KR20130041429A - Complex type solar heating system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sealing and opening circuit complex type solar heating system is provided to maximize efficiency regardless of a season by complexly comprising a sealing type solar heat system and an opening type solar heat system and to prevent components such as a solar heat collector from being damaged. CONSTITUTION: A sealing and opening circuit complex type solar heating system comprises a plurality of solar heat collecting units(100), a heat medium storage tank(200), a heat medium circulating pump(220), a heat exchanger(300), a heat storage tank(400), and a hot water circulating pump(420). The solar heat collecting unit comprises a solar heat collecting plate(110) and heats a heat medium by collecting solar heat. The heat medium storage tank is connected to the solar heat collecting unit through a heat medium circulating pipe(210) and supplies the heat medium to the solar heat collecting unit. The heat medium circulating pump is installed at the heat medium circulating pipe to continuously supply the heat medium to the solar heat collecting unit. The heat exchanger is connected to the heat medium storage tank and the solar heat collecting unit through the heat medium circulating pipe. The heat storage tank is connected to the heat exchanger through a heat storage line(410) and heats water stored inside with the heat exchanger. The hot water circulating pump is installed at a heat storage tank circulating pipe and continuously circulates the water.

Description

밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템{COMPLEX TYPE SOLAR HEATING SYSTEM}Sealed and Open Circuit Hybrid Solar System {COMPLEX TYPE SOLAR HEATING SYSTEM}
본 발명은 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 집열판으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 연통되며 태양열 집열부에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크와; 상기 태양열 집열부에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관 상에 설치되는 열매체 순환펌프와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관을 통해 열매체 저장탱크와 연통되는 열교환기와; 상기 열교환기와 축열라인을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크; 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열조 순환관 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a closed and open-circuit complex solar system, and more particularly, consisting of a solar heat collecting plate, a plurality of solar heat collecting parts for collecting solar heat to heat the heat medium; A heat medium storage tank communicating with the solar heat collecting part and a heat medium circulation pipe and supplying a heat medium to the solar heat collecting part; A heat medium circulation pump installed on a heat medium circulation pipe to continuously supply the heat medium to the solar heat collecting unit; A heat exchanger having one side communicating with the solar heat collecting unit and the heat medium circulation pipe, and the other side communicating with the heat medium storage tank through the heat medium circulation pipe; A heat storage tank communicating with the heat exchanger through a heat storage line and heating water stored therein through the heat exchanger; And a hot water circulation pump installed on the heat storage tank circulation pipe to continuously convert the water stored in the heat storage tank to hot water through a heat exchanger. It is about.
최근 들어 화석 연료의 사용에 따른 자원의 고갈과 환경오염 문제를 개선하기 위한 대체 에너지원이 다양하게 개발되어 이용되고 있다.Recently, various alternative energy sources have been developed and used to improve the depletion of resources and environmental pollution caused by the use of fossil fuels.
이러한 대체 에너지원 중에서 태양에너지를 이용한 태양열 축열장치에 대한 연구 개발이 활발히 진행되어 널리 보급되고 있다.Among these alternative energy sources, research and development on solar heat storage devices using solar energy have been actively conducted and are widely used.
이러한 태양열 에너지는 에너지 밀도가 낮고 계절별, 시간별 변화가 심한 에너지이므로 집열과 축열기술이 가장 기본이 되는 기술이다.Since solar energy has low energy density and changes seasonally and hourly, energy collection and heat storage technology are the basic technologies.
이러한 태양열 이용시스템은 집열부, 축열부, 이용부로 구성되어 있으며, 집열부는 태양으로부터 오는 에너지를 모아서 열로 변환하는 장치로 가장 중요한 부분이며, 가장 간단한 형태는 빛을 잘 흡수하는 검은색 관속으로 물을 흐르게 하는 평판형 집열관으로 이것은 빛을 투과하는 외부 보호층(유리나 플라스틱)이 빛을 흡수하는 검은색의 내부구성물을 둘러싼 형태로 이루어져 온실효과를 일으킨다. 빛이 집열판속으로 들어오면 이것은 검은색의 내부에 부딪혀 적외선으로 바뀌는데 적외선은 투명층을 통과하지 못하므로 내부는 점점 더 뜨거워진다. 이렇게 뜨거워진 내부에는 열을 흡수하였다가 전달하는 매체가 흐르는데 이 뜨거워진 매체는 물과 열교환을 하여 난방용 또는 온수용 물을 생산한다.This solar heat utilization system consists of a heat collecting part, a heat storage part, and a using part. The heat collecting part is a device that collects energy from the sun and converts it into heat, and the simplest form is a black tube that absorbs light well. It is a flat plate heat collecting tube, which has a form of glass that surrounds the black inner material that absorbs light. When light enters the heat collecting plate, it hits the interior of the black and turns into infrared, which becomes hotter because the infrared cannot pass through the transparent layer. In this hot inside, a medium that absorbs and transfers heat flows. The heated medium exchanges water to produce water for heating or hot water.
축열부는 열교환되어 사용처에 활용될 매체(난방용 온수 등)를 저장하는 곳이다. The heat storage unit is a place where heat is exchanged and stores a medium (heating hot water, etc.) to be used for the use.
태양열 에너지의 특징을 살펴보면 무공해, 무제한 청정에너지원이며, 기존의 화석에너지에 비해 지역적 편중이 적고, 다양한 적용 및 이용성, 저가의 유지보수가 가능하다는 장점이 있다.Looking at the characteristics of solar energy, it is a pollution-free, unlimited clean energy source, less local bias than the existing fossil energy, and has the advantages of various applications, availability and low-cost maintenance.
그러나, 태양열은 밀도가 낮고 간헐적이며, 유가의 변동에 따른 영향이 크고, 초기 설치비용이 많이 드는 단점이 있다. 그리고, 봄철과 여름철은 일사량 조건이 우수하나, 겨울철에는 온도에 따른 열수지가 맞지 않는 단점이 있다.However, solar heat has a disadvantage of low density and intermittent, high impact of fluctuations in oil prices, and high initial installation cost. In addition, in the spring and summer, the solar radiation conditions are excellent, but in the winter there is a disadvantage that the heat balance according to the temperature does not fit.
대부분의 태양열 시스템의 경우, 축열조로부터 온수를 방출시킬 때, 방류초기에는 축열조 내부 전체온도와 거의 비슷하지만 시간이 지날수록 차가운 온도의 급수가 축열조로 유입되는 현상 때문에 축열조 내부의 잔류 온수가 급수와 혼합되어 예상되는 온수의 양보다 적게 된다. 따라서 태양열 시스템의 축열조 내부에 있는 온수를 사용자가 사용하는 동안 남아있는 축열조 내부의 온수와 들어오는 급수의 혼합현상을 막아야 하는 기술적인 문제를 가지고 있다.In most solar thermal systems, when hot water is discharged from the heat storage tank, the initial discharge is almost the same as the overall temperature inside the heat storage tank, but as time passes, the cold water is introduced into the heat storage tank. This is less than the expected amount of hot water. Therefore, there is a technical problem to prevent the mixing of the hot water in the heat storage tank with the incoming water supply while the user uses the hot water in the heat storage tank of the solar system.
이러한 태양열 시스템은 순환펌프에 의해 작동매체인 부동액을 집열기에 직접 순환시키며, 집열기 출구와 축열조 중상부(3/5지점)의 온도차를 감지하여 제어부에 의해 on/off 작동을 하면서 축열조에 온수를 저장하게 된다.The solar system circulates the antifreeze, which is the working medium, directly into the collector by a circulation pump, and detects the temperature difference between the outlet of the collector and the upper part of the heat storage tank (3/5 points) and stores hot water in the heat storage tank while operating on / off by the controller. Done.
한편, 상기 열교환기를 중심으로 집열부의 배관 구성에 따라 밀폐형과 개방형으로 나눌 수 있으며, 밀폐형 태양열 시스템의 경우 집열부와 열교환기 사이에서 축열매체인 부동액의 원활한 흐름을 확보할 수 있고, 집열펌프(축열매체 순환펌프)의 반송동력을 작게 할 수 있는 장점이 있으나, 부동액의 농도를 유지하지 못할 경우 겨울철에 집열기 및 배관의 동파피해를 입게 되고, 여름철에 축열조의 온수를 많이 사용하지 않아 집열기 내부의 축열매체가 과열되면 집열기 내부압력 상승으로 집열기 및 배관의 파손피해를 입게 된다.Meanwhile, the heat exchanger may be classified into a sealed type and an open type according to the piping configuration of the heat collecting part. In the case of the sealed solar system, a smooth flow of the antifreeze, which is a heat storage medium, may be secured between the heat collecting part and the heat exchanger, and a heat collecting pump may be used. The transfer power of the heat storage medium circulation pump) can be reduced, but if the concentration of the antifreeze is not maintained, the damage of the heat collector and the pipe is damaged in the winter, and the hot water of the heat storage tank is not used much in the summer, so If the heat storage medium is overheated, the internal pressure of the collector is increased, which causes damage to the collector and the pipe.
개방형 태양열 시스템은 부동액 보충탱크가 있어서 겨울철에 집열기 및 배관 내부의 부동액을 보충탱크로 배출시켜 동파피해를 막거나 여름철 집열기의 과열로 인한 파손피해를 일부분 없앨 수 있는 장점이 있으나, 집열펌프의 반송동력이 밀폐형에 비해 크게 증가하여 전기에너지의 소비가 큰 단점이 있다.The open solar system has an antifreeze replenishment tank which can discharge the antifreeze inside the collector and the pipe into the replenishment tank in winter to prevent freezing damage or to partially eliminate damage caused by overheating of the summer collector. Compared with the hermetic seal, the consumption of electrical energy is greatly increased.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 밀폐형 태양열 시스템과 개방형 태양열 시스템을 복합 구성함으로써, 계절에 관계없이 효율을 극대화할 수 있고 태양열 집열부를 포함하는 구성요소의 파손을 사전에 방지할 수 있는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템을 제공하고자 한다.The present invention has been invented to solve the above problems, by combining a closed solar system and an open solar system, it is possible to maximize the efficiency regardless of the season and to prevent damage to the components including the solar heat collector in advance To provide a sealed and open circuit hybrid solar system that can be prevented.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 태양열 집열판으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 연통되며 태양열 집열부에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크와; 상기 태양열 집열부에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관 상에 설치되는 열매체 순환펌프와; 상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관을 통해 열매체 저장탱크와 연통되는 열교환기와; 상기 열교환기와 축열라인을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크; 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열조 순환관 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is made of a solar heat collecting plate, a plurality of solar heat collecting unit for collecting the heat of the heat to heat the heat medium; A heat medium storage tank communicating with the solar heat collecting part and a heat medium circulation pipe and supplying a heat medium to the solar heat collecting part; A heat medium circulation pump installed on a heat medium circulation pipe to continuously supply the heat medium to the solar heat collecting unit; A heat exchanger having one side communicating with the solar heat collecting unit and the heat medium circulation pipe, and the other side communicating with the heat medium storage tank through the heat medium circulation pipe; A heat storage tank communicating with the heat exchanger through a heat storage line and heating water stored therein through the heat exchanger; And a hot water circulation pump installed on the heat storage tank circulation pipe to continuously convert the water stored in the heat storage tank into hot water through a heat exchanger.
또한, 상기 각 태양열 집열부에는 열매체의 공급이 중단되거나 기준치 이상의 고온이나 저온 또는 고압 등의 요인으로 인한 집열부의 파손을 방지하기 위한 온도센서와 유량흐름센서가 설치되고; 상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 각 태양열 집열부에 열매체의 공급을 허용하거나 차단하는 제1밸브가 설치되며; 상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 태양열 집열부에 열매체의 공급이 중단되었을 때 강제적으로 열매체를 공급하는 가압펌프가 설치되는 것;을 특징으로 한다.In addition, each of the solar heat collectors is provided with a temperature sensor and a flow rate sensor for preventing the heat collector from being damaged due to the interruption of the supply of the heat medium or a factor such as high temperature or low temperature or high pressure above the reference value; A first valve for allowing or blocking supply of the heat medium to each of the solar heat collecting parts is installed in the heat medium circulation pipe between the heat medium storage tank and the solar heat collecting part; And a pressurized pump for forcibly supplying a heat medium when the supply of the heat medium is stopped in the heat collecting part between the heat medium storage tank and the solar heat collecting part.
또한, 상기 축열장치의 동파방지를 위해 상기 태양열 집열부에 공급된 열매체를 강제로 회수할 수 있도록 상기 태양열 집열부와 열교환기 사이의 열매체 순환관과 태양열 집열부와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관은 제2밸브가 구비된 배관으로 연결되어 연통되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat medium circulation pipe between the solar heat collecting part and the heat exchanger and the heat medium circulation pipe between the solar heat collecting part and the heat medium storage tank to forcibly recover the heat medium supplied to the solar heat collecting part to prevent freezing of the heat storage device. The second valve is characterized in that the communication is connected to the pipe provided.
또한, 상기 열교환기와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관에는 상기 열매체 순환펌프와 열매체 가압펌프 중에서 하나의 펌프를 선택적으로 작동시키기 위한 제3밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, a third valve for selectively operating one of the heat medium circulation pump and the heat medium pressure pump is further installed in the heat medium circulation pipe between the heat exchanger and the heat medium storage tank.
또한, 상기 태양열 집열부의 온도, 각 배관의 흐름상태, 각 밸브의 개방상태 및 각 펌프의 작동상태 등을 실시간으로 체크하고 무선통신방식을 통해 모바일에 실시간으로 상기 축열장치의 상태를 전송하는 제어기가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the controller for checking the temperature of the solar heat collector, the flow state of each pipe, the open state of each valve and the operating state of each pump in real time and transmits the state of the heat storage device to the mobile in real time through a wireless communication method. It is characterized in that the further provided.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면 밀폐형 태양열 시스템과 개방형 태양열 시스템을 복합 구성함으로써, 계절에 관계없이 효율을 극대화할 수 있고 집열기를 포함하는 구성요소의 파손을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention made as described above by configuring the closed solar system and the open solar system in combination, there is an effect that can maximize the efficiency regardless of the season and can prevent the damage of the component including the collector in advance.
또한, 모바일을 통해 사용자에게 구성요소의 작동상태나 파손 여부를 실시간으로 전송이 가능하므로 신속한 대처를 통해 제품의 유지보수가 용이한 장점이 있다.In addition, it is possible to transmit the operating state of the component to the user in real time through the mobile, there is an advantage that easy maintenance of the product through a quick response.
도 1 내지 2는 본 발명에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템의 구성도.1 to 2 is a block diagram of a closed and open circuit hybrid solar system according to the present invention.
이하, 설명되는 실시 예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시 예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시 예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시 예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시 예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시 예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하 설명되는 실시 예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described based on embodiments best suited to an understanding of the technical features of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited by the illustrated embodiments, And that the present invention may be implemented with other embodiments. Therefore, it is intended that the present invention covers the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents. In order to facilitate understanding of the embodiments to be described below, in the reference numerals shown in the accompanying drawings, among the components that perform the same function in the embodiments, the related components are denoted by the same or an extension line number.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.In order to help the understanding of the features of the present invention as described above, it will be described in more detail with respect to the sealed and open circuit hybrid solar system according to the embodiment of the present invention.
본 발명은 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양열 집열판(110)으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부(100)와; 상기 태양열 집열부(100)와 열매체 순환관(210)을 통해 연통되며 태양열 집열부(100)에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크(200)와; 상기 태양열 집열부(100)에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관(210) 상에 설치되는 열매체 순환펌프(220)와; 상기 태양열 집열부(100)와 열매체 순환관(210)을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관(210)을 통해 열매체 저장탱크(200)와 연통되는 열교환기(300)와; 상기 열교환기(300)와 축열라인(410)을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크(400); 및 상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열조 순환관 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프(420);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a closed and open circuit composite solar system, and more particularly, consisting of a solar heat collecting plate 110, a plurality of solar heat collecting portion 100 for collecting solar heat to heat the heat medium; A heat medium storage tank 200 communicating with the solar heat collecting part 100 and the heat medium circulation pipe 210 and supplying a heat medium to the solar heat collecting part 100; A heat medium circulation pump 220 installed on the heat medium circulation pipe 210 to continuously supply the heat medium to the solar heat collecting unit 100; A heat exchanger 300 in which one side is in communication with the solar heat collecting part 100 and the heat medium circulation tube 210, and the other side is in communication with the heat medium storage tank 200 through the heat medium circulation tube 210; A heat storage tank 400 communicating with the heat exchanger 300 and the heat storage line 410 and heating water stored therein through the heat exchanger; And a hot water circulation pump 420 which is installed on the heat storage tank circulation pipe to continuously circulate water in order to convert the water stored in the heat storage tank into hot water through a heat exchanger. It relates to a solar system.
본 발명에 사용되는 제1,2밸브(V1,V2)는 열매체의 인입을 허용하거나 차단하는 온-오프 밸브(on-off valve)이다.The first and second valves V1 and V2 used in the present invention are on-off valves to allow or block the introduction of the heat medium.
또한, 제3,4,5,6밸브(V3,V4,V5,V6)는 열매체 또는 원수를 한쪽에서 인입하게 되고, 인출시 양쪽으로 분기된 기점에서 밸브를 선택적으로 조정하여 둘 중 한쪽만 택하는 3 웨이 밸브(3-way valve)로, 제어기에 의해 해당 배관의 연결 또는 차단이 제어된다.In addition, the third, fourth, fifth, and sixth valves (V3, V4, V5, V6) draw heat medium or raw water from one side, and select one of them by selectively adjusting the valve at the starting point branched to both sides at the time of withdrawing. 3-way valve, the connection or disconnection of the pipe is controlled by the controller.
도 1을 참조하면, 상기 태양열 집열부(100)는 태양열을 집열하는 판 형상의 복수의 태양열 집열판(110)으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 역할을 하며, 열매체가 저장되는 열매체 저장탱크(200)와 열매체 순환관(210)을 통해 연통된다. Referring to FIG. 1, the solar heat collecting part 100 includes a plurality of solar heat collecting plates 110 having a plate shape for collecting solar heat, and collects solar heat to heat the heat medium, and the heat medium is stored in the heat medium. It is in communication with the storage tank 200 and the heat medium circulation pipe (210).
상기 열매체 순환관(210)에는 부족한 열매체를 공급해주며 온도변화에 따라 수축 및 팽창되는 열매체의 체적변화를 흡수하고 열매체의 압력을 감압시키는 열매체 팽창탱크(201)가 설치된다.The heat medium circulation tube 210 is provided with a heat medium expansion tank 201 for supplying insufficient heat medium and absorbing the volume change of the heat medium contracted and expanded according to the temperature change and reducing the pressure of the heat medium.
상기 태양열 집열부(100)는 태양열의 집열효율을 높이기 위해 복수개로 설치되며, 각 태양열 집열부(100,100′,100″)에는 열매체의 공급이 중단되거나 기준치 이상의 고온이나 저온 또는 고압 등의 요인으로 인한 집열부의 파손을 방지하기 위해 온도를 감지하는 온도센서(120,120′120″)와 열매체의 흐름을 감지하는 유량흐름센서(130,130′130″)가 설치된다.The solar heat collecting part 100 is installed in plural in order to increase the heat collecting efficiency of the solar heat, and each solar heat collecting part 100,100 ', 100 ″ is stopped due to a factor such as high temperature, low temperature, or high pressure above the reference value. In order to prevent damage to the heat collecting part, a temperature sensor 120, 120 ′ 120 ″ for sensing a temperature and a flow rate sensor 130, 130 ′ 130 ″ for detecting a flow of a heat medium are installed.
또한, 상기 태양열 집열부와 열매체 저장탱크 사이에 설치되는 열매체 순환관(210)에는 각 태양열 집열부에 열매체를 공급하거나 차단하기 위해 상기 열매체 순환관(210)을 개폐하는 제1밸브(V1)가 설치되며, 각 태양열 집열부(100,100′,100″)마다 제1밸브(V1,V1′V1″)를 설치하여 열매체가 동시에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the heat medium circulation pipe 210 installed between the solar heat collecting part and the heat medium storage tank has a first valve V1 for opening and closing the heat medium circulation pipe 210 to supply or block the heat medium at each solar heat collecting part. It is preferable that the first valves V1, V1 'V1 " are provided for each solar heat collector 100, 100', 100 " so that the heat medium can be supplied at the same time.
또한, 본 발명은 상기 태양열 집열부(100)를 통과한 열매체의 온도가 급격하게 높아지면 방열을 시킬 수 있도록 열매체 순환관(210) 상에 방열기(202)가 설치되며, 방열기와 열매체 순환관을 선택적으로 연통시키는 제5밸브(V5)가 설치된다.In addition, in the present invention, the heat radiator 202 is installed on the heat medium circulation pipe 210 so as to radiate heat when the temperature of the heat medium passing through the solar heat collecting part 100 increases rapidly, and the radiator and the heat medium circulation pipe are provided. A fifth valve V5 for selectively communicating is provided.
상기 제5밸브(V5)는 제어기의 제어에 따라 열매체를 열교환기(300) 또는 방열기(202) 중 어느 하나의 요소에 선택적으로 공급되도록 하는 역할을 한다.The fifth valve V5 serves to selectively supply the heat medium to any one of the heat exchanger 300 and the radiator 202 under the control of the controller.
상기 열매체 순환관(210)에 설치되는 열매체 순환펌프(220)는 상기 태양열 집열부(100)에 지속적으로 열매체를 공급하는 역할을 한다.The heat medium circulation pump 220 installed in the heat medium circulation pipe 210 serves to continuously supply the heat medium to the solar heat collecting part 100.
상기 열교환기(300)는 일측이 열매체 순환관(210)을 통해 상기 태양열 집열부(100)와 연통되고 타측이 열매체 순환관(210)을 통해 열매체 저장탱크(200)와 연통된다.One side of the heat exchanger 300 is in communication with the solar heat collecting part 100 through the heat medium circulation pipe 210 and the other side is in communication with the heat medium storage tank 200 through the heat medium circulation pipe 210.
즉, 상기 태양열 집열부(100)를 통과하면서 가열된 열매체가 상기 열교환기(300)를 거쳐 열교환 한 다음 다시 열매체 저장탱크(200)로 회수되는 사이클을 이루게 된다.That is, the heat medium heated while passing through the solar heat collector 100 is heat-exchanged through the heat exchanger 300 and then cycles back to the heat medium storage tank 200.
상기 축열탱크(400)는 내부에 밀폐된 저수공간을 갖으며, 축열라인(410)을 통해 상기 열교환기(300)와 연통된다.The heat storage tank 400 has a storage space sealed inside, and communicates with the heat exchanger 300 through the heat storage line 410.
상기 축열탱크(400)는 내부공간과 연통되는 원수 유입관(430)이 하부에 설치되고, 상부에는 가열된 난방수를 배출할 수 있는 난방수 배출관(440)이 설치된다.The heat storage tank 400 has a raw water inlet pipe 430 communicating with the internal space is installed at the bottom, and a heating water discharge pipe 440 for discharging the heated heating water is installed at the top.
상기 축열탱크는 온도 성층화(물이 온도에 따라서 밀도가 변화하는데 고온수의 밀도는 저온수의 밀도보다 가벼워 상부로 부상하는 원리)를 위해 상기 난방수 배출관(440)을 제4밸브(V4)가 설치된 배관(450)을 통해 축열탱크(400)의 내부와 연결하여 선택적으로 연통되도록 한다. The heat storage tank has a fourth valve (V4) to the heating water discharge pipe 440 for the temperature stratification (the density of the water is changed according to the temperature and the density of the hot water is lighter than the density of the cold water to rise to the top) It is connected to the interior of the heat storage tank 400 through the installed pipe 450 to selectively communicate.
또한, 도 2를 참조하면, 상기 축열탱크 내부를 상·중·하부로 분할하여 상·중·하부에 각각 디퓨저(401,402,403)가 설치된다. 2, the inside of the heat storage tank is divided into upper, middle, and lower parts, and diffusers 401, 402, and 403 are respectively provided in the upper, middle, and lower parts.
상기 디퓨져는 축열과 방열이 서로 다른 층에서 형성되도록 하여 축열탱크 내부의 온수온도를 일정하게 유지하도록 하는 역할을 한다.The diffuser serves to maintain a constant hot water temperature inside the heat storage tank by allowing the heat storage and heat radiation to be formed in different layers.
상기와 같이 구성되는 축열탱크(400)는 원수 유입관(430)을 통해 공급된 온도가 낮은 원수가 축열탱크(400) 내부에 저장된 물과 혼합되면 물의 온도가 낮아지게 되므로, 열교환기(300)를 거쳐 생산된 온수를 배출하지 않고 상기 제4밸브(V4)를 개방하여 배관(450)을 통해 축열탱크(400)의 내부로 투입하여 저장된 물의 온도를 일정하게 유지하게 된다.The heat storage tank 400 configured as described above has a low temperature when the raw water supplied through the raw water inlet pipe 430 is mixed with the water stored in the heat storage tank 400, so that the water temperature is lowered. Opening the fourth valve (V4) without discharging the hot water produced through the injection into the heat storage tank 400 through the pipe 450 to maintain a constant temperature of the stored water.
또한, 상기 열교환기(300)를 거친 원수를 축열탱크(400)로 투입하기 위한 축열라인(410)에는 선택적으로 열교환된 원수의 온도에 따라 난방수 배출관(440)으로 배출하거나 축열탱크(400)의 내부로 재투입하기 위한 제6밸브(V6)가 더 설치된다.In addition, the heat storage line 410 for inputting the raw water passed through the heat exchanger 300 into the heat storage tank 400 is discharged to the heating water discharge pipe 440 according to the temperature of the raw water selectively heat-exchanged or the heat storage tank 400. The sixth valve (V6) for re-insertion into the interior of the is further installed.
상기 축열탱크(400) 내부에 저장된 물의 온도는 하부는 원수 유입관(430)으로부터 공급되는 물의 온도로 인해 낮고 상부의 온도는 열교환기(300)를 거친 물이 공급되기 때문에 높으므로, 공급되는 원수와 열교환된 온수가 혼합되게 되면 온도가 저하되게 된다. Since the temperature of the water stored in the heat storage tank 400 is lower due to the temperature of the water supplied from the raw water inlet pipe 430 and the temperature of the upper part is high because the water passing through the heat exchanger 300 is supplied, raw water is supplied. When the hot water and heat exchanger are mixed, the temperature is lowered.
따라서, 상기 열교환기(300)를 거친 원수의 온도가 높지 않거나 축열탱크(400) 내부에 저장된 물의 온도가 기준치 이하일 경우 상기 제4,6밸브(V4,V6)가 개방되면서 열교환된 물을 재투입하여 축열탱크 내부에 저장된 물의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있다.Therefore, when the temperature of the raw water passing through the heat exchanger 300 is not high or the temperature of the water stored in the heat storage tank 400 is lower than the reference value, the fourth and sixth valves V4 and V6 are opened, and the heat exchanged water is re-injected. Thus, the temperature of the water stored in the heat storage tank can be kept constant at all times.
한편, 상기 축열라인(410)에는 온수순환펌프(420)가 설치되며, 상기 온수순환펌프(420)를 통해 축열탱크 내부에 저장된 물을 지속적으로 열교환기에 투입하여 온수를 생산하게 된다.On the other hand, the heat storage line 410 is provided with a hot water circulation pump 420, through the hot water circulation pump 420 to continuously input the water stored in the heat storage tank to the heat exchanger to produce hot water.
또한, 본 발명에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템은 상기 태양열 집열부(100)에 열매체 공급이 중단되었을 때 강제적으로 열매체를 공급할 수 있도록 상기 열매체 저장탱크(200)와 태양열 집열부(100) 사이의 열매체 순환관(210)에 열매체 가압펌프(230)가 더 설치된다.In addition, the sealed and open-circuit composite solar system according to the present invention, the thermal medium storage tank 200 and the solar heat collecting unit 100 to be forced to supply the heating medium when the heat medium supply to the solar heat collecting unit 100 is stopped. The heat medium pressure pump 230 is further installed in the heat medium circulation pipe 210 therebetween.
상기 열매체 가압펌프(230)는 태양열 집열부(100)에 열매체의 공급이 중단되면 열매체를 태양열 집열부(100)에 강제적으로 공급하는 역할을 하며, 이러한 구성을 위해 상기 열교환기(300)와 열매체 저장탱크(200) 사이의 열매체 순환관(210)에는 상기 열매체 순환펌프(220)와 상기 열매체 가압펌프(230) 중에서 하나의 펌프를 선택적으로 작동시키기 위한 제3밸브(V3)가 설치된다.The heat medium pressurizing pump 230 serves to forcibly supply the heat medium to the solar heat collecting unit 100 when the supply of the heat medium to the solar heat collecting unit 100 is stopped, and the heat exchanger 300 and the heat medium for this configuration. The heating medium circulation pipe 210 between the storage tanks 200 is provided with a third valve V3 for selectively operating one of the heating medium circulation pump 220 and the heating medium pressurizing pump 230.
상기 복수의 태양열 집열부(100,100′,100″)에 설치되는 온도센서(120,120′,120″)와 유량흐름센서(130,130′130″)로부터 고온이나 저온 또는 고압 등의 이상신호가 감지되면, 제1밸브(V1,V1′V1″)가 작동하면서 열매체의 공급을 차단하거나 제3밸브(V3)에 의해 열매체 가암펌프(230)가 작동하면서 열매체를 강제로 공급하게 되고, 이로 인해 태양열 집열부(100)의 파손을 방지할 수 있게 되는 것이다.When an abnormal signal such as high temperature, low temperature or high pressure is detected from the temperature sensors 120, 120 'and 120 ″ and the flow rate sensors 130, 130' and 130 ″ installed in the plurality of solar heat collectors 100, 100 'and 100 ″, One valve (V1, V1 'V1 ") is operated to cut off the supply of the heat medium or the heat medium gas pump 230 is operated by the third valve (V3) to force the heat medium is supplied, thereby the solar heat collector ( It is possible to prevent the breakage of 100).
또한, 본 발명에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템은 저온에 의한 동파방지를 위해 상기 태양열 집열부(100)에 공급된 열매체를 강제로 회수할 수 있도록 상기 태양열 집열부(100)와 열교환기(300) 사이의 열매체 순환관(210)과 태양열 집열부(100)와 열매체 저장탱크(200) 사이의 열매체 순환관(210)을 제2밸브(V2)가 구비된 배관(211)으로 연결하여 연통되도록 하여, 열매체가 열교환기(300)를 거치지 않고 열매체 저장탱크(200)로 회수되도록 함으로써 동절기에 태양열 집열부(100)와 열교환기(300)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the sealed and open-circuit composite solar system according to the present invention, the solar heat collector 100 and the heat exchanger to forcibly recover the heat medium supplied to the solar heat collector 100 in order to prevent freezing by low temperature. By connecting the heat medium circulation pipe 210 and the heat medium circulation pipe 210 between the solar heat collecting unit 100 and the heat medium storage tank 200 to the pipe 211 provided with the second valve (V2) between (300) By communicating with each other, the heat medium is recovered to the heat medium storage tank 200 without passing through the heat exchanger 300, thereby preventing the solar heat collecting unit 100 and the heat exchanger 300 from being damaged in winter.
한편, 본 발명에 따른 시스템은 상기 태양열 집열부의 온도, 각 배관의 흐름상태, 각 밸브의 개방상태 및 각 펌프의 작동상태 등을 실시간으로 체크하고 무선통신방식을 통해 모바일에 실시간으로 상기 시스템의 상태를 전송하는 제어기가 더 구비된다.On the other hand, the system according to the present invention checks the temperature of the solar heat collector, the flow state of each pipe, the open state of each valve and the operation state of each pump in real time and the mobile system in real time through a wireless communication method A controller is further provided for transmitting the status.
상기 제어기는 무선통신방식을 통해 각 구성요소의 작동상태를 관리자의 모바일에 실시간으로 전송하여 신속한 대처가 이루어지도록 함으로써 시스템의 파손을 방지할 수 있다.The controller can prevent damage to the system by transmitting the operating state of each component to the administrator's mobile in real time through a wireless communication method to achieve a quick response.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템의 작용을 다음에서 설명한다.The operation of the sealed and open circuit hybrid solar system according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described below.
먼저, 태양열을 복수의 태양열 집열부(100,100′,100″)에서 집열하여 열매체를 축열시키고, 열교환기(300)에서 열매체와 축열탱크(400)의 물이 열교환된다. First, solar heat is collected in a plurality of solar heat collecting units 100, 100 ′ and 100 ″ to accumulate a heat medium, and the heat medium and the water of the heat storage tank 400 are heat-exchanged in the heat exchanger 300.
상기 축열탱크(400)에 저장된 물은 온수순환펌프(420)를 통해 지속적으로 열교환기(300)에 공급되어 열교환하면서 온수로 변환·배출되게 되고, 상기 축열탱크(400) 내부에 저장된 온수의 온도는 디퓨저(401,402,403)와 제4밸브(V4)를 통해 일정하게 유지된다.The water stored in the heat storage tank 400 is continuously supplied to the heat exchanger 300 through the hot water circulation pump 420 to be converted and discharged into hot water during heat exchange, and the temperature of the hot water stored in the heat storage tank 400. Is maintained constant through the diffuser (401, 402, 403) and the fourth valve (V4).
한편, 상기 태양열 집열부(100)는 열매체 순환펌프(220)를 통해 지속적으로 열매체를 공급받게 되는데, 상기 복수의 태양열 집열부(100,100′,100″) 가운데 어느 하나 또는 그 이상의 집열부가 열매체 공급이 원활하지 않으면 상기 태양열 집열부(100)에 설치된 온도센서(120,120′,120″)와 유량흐름센서(130,130′,130″)가 감지하여 제3밸브(V3)를 작동시켜 즉시 열매체 가압펌프(230)를 통해 열매체를 공급하게 된다.On the other hand, the solar heat collecting unit 100 receives the heat medium continuously through the heat medium circulation pump 220, any one or more heat collecting unit of the plurality of solar heat collecting parts (100, 100 ', 100 ") supply heat medium If this is not smooth, the temperature sensor (120, 120 ', 120 ") and the flow flow sensor (130, 130', 130") installed in the solar heat collecting unit 100 is detected to operate the third valve (V3) immediately pressurized by the heat medium pressure pump ( 230) to supply the heat medium.
또한, 겨울철이나 이상저온기온 등과 같이 낮은 기온이 온도센서(120)에 감지되면 상기 제2밸브(V2)가 개방되면서 태양열 집열부(100)에 잔류하는 열매체가 열교환기(300)를 거치지 않고 열매체 저장탱크(200)로 바로 회수되도록 하여 태양열 집열부(100)나 열교환기(300)가 동파되는 것을 방지할 수 있다.In addition, when a low temperature such as winter or abnormal low temperature is sensed by the temperature sensor 120, the heat medium remaining in the solar heat collecting part 100 while the second valve V2 is opened does not pass through the heat exchanger 300. By allowing the storage tank 200 to be immediately recovered, the solar heat collecting part 100 or the heat exchanger 300 may be prevented from freezing.
100 : 태양열 집열부 110 : 태양열 집열판
120 : 온도센서 130 : 유량흐름센서
200 : 열매체 저장탱크 210 : 열매체 순환관
220 : 열매체 순환펌프 230 : 열매체 가압펌프
300 : 열교환기 400 : 축열탱크
401,402,403 : 디퓨저
410 : 축열라인 420 : 온수순환펌프
V1 : 제1밸브 V2 : 제2밸브
V3 : 제3밸브 V4 : 제4밸브
V5 : 제5밸브 V6 : 제6밸브
100: solar heat collecting part 110: solar heat collecting plate
120: temperature sensor 130: flow flow sensor
200: heat medium storage tank 210: heat medium circulation pipe
220: heat medium circulation pump 230: heat medium pressurized pump
300: heat exchanger 400: heat storage tank
401,402,403: Diffuser
410: heat storage line 420: hot water circulation pump
V1: first valve V2: second valve
V3: third valve V4: fourth valve
V5: fifth valve V6: sixth valve

Claims (5)

  1. 태양열 집열판으로 이루어지며, 태양열을 집열하여 열매체를 가열시키는 복수의 태양열 집열부와;
    상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 연통되며 태양열 집열부에 열매체를 공급하는 열매체 저장탱크와;
    상기 태양열 집열부에 열매체를 지속적으로 공급하기 위해 열매체 순환관 상에 설치되는 열매체 순환펌프와;
    상기 태양열 집열부와 열매체 순환관을 통해 일측이 연통되고 타측이 열매체 순환관을 통해 열매체 저장탱크와 연통되는 열교환기와;
    상기 열교환기와 축열라인을 통해 연통되며 내부에 저장된 물을 상기 열교환기를 통해 가열하는 축열탱크; 및
    상기 축열탱크에 저장된 물이 열교환기를 통해 온수로 변환하기 위해 축열조 순환관 상에 설치되어 지속적으로 물을 순환시키는 온수순환펌프;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.
    A plurality of solar heat collecting units made of a solar heat collecting plate and collecting solar heat to heat the heat medium;
    A heat medium storage tank communicating with the solar heat collecting part and a heat medium circulation pipe and supplying a heat medium to the solar heat collecting part;
    A heat medium circulation pump installed on a heat medium circulation pipe to continuously supply the heat medium to the solar heat collecting unit;
    A heat exchanger having one side communicating with the solar heat collecting unit and the heat medium circulation pipe, and the other side communicating with the heat medium storage tank through the heat medium circulation pipe;
    A heat storage tank communicating with the heat exchanger through a heat storage line and heating water stored therein through the heat exchanger; And
    A hot water circulation pump installed on the heat storage tank circulation pipe so that the water stored in the heat storage tank is converted into hot water through a heat exchanger;
    Sealed and open-circuit complex solar system, characterized in that comprises a.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 태양열 집열부에는 열매체의 공급이 중단되거나 기준치 이상의 고온이나 저온 또는 고압 등의 요인으로 인한 집열부의 파손을 방지하기 위한 온도센서와 유량흐름센서가 설치되고;
    상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 각 태양열 집열부에 열매체의 공급을 허용하거나 차단하는 제1밸브가 설치되며;
    상기 열매체 저장탱크와 태양열 집열부 사이의 열매체 순환관에는 상기 태양열 집열부에 열매체의 공급이 중단되었을 때 강제적으로 열매체를 공급하는 가압펌프가 설치되는 것;
    을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.
    According to claim 1, wherein each of the solar heat collector is provided with a temperature sensor and a flow rate sensor for preventing the damage to the heat collector portion due to the interruption of the supply of the heat medium or a factor such as high temperature or low temperature or high pressure above the reference value;
    A first valve for allowing or blocking supply of the heat medium to each of the solar heat collecting parts is installed in the heat medium circulation pipe between the heat medium storage tank and the solar heat collecting part;
    A pressure pump for forcibly supplying a heat medium when the heat medium is stopped in the heat medium circulation pipe between the heat medium storage tank and the solar heat collecting part;
    Sealed and open circuit complex solar system, characterized in that.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시스템의 동파방지를 위해 상기 태양열 집열부에 공급된 열매체를 강제로 회수할 수 있도록 상기 태양열 집열부와 열교환기 사이의 열매체 순환관과 태양열 집열부와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관은 제2밸브가 구비된 배관으로 연결되어 연통되는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.The method of claim 1, wherein the heat medium circulation pipe between the solar heat collecting portion and the heat exchanger and between the solar heat collecting portion and the heat medium storage tank to forcibly recover the heat medium supplied to the solar heat collecting portion to prevent freezing of the system. The heat medium circulation tube is a closed and open circuit combined solar system, characterized in that the communication is connected to the pipe provided with a second valve.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환기와 열매체 저장탱크 사이의 열매체 순환관에는 상기 열매체 순환펌프와 열매체 가압펌프 중에서 하나의 펌프를 선택적으로 작동시키기 위한 제3밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.The heat medium circulation pipe between the heat exchanger and the heat medium storage tank is further provided with a third valve for selectively operating one of the heat medium circulation pump and the heat medium pressure pump. Sealed and open circuit hybrid solar system, characterized in that the.
  5. 제1항에 있어서, 상기 태양열 집열부의 온도, 각 배관의 흐름상태, 각 밸브의 개방상태 및 각 펌프의 작동상태 등을 실시간으로 체크하고 무선통신방식을 통해 모바일에 실시간으로 상기 시스템의 상태를 전송하는 제어기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 밀폐 및 개방회로 복합형 태양열 시스템.According to claim 1, The temperature of the solar heat collector, the flow state of each pipe, the open state of each valve and the operating state of each pump, etc. in real time and check the state of the system in real time to the mobile through a wireless communication method Sealed and open circuit hybrid solar system, characterized in that it further comprises a controller for transmitting.
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