 온수를 강제 역 순환 시킴으로 서

위와 같은 도로 결빙 문제점을 해결할 수 있다.

또한 우기인 여름철에 하천으로 흘러가는 물을 저장탱크에 저장하여

온수로 데워진 물을 저온 건조한 겨울철에 공급함에 있어 난방비 절감

및 물부족 현상을 방지하는 효과를 가져 올 수 있다.

도 1은 도로 노면의 태양열 집 열 장치 평면도;
도 2는 축열 저장탱크의 단면도;
도 3은 도로 노면의 균열 및 파손 취약지점에 설치하는 집 열 장치의 간략도;

본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게

실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대한 도면을 첨부하고 도면에

대한 상세 설명을 하기 위해 도면에 부호를 붙였다.

그러면, 본 발명의 실시 예에 따른 도로 노면을 이용한 태양열 집 열

장치와 축열 장치에 대한 도 1 또는 도 2 을 참고로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도로 노면을 이용한 태양열 집 열

장치에 대한 평면 도이다.

(01)도로 노면을 구성하고 있는 콘크리트 또는 아스콘의 태양열 흡수층;

(02)콘크리트 또는 아스콘의 태양열 흡수층에 매립된 온수관;

도 2는 축열 장치에 관한 온수 축열 탱크의 내부 단면 도이고 노면으로부터

집 열 된 온수를 축열 하는 방법으로 지층 저장탱크의 구조는 다음과 같다.

(03)기초 골격으로 콘크리트 옹벽으로 구성;

(04)단열층으로 축열 된 온수를 보온한다;

(05)온수탱크 내부를 지탱하는 콘크리트 골격;

(06)스테인레스 또는 강화플라스틱 패널과 같은 방수기능을 같은 온수를

저장하는 물 탱크로 구성;

(07)온수 탱크의 내부 공간;

(08)집 열 된 온수를 저장하기 위해 순환 펌프를 구동 위한 온도센서;

(09)저장탱크 내의 침전물 관측을 위한 카메라 렌즈와 조명장치;

(10)고 온수 층의 온도검출 센서;

(11)온수 공급 관;

(12)저장탱크의 청소 및 유지 보수를 위한 출입구;

(13)원수 및 온수 공급 시 저장 탱크 내의 공기압을 유지하도록 하는 공기 통로;

(14)저 온수 층의 물을 집 열 관으로 공급하는 순환펌프;

(15)저 온수 공급 관;

(16)데워진 온수를 저장탱크에 공급하기 위한 온수관;

(17)원수 급수관;

(18)저장 탱크가 담수하고 있는 물의 량을 검출하기 위한 수압계;

(19)온수탱크의 온수를 선택적으로 공급하기 위한 밸브;

[도 1]
01. 도로 노면 아스콘(집 열면)
02. 매립된 온수 파이프
[도 2]
03. 기초 골격을 이루는 온수 탱크 외벽;
04. 단열재(우레탄 폼,스티로폼);
05. 온수탱크 내부 벽;
06. 온수탱크 내부 마감재(스테인레스,강화플라스틱)방수;
07. 온수탱크 내부 공간;
08. 저 온수 층 온도센서;
09. 카메라 렌즈 및 조명장치;
10. 고 온수 층 온도센서;
11. 온수 공급 관;
12. 출입구 및 단열재(청소 및 유지보수);
13. 온수탱크 공기압 유지(공기통로);
14. 집 열 된 온수 순환펌프;
15. 집 열 부 저 온수공급 파이프
16. 온수 집열관
17. 원수공급 송수관
18. 수압 게이지
19. 온수 공급밸브

Claims (3)

1. 도로 노면을 이용한 태양열 집 열 장치와 도로 노면에 파이프를
   매설하여 집 열 하는 것을 특징으로 하는 태양열 집 열 장치.
   
2. 청구 항 1에 있어서 집 열 된 태양열 에너지를 단열 및 보온효과가 우수한
   지층에 축열 하는 것을 특징으로 하는 온수 축열장치.
   
3. 청구 항 2에 있어서 축열 된 온수 열에너지를 강제 역 순환시켜 온도 및
   습도 센서를 이용하여 도로의 결빙 및 적설을 미연 에 방지를 하는 것을
   특징으로 한다.

Images