KR20120094298A - 태양광 열 복합 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 열 복합 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 일례는 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하고, 외부로부터 유입된 냉각수를 가열하여 배출하는 태양광 열 복합 모듈; 태양광 열 복합 모듈에서 가열된 냉각수를 이용하여 생산된 온수를 임시 저장하며, 온수의 온도를 감지하는 온도 센서가 내장된 온수 저장 탱크; 및 냉각수가 태양광 열 복합 모듈로 유입되도록 하되, 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 태양광 열 복합 모듈로 유입되는 냉각수의 유입 속도를 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 일례는 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하고, 외부로부터 유입된 냉각수를 가열하여 배출하는 태양광 열 복합 모듈; 태양광 열 복합 모듈에서 가열된 냉각수를 이용하여 생산된 온수를 임시 저장하며, 온수의 온도를 감지하는 온도 센서가 내장된 온수 저장 탱크; 및 냉각수가 태양광 열 복합 모듈로 유입되도록 하되, 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 태양광 열 복합 모듈로 유입되는 냉각수의 유입 속도를 제어하는 제어부;를 포함한다.
Description
본 발명은 태양광 열 복합 장치에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지면서, 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양광 발전 장치가 주목 받고 있다.
이러한 태양광 발전 장치는 원하는 출력을 얻기 위해 여러 개의 태양 전지가 직렬 또는 병렬로 연결된 후 패널(panel) 형태로 방수 처리된 형태의 태양 전지 모듈을 포함한다.
일반적으로, 태양 전지 모듈은 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 태양 전지 셀들이 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 배치되어 있으며, 외부로부터 입사되는 빛을 전기로 변환하는 기능을 한다.
이와 같은 태양 전지 모듈의 발전량은 태양 전지 셀들의 자체 광전 변환 효율에 의해서 영향을 받지만, 이외에도 외부 환경, 즉 일조량이나 기후 등에 의해서도 영향을 받는다.
한편, 최근 들어 전술한 태양 전지 모듈이 빛을 전기로 변환하는 과정에서 발생하는 열을 이용하여 온수를 생산하는 태양광 열 복합 모듈이 주목받고 있다.
이와 같은 태양광 열 복합 모듈은 전술한 태양 전지 모듈의 후면에서 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 이용하여 온수를 생산하는 냉각 장치가 부가되어 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하여 태양 전지 모듈의 광전 변환 효율을 상승시키며 온수도 함께 생산하므로 친환경 에너지 발전 장치로 더욱 주목받고 있다.
본 발명은 전기와 온수를 동시에 공급하는 태양광 열 복합 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 일례는 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하고, 외부로부터 유입된 냉각수를 가열하여 배출하는 태양광 열 복합 모듈; 태양광 열 복합 모듈에서 가열된 냉각수를 이용하여 생산된 온수를 임시 저장하며, 온수의 온도를 감지하는 온도 센서가 내장된 온수 저장 탱크; 및 냉각수가 태양광 열 복합 모듈로 유입되도록 하되, 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 태양광 열 복합 모듈로 유입되는 냉각수의 유입 속도를 제어하는 제어부;를 포함한다.
여기서, 온수 저장 탱크의 온수 온도가 미리 설정된 제 1 온도보다 높아지는 경우, 제어부는 냉각수의 유입 속도를 높일 수 있고, 온수 저장 탱크의 온수 온도가 미리 설정된 제 2 온도보다 낮아지는 경우, 제어부는 유입 속도를 낮추거나 냉각수의 유입을 차단할 수 있다.
또한, 태양광 열 복합 모듈은 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지 모듈; 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하는 열흡수판; 및 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 열흡수판의 열로 내부에 흐르는 냉각수를 가열하여 배출하는 냉각부;를 포함할 수 있다.
여기서, 태양광 열 복합 모듈은 냉각부의 후면에 배치되어 냉각부에서 흡수된 열이 외부로 누출되는 것을 방지하는 단열부;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 태양 전지 모듈은 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지; 태양 전지의 전면 입사면에 배치되는 전면 투명 기판; 태양 전지의 후면에 배치되는 후면 시트; 및 투명 기판과 태양 전지 사이 및 태양 전지와 후면 시트 사이에 충진 배치되어 외부로부터의 충격을 흡수하는 충진부;를 포함할 수 있다.
또한, 온수 저장 탱크는 태양광 열 복합 모듈에서 가열되어 배출되는 냉각수를 온수로 저장할 수 있다.
또한, 태양광 열 복합 장치는 태양광 열 복합 모듈과 온수 저장 탱크 사이에 배치되어, 태양광 열 복합 모듈에 의해 가열된 냉각수로부터 열을 흡수받아 온수를 배출하는 열교환부;를 더 포함하고, 온수 저장 탱크는 열교환부에서 배출되는 온수를 저장할 수 있다.
또한, 태양광 열 복합 장치는 온수 저장 탱크에서 배출되는 온수를 더 가열하는 보조 히터;를 더 포함하고, 보조 히터는 온수 저장 탱크의 온수 온도가 미리 설정된 제 3 온도보다 낮은 경우 온수 저장 탱크에서 배출되는 온수를 더 가열할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치는 온수 저장 탱크의 온수 온도에 따라 태양광 열 복합 모듈로 공급되는 냉각수의 유속을 조절함으로써, 태양광 열 복합 모듈의 효율을 양호한 상태로 유지하면서 아울러 사용자가 원하는 온도의 온수를 제공하는 효과가 있다.
도 1 는 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 열 복합 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 열 복합 모듈의 보다 구체적인 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 열 복합 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 열 복합 모듈의 보다 구체적인 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 “전체적”으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치는 태양광 열 복합 모듈(1), 온수 저장 탱크(2) 및 제어부(7)를 포함하고, 컨버터(3)를 더 포함할 수 있다.
태양광 열 복합 모듈(1)은 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하고, 외부로부터 유입된 냉각수를 가열하여 배출하는 기능을 한다. 이와 같은 태양광 열 복합 모듈(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 외부로부터 입사되는 빛을 전기로 변환하는 태양 전지 모듈(100)과 태양 전지 모듈(100)이 광전 변환을 수행하는 도중에 발생하는 열을 흡수하는 냉각 장치(200)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈(1)은 태양 전지 모듈(100), 냉각 장치(200), 전면 커버(300) 및 프레임(400)을 포함할 수 있다.
여기서, 전면 커버(300)는 태양 전지 모듈(100)을 외부로부터 보호하는 기능을 하며, 입사되는 빛의 광투과율이 최대가 되도록 하기 위하여 강도가 크고 투명한 강화 글래스(glass)가 사용될 수 있다. 이와 같은 전면 커버(300)는 도 3의 태양 전지 모듈(100)에 포함되는 전면 투명 기판으로 대체될 수도 있다.
여기서, 태양 전지 모듈(100)은 전술한 바와 같이 외부로부터 입사되는 빛을 전기로 변환하는 기능을 한다. 이와 같은 태양 전지 모듈(100)은 캡슐화(encapsulated)되어 냉각 장치(200)와 함께 프레임(400) 내에 안착될 수 있다. 이와 같은 태양 전지 모듈(100)은 내부에 빛을 전기로 변환하는 태양 전지가 내장되어 있어 전기를 생산할 수 있다.
이와 같은 태양 전지는 외부로부터 입사되는 빛에 의한 열과 빛을 전기로 변환하는 과정 중에 열을 발생하게 된다. 이와 같은 열이 발생될 경우 태양 전지 모듈(100)의 내부 온도가 상승하게 되어 태양 전지의 광전 변환 효율을 감소시키게 된다.
이를 보완하기 위해 본 발명에 따른 태양광 열 복합 모듈(1)은 태양 전지 모듈(100)의 후면에 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 냉각시켜 태양 전지 모듈(100)의 내부 온도를 낮추는 냉각 장치(200)를 추가적으로 더 배치하게 된다.
한편, 이와 같은 태양 전지 모듈(100)의 구조는 이후의 도 3에서 보다 구체적으로 설명한다.
냉각 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되며, 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 흡수함으로써 태양 전지 모듈(100)의 내부 온도를 낮추는 동시에 아울러 태양 전지 모듈(100)로부터 흡수한 열에 의해 가열된 냉각수를 이용하여 온수를 공급하는 온수 공급 장치로서의 기능을 하게 된다.
보다 구체적으로, 냉각 장치(200)의 유입구(4)로 냉각수가 유입되면, 냉각수는 태양 전지 모듈(100)의 열을 흡수하여 온수로 전환되어 배출구(5)로 배출될 수 있다. 이와 같은 냉각 장치(200)의 구조 및 냉각 장치(200)가 태양 전지 모듈(100)과 결합된 구조에 대해서는 도 4 및 도 5에서 보다 구체적으로 설명한다.
컨버터(3)는 태양 전지 모듈(100)에서 변환된 직류 전기를 교류 전기로 변환하여 사용자가 이용 가능한 전기로 제공하는 기능을 한다.
온수 저장 탱크(2)는 태양광 열 복합 모듈(1)에서 가열된 냉각수를 이용하여 생산된 온수를 임시 저장하는 기능을 한다. 즉, 온수 저장 탱크(2)는 도 1에 도시된 바와 같이 태양광 열 복합 모듈(1)에서 가열되어 배출되는 냉각수를 온수로 저장할 수 있다.
이와 같은 온수 저장 탱크(2)는 도 1에 도시된 바와 같이, 온수 저장 탱크(2) 내에 저장되는 온수의 온도를 감지하는 온도 센서(6)가 내장된다. 이와 같은 온도 센서(6)는 온수의 온도를 감지하여 제어부(7)로 측정된 온도값을 전달한다. 또한, 후술할 도 6과 같이 보조 히터(9)가 더 포함되는 경우에는 제어부(7)뿐만 아니라 보조 히터로 온도값을 전달할 수 있다.
제어부(7)는 유입구로 유입되는 냉각수를 태양광 열 복합 모듈(1)로 유입되도록 하는 기능을 한다. 이와 같은 제어부(7)에는 태양광 열 복합 모듈(1)로 유입되는 냉각수의 유입 속도를 제어하는 모터가 내장되어, 온도 센서(6)에 의해 감지된 온도에 따라 태양광 열 복합 모듈(1)로 유입되는 냉각수의 유입 속도를 제어하게 된다.
예를 들면, 온수 저장 탱크(2)에 저장된 온수의 온도가 미리 설정된 제 1 온도보다 높은 경우, 제어부(7)는 냉각수의 유입 속도를 높일 수 있다.
이와 같이 함으로써, 태양광 열 복합 모듈(1)의 냉각 장치(200)로 흐르는 냉각수의 유속을 빠르게 하여 태양 전지 모듈(100)의 온도 상승을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 아울러, 온수 저장 탱크(2)에 저장된 온수의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하여 온수의 온도가 적정 수준을 유지하도록 할 수 있다.
또한, 온수 저장 탱크(2)의 온수 온도가 미리 설정된 제 2 온도보다 낮아지는 경우, 제어부(7)는 냉각수의 유입 속도를 낮추거나 냉각수의 유입을 차단할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 온수 저장 탱크(2)에 저장된 온수의 온도가 과도하게 하강하는 것을 방지하여 온수의 온도가 미리 설정된 최저 온도 이상이 되도록 할 수 있다.
여기서, 제 1 온도는 제 2 온도와 동일한 온도일 수도 있으며, 제 1 온도가 제 2 온도보다 높은 온도일 수도 있다.
만약, 제 1 온도와 제 2 온도가 동일한 온도인 경우, 온수 저장 탱크(2) 내에 저장된 온수의 온도는 미리 설정된 특정 온도로 항상 유지되도록 할 수 있으며, 제 1 온도가 제 2 온도보다 높은 경우, 온수 저장 탱크(2) 내에 저장된 온수의 온도가 항상 제 1 온도와 제 2 온도 사이 값을 유지할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치는 냉각수를 이용하여 태양 전지 모듈(100)의 효율 저하를 효과적으로 방지하면서도, 온수 저장 탱크(2)의 온수의 온도가 항상 미리 설정된 범위 내에서 유지되도록 함으로써, 사용자에게 항상 적정한 온도의 온수를 제공할 수 있는 효과가 있다. 이와 같은 온수는 난방용 온수로 사용이 가능하다.
이하에서는 도 2에 도시된 태양광 열 복합 모듈(1)에 대해서 설명하되, 먼저 태양 전지 모듈(100)에 대해 설명한 이후, 태양광 열 복합 모듈(1)의 나머지 부분에 대해 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)은 복수 개의 태양 전지들(10), 복수 개의 태양 전지들(10)을 서로 전기적으로 연결하는 인터커넥터(20), 태양 전지들(10)을 보호하는 보호막(EVA: Ethylene Vinyl Acetate)(30), 태양 전지들(10)의 수광면 쪽으로 상부 보호막(30a) 위에 배치되는 전면 투명 기판(40), 수광면 반대 쪽으로 하부 보호막(30b)의 하부에 배치되는 후면 시트(back sheet)(50)를 포함할 수 있다.
전면 투명 기판(40)은 투과율이 높고 파손 방지 기능이 우수한 강화 유리 등으로 이루어져 있다. 이때, 강화 유리는 철 성분 함량이 낮은 저(low) 철분 강화 유리(low iron tempered glass)일 수 있다. 이러한 전면 투명 기판(40)는 빛의 산란 효과를 높이기 위해서 내측면이 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.
보호막(30a, 30b)은 도시된 바와 같이 상부 보호막(30a)과 하부 보호막(30b)을 포함하며, 태양 전지들(10)의 상부 및 하부에 각각 배치된 상태에서 라미네이션 공정에 의해 태양 전지들(10)과 일체화되어, 태양 전지들(10)의 사이 공간에 채워지게 되며, 열처리를 통해 경화된다. 이와 같은 보호막(30a, 30b)은 습기 침투로 인한 부식을 방지하고 태양 전지(10)를 충격으로부터 보호한다. 이러한 보호막(30a, 30b)은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA, ethylene vinyl acetate)와 같은 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 3에서는 태양 전지들(10)과 상부 보호막(30a) 사이에 상부 보호막(30a)이 형성되는 것을 일례로 설명하였으나, p-i-n 구조의 박막 태양 전지가 사용되는 경우에는 생략될 수 있다.
복수 개의 태양 전지들(10)은 입사되는 태양 에너지를 전기에너지로 변환하는 기능을 하며, 이와 같은 복수 개의 태양 전지들(10) 각각은 적어도 제 1 불순물이 도핑된 반도체 기판과 제 1 불순물과 반대인 제 2 불순물이 도핑된 에미터부를 포함한다.
여기서, 반도체 기판의 제 1 불순물은 반도체 기판이 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소일 수 있다.
에미터부의 제 2 불순물은 에미터부가 n형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부는 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소일 수 있다.
이와는 반대로, 반도체 기판이 n형 도전성 타입일 경우, 제 1 불순물은 인(P), 비소(As), 안티몬(Sb) 등과 같이 5가 원소일 수 있으며, 에미터부가 p형의 도전성 타입을 가질 경우, 에미터부의 제 2 불순물은 붕소(B), 갈륨(Ga), 인듐(In) 등과 같은 3가 원소일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 태양 전지 모듈(100)의 태양 전지는 반도체 기판과 에미터부 사이에 p-n 접합을 형성하면 족하고, 에미터부가 반도체 기판의 전면에 배치되거나 후면에 배치되더라도 무방하며, 반도체 기판을 이루는 물질이 결정질 실리콘이거나 비정실 실리콘일 수 있다. 또한, 아울러, p형 반도체층, i형 진성 반도체층, n형 반도체층이 순차적으로 배치되는 p-i-n 구조의 박막 태양 전지도 사용될 수 있다. 이와 같은 태양 전지는 하나의 예에 불과할 뿐 빛은 전기로 변환하는 태양 전지만 포함하면 도시된 바와 다르게 형성될 수도 있다.
후면 시트(50)는 태양 전지들(10)의 후면에서 습기가 침투하는 것을 방지하여 태양 전지들(10)을 외부 환경으로부터 보호한다. 이러한 후면 시트(50)는 수분과 산소 침투를 방지하는 층, 화학적 부식을 방지하는 층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
아울러, 이와 같은 후면 시트(50)는 태양 전지에서 발생하는 열이 전술한 냉각 장치(200)로 보다 잘 전달되도록 하기 위하여 알루미늄(Al) 재질과 같은 도전성 물질이 포함될 수 있으며, 필요에 따라 생략하는 것도 가능하다.
인터커넥터(20)는 태양 전지들(10)을 서로 전기적으로 연결하는 기능을 하며, 전기 전도성 물질로 형성된다.
이하에서는 전술한 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되는 냉각 장치(200)의 구조에 대해서 설명한다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 태양 전지 모듈을 포함하는 태양광 열 복합 모듈의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 태양광 열 복합 모듈(1)이 결합되기 전에 분산 배치된 형태를 간략하게 도시한 것이고, 도 5는 태양광 열 복합 모듈(1)이 결합된 상태에서 단측면을 간략하게 도시한 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되는 냉각 장치(200)는 열흡수판(220), 냉각부(230), 단열부(240)를 포함하고, 태양광 열 복합 모듈(1)은 이와 같은 냉각 장치(200)를 태양 전지 모듈(100)에 밀착되도록 하여 태양 전지의 열을 냉각 장치(200)로 전달하는 열전달부(210)와 전술한 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)를 내부에 안착하는 프레임(400)을 더 포함한다.
태양 전지 모듈(100)은 도 3에서 설명한 바와 중복되므로 더 이상의 설명은 생략한다.
열전달부(210)는 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)의 열흡수판(220) 사이에 배치되며, 태양 전지 모듈(100)에 열흡수판(220)이 밀착되도록 하여 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 열흡수판(220)으로 전달하는 기능을 한다. 이와 같은 열전달부(210)는 생략되는 것도 가능하다.
냉각부(230)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 열흡수판(220)의 후면에 배치되며, 냉각수가 유입되는 유입구(4)와 냉각수가 열을 흡수하여 온수로 전환되어 배출되는 배출구(5)를 포함하며, 내부에 열흡수판(220)으로부터 열을 흡수하기 위해 냉각수가 흐르는 복수 개의 관이 형성될 수 있다. 이와 같은 냉각부(230)는 열흡수판(220)과 같이 열흡수 및 열전도성이 뛰어난 전기 전도성 물질로 이루어질 수 있다.
단열부(240)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 냉각부(230)의 후면에 배치되며, 냉각부(230)에서 흡수된 열이 외부로 누출되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이와 같은 단열부(240)는 도 4에서는 냉각부(230)의 후면에만 배치된 것을 일례로 도시하고 있으나, 이와 다르게 냉각부(230)의 후면 뿐만 아니라 태양 전지 모듈(100) 및 냉각 장치(200)의 측면과 프레임(400) 내부 측면 사이까지 연장될 수도 있다.
이와 같은 단열부(240)는 전술한 단열 기능 뿐만 아니라 태양 전지 모듈(100)에서 전류가 누설된 경우에도 누설 전류가 냉각 장치(200)를 통하여 프레임(400)으로 흐르는 것을 방지하는 절연 기능도 함께 할 수 있다. 이를 위해 단열부(240)에는 비전도성의 절연 물질이 포함될 수 있다.
프레임(400)은 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)를 외부에서 보호하는 기능을 하며, 이와 같은 프레임(400) 내에 전술한 태양 전지 모듈(100)과 냉각 장치(200)가 안착된다.
열흡수판(220)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 태양 전지 모듈(100)의 후면에 배치되며, 태양 전지 모듈(100)에서 발생하는 열을 흡수하는 기능을 한다. 이와 같은 열흡수판(220)은 열흡수의 효과를 최대로 발휘하기 위하여 태양 전지 모듈(100)의 후면 전체 면적과 동일한 면적으로 형성될 수 있다.
지금까지는 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 열 복합 모듈(1)에서 가열된 냉각수가 직접 사용자가 사용 가능한 온수로 온수 저장 탱크(2)에 저장되는 것을 일례로 설명하였지만, 이와 다르게 하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6에서, 태양광 열 복합 모듈(1) 및 온수 저장 탱크(2)의 온도 센서(6) 및 제어부(7)는 앞선 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 중복되므로 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 태양광 열 복합 장치는 열교환부(8)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 열교환부(8)는 태양광 열 복합 모듈(1)과 온수 저장 탱크(2) 사이에 배치되어, 태양광 열 복합 모듈(1)에 의해 가열된 냉각수로부터 열을 흡수받아 온수를 배출하는 기능을 합니다.
보다 구체적으로, 이와 같은 열교환부(8)에는 도 6에 도시된 바와 같이 태양광 열 복합 모듈(1)에서 가열된 냉각수가 5번 파이프를 통하여 배출되어 열교환부(8)로 유입되고, 외부에서 온수로 사용하기 위한 물이 4’번 파이프를 통하여 열교환부(8)로 유입된다. 이와 같이 4’번 파이프를 통하여 유입된 물은 열교환부(8)내의 가열된 냉각수로부터 열을 흡수한 이후, 배출되어 온수 저장 탱크(2)에 저장된다. 열교환부(8)에서 열을 빼앗긴 냉각수는 배출되어 4번 파이프를 통하여 다시 태양광 열 복합 모듈(1)로 유입된다.
이와 같이 태양광 열 복합 장치의 다른 일례는 태양광 열 복합 모듈(1)에 사용되는 냉각수가 태양광 열 복합 모듈(1)과 열교환부(8)를 순환하도록 하고, 온수로 사용하기 위한 물을 별도로 공급받아 열교환부(8)에서 가열된 냉각수로부터 열을 흡수받아 사용하도록 할 수 있다.
여기서, 온수 저장 탱크(2)의 온수 온도가 미리 설정된 제 1 온도보다 높아지는 경우, 제어부(7)는 냉각수의 유입 속도를 높고, 온수 저장 탱크(2)의 온수 온도가 미리 설정된 제 2 온도보다 낮아지는 경우, 제어부(7)는 냉각수의 유입 속도를 낮추는 방법은 앞선 도 1에서 설명한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
태양광 열 복합 장치의 다른 일례는 온수 저장 탱크(2)에서 배출되는 온수를 더 가열하는 보조 히터(9)를 더 포함할 수도 있다.
이와 같은 보조 히터(9)는 온수 저장 탱크(2)의 온수 온도가 미리 설정된 제 3 온도보다 낮은 경우 온수 저장 탱크(2)에서 배출되는 온수를 더 가열하도록 할 수 있다. 따라서, 만약에 사용자가 급탕 등의 뜨거운 물을 원할 경우에 보조 히터(9)를 더 가동하도록 함으로써, 사용자가 원하는 온도의 온수를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 태양광 열 복합 장치는 온수의 온도에 따라 태양광 열 복합 모듈로 공급되는 냉각수의 유속을 조절함으로써, 태양광 열 복합 모듈의 효율을 양호한 상태로 유지하면서 아울러 사용자가 원하는 온도의 온수를 제공하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (10)
- 외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하고, 외부로부터 유입된 냉각수를 가열하여 배출하는 태양광 열 복합 모듈;
상기 태양광 열 복합 모듈에서 가열된 냉각수를 이용하여 생산된 온수를 임시 저장하며, 상기 온수의 온도를 감지하는 온도 센서가 내장된 온수 저장 탱크; 및
상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 상기 태양광 열 복합 모듈로 유입되는 냉각수의 흐름을 제어하는 제어부;
를 포함하는 태양광 열 복합 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 온수 저장 탱크의 온수 온도가 미리 설정된 제 1 온도보다 높아지는 경우, 상기 제어부는 상기 냉각수의 유입 속도를 높이는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 온수 저장 탱크의 온수 온도가 미리 설정된 제 2 온도보다 낮아지는 경우, 상기 제어부는 상기 냉각수의 유입 속도를 낮추거나 상기 냉각수의 유입을 차단하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양광 열 복합 모듈은
외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지 모듈;
상기 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 상기 태양 전지 모듈에서 발생하는 열을 흡수하는 열흡수판; 및
상기 태양 전지 모듈의 후면에 배치되며, 상기 열흡수판의 열로 내부에 흐르는 상기 냉각수를 가열하여 배출하는 냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 태양광 열 복합 모듈은
상기 냉각부의 후면에 배치되어 상기 냉각부에서 흡수된 열이 외부로 누출되는 것을 방지하는 단열부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 태양 전지 모듈은
외부로부터 입사된 빛을 전기로 변환하는 태양 전지;
상기 태양 전지의 전면 입사면에 배치되는 전면 투명 기판;
상기 태양 전지의 후면에 배치되는 후면 시트; 및
상기 투명 기판과 상기 태양 전지 사이 및 상기 태양 전지와 상기 후면 시트 사이에 충진 배치되어 외부로부터의 충격을 흡수하는 충진부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 온수 저장 탱크는 상기 태양광 열 복합 모듈에서 가열되어 배출되는 냉각수를 온수로 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 1 항에 있어서,
태양광 열 복합 장치는
상기 태양광 열 복합 모듈과 상기 온수 저장 탱크 사이에 배치되어, 상기 태양광 열 복합 모듈에 의해 가열된 상기 냉각수로부터 열을 흡수받아 온수를 배출하는 열교환부;를 더 포함하고,
상기 온수 저장 탱크는 상기 열교환부에서 배출되는 온수를 저장하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 태양광 열 복합 장치는
상기 온수 저장 탱크에서 배출되는 온수를 더 가열하는 보조 히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 보조 히터는 상기 온수 저장 탱크의 온수 온도가 미리 설정된 제 3 온도보다 낮은 경우 상기 온수 저장 탱크에서 배출되는 온수를 더 가열하는 것을 특징으로 하는 태양광 열 복합 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020110013711A KR20120094298A (ko) | 2011-02-16 | 2011-02-16 | 태양광 열 복합 장치 |
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| KR1020110013711A KR20120094298A (ko) | 2011-02-16 | 2011-02-16 | 태양광 열 복합 장치 |
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| KR (1) | KR20120094298A (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101440019B1 (ko) * | 2012-12-20 | 2014-09-16 | 주식회사 케이디파워 | 태양전지모듈 어셈블리 |
| CN104065338A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-24 | 东南大学 | 一种太阳能电池冷却液防冻与热利用装置及方法 |
| KR101449561B1 (ko) * | 2014-02-27 | 2014-10-14 | 홍익대학교 산학협력단 | 건물일체형 태양광 열 시스템 |
| AT516241A1 (de) * | 2014-09-04 | 2016-03-15 | Fronius Int Gmbh | Wechselrichter zur Fluiderwärmung |
-
2011
- 2011-02-16 KR KR1020110013711A patent/KR20120094298A/ko not_active Application Discontinuation
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