KR20160128122A

KR20160128122A - 복합식 태양열 시스템

Info

Publication number: KR20160128122A
Application number: KR1020150059965A
Authority: KR
Inventors: 이동일
Original assignee: 이동일
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-11-07
Also published as: US20160322932A1; CN106100575A

Abstract

태양열을 흡수하여 전기를 발전하고, 발전한 전기를 전력 공급사의 계통과 연계하여 전달하는 태양 전지 패널; 전력 공급사로부터 끌어온 전기를 이용하여 내부의 유체를 가열하여 난방이나 냉방이 제공되도록 하는 축열 탱크; 및 축열 탱크로 가열한 유체를 제공하여 난방이 제공되도록 하는 보일러; 상기 축열 탱크의 가열된 유체가 흡수제로 유입되어 열교환을 통해 냉방이 제공되도록 하는 냉각기를 포함하는 복합식 태양열 시스템의 태양 전지 패널은, 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 복수의 태양 전지; 복수의 태양 전지 하단에 각각 설치되어, 공기 또는 물 중 어느 하나인 유체가 순환되도록 하는 칸막이; 대기로의 열 손실을 차단하는 단열재; 및 태양 전지를 둘러싸는 마감재를 포함한다.

Description

복합식 태양열 시스템{Hybrid device for photovoltaic power generation and solar thermal system}

본 발명은 복합식 태양열 시스템에 관한 것이다.

태양 에너지를 이용하는 발전에는 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 발전과, 태양열을 전기 에너지로 변환하는 태양열 발전, 그리고, 태양열을 집열한 후 난방용 또는 온수용으로 사용하는 태양열 집열 발전 등이 있다. 이러한 태양 에너지를 이용하는 발전 방식들은 아직 이용 효율이 낮아 경제성이 낮다. 따라서, 태양 에너지를 이용하는 여러 가지 방법에 대한 개발이 요구되고 있다.

태양 에너지를 이용하는 복합형 장치의 예로, 태양광 발전과 태양열 시스템을 이용하는 것이 있다. 그러나 태양광 발전과 태양열 시스템이 각각 분리되어 있어, 전기와 난방열을 동시에 사용하기 위해서는 공간적으로 분리된 두 가지 시설을 함께 사용해야 하는 단점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 태양전지 효율을 높이고, 태양전지에 의해 생성된 열을 태양열 시스템에 활용할 수 있는 복합식 태양광 발전 및 태양열 시스템을 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 복합식 태양열 시스템은,

태양열을 흡수하여 전기를 발전하고, 발전한 전기를 전력 공급사의 계통과 연계하여 전달하는 태양 전지 패널; 전력 공급사로부터 끌어온 전기를 이용하여 내부의 유체를 가열하여 난방이나 냉방이 제공되도록 하는 축열 탱크; 상기 축열 탱크로 가열한 유체를 제공하여 난방이 제공되도록 하는 상기 보일러; 및 상기 축열 탱크의 가열된 유체가 유입되어 열교환을 통해 냉방이 제공되도록 하는 냉각기를 포함하며, 상기 태양 전지 패널은, 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 복수의 태양 전지; 상기 복수의 태양 전지 하단에 각각 설치되어, 공기 또는 물 중 어느 하나인 유체가 순환되도록 하는 칸막이; 대기로의 열 손실을 차단하는 단열재; 및 상기 태양 전지를 둘러싸는 마감재를 포함한다.

본 발명에 따르면 다양한 형태의 태양열 시스템을 구현함으로써, 여러 분야에서 효율적으로 사용될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 시스템의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널이 설치된 예시도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널의 뒷면에 설치되는 구조물의 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 연결관 연결 소켓의 예시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널의 뒷면에 설치되는 구조물의 예시도이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널 후면의 예시도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널 후면의 예시도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 패널 후면의 예시도이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널의 설치 방법에 대한 예시도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널의 설치 방법에 대한 예시도이다.
도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복수의 태양열 시스템이 설치된 예시도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 복수의 태양열 시스템이 설치된 예시도이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 태양열 시스템이 실제 생활 환경에 설치된 예시도이다.
도 20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지를 적용하는 예시도이다.
도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지를 적용하는 예시도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 냉각기의 구조도이다.

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.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 복합식 태양광 발전 및 태양열 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양열 시스템의 예시도이다.

도 1의 (a)는 태양열 시스템(10)을 이용한 복합식 태양광 발전의 예시도이고, 도 1의 (b)는 (a)에 나타낸 예시도를 간략하게 도시한 것이다.

도 1의 (a)와 (b)에 도시한 바와 같이 태양이 떠 있으면, 태양 전지 패널(100)에 의해 발전된 전기는 전력을 공급하는 전력 공급사(예를 들어, 한전)와 계통 연계하여 전력 공급사로 전기를 보낸다. 그리고, 난방이 필요한 밤에는 보일러(300)를 사용할 수 있도록 하여 전력 공급사로부터 심야전기를 끌어와 축열 탱크(500) 내에 저장된 유체를 가열한다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 태양 전지 패널(100), 축열 탱크(500), 보일러(300) 및 냉각기(900)를 포함하여 태양열 시스템(10)이라 지칭하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

낮에 태양 전지의 뒷면(back sheet)에 설치된 태양열 흡열기(200)의 온도가 축열 탱크(500)의 온도보다 미리 설정한 설정온도 이상으로 차이가 나면, 펌프(400)가 자동으로 순환하게 된다. 이를 통해 축열 탱크(500) 내에서 열 교환이 일어나 축열 탱크(500)의 온도가 상승한다. 여기서 펌프(400)는 태양 전지의 뒷면에 설치한 태양열 흡열기(200)에서 흡수한 열을 열원으로 사용할 수 있다.

태양열 흡열기(200)의 냉각관(600)을 순환하는 유체는 프로필렌 글리콜과 같은 부동액을 넣어서 겨울철 동파를 방지할 수 있다. 상수도를 도 1과 같이 축열 탱크(500)에 직접 연결하여 온수나 난방을 얻을 수 있거나, 축열 탱크(500) 내에 열 교환기를 추가로 설치하여 온수와 난방 배관을 따로 둘 수 있다.

또한, 이동 단말기(도면 미도시)를 이용하여 축열 탱크(500)의 설정 온도 등을 태양열 시스템(10)의 제어부(700)를 통해 원격 제어 할 수 있다. 또한, 타이머를 설정하여 보일러(300)의 작동 시간을 제어할 수 있다. 이동 단말기를 통한 원격 제어 방법이나 보일러(300)의 작동 시간 제어 방법은 여러 방법을 통해 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.

선택 스위치(800)는 외부로부터 입력되는 난방 또는 냉방에 대한 선택에 따라, 가열된 유체를 난방 펌프로 제공하거나, 냉방 펌프로 유입되도록 한다.

축열 탱크(500)는 냉각기(900)의 가열부로 가열된 유체를 제공하여 열교환 함으로써, 냉방도 함께 제공될 수 있도록 한다. 여기서 가열된 유체는 냉각기(900) 내부에서 흡수제로 사용되며, 냉각기(900)의 구조는 이후 상세히 설명한다.

이러한 태양열 시스템(10)에서 난방 또는 냉방을 제공하기 위한 태양 전지 패널(100)을 구성하는 방법에 대해 도 2 내지 도 7을 참조로 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(100)은 태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 태양 전지(101)와, 태양 전지(101) 하단에 설치되어 태양 전지 패널(100) 내부로 유입되는 공기가 순환되도록 하는 칸막이(102)를 구비한다. 그리고 태양 전지(101) 뒷면에 공기의 입구와 출구를 만들어, 공기가 지나가면서 태양 전지(101)로부터 열을 잘 흡수 할 수 있도록 한다. 제1 실시예에서의 공기의 출입구는 태양 전지(101) 하단에 구비되는 것을 예로 한다.

본 발명의 실시예에서는 칸막이(102)가 지그재그 형태로 설치되는 것을 예로 하여 설명한다. 또한, 칸막이(102)의 재질로는 구리, 알루미늄 또는 PVC(Polyvinyl Chloride)를 사용하는 것을 예로 하여 설명한다.

태양 전지(101)의 상하좌우에는 태양 전지(101)를 감싸는 형태로 설치하여, 대기로의 열 손실을 차단할 수 있도록 한다. 또한, 태양 전지(100)의 단열재(103)를 둘러싸고 알루미늄 또는 PVC와 같은 마감재(104)로 마감 처리하는 것을 예로 하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지(101)는 기본적으로 상기 도 2에서 설명한 구성과 같이 구현되는 것을 예로 하여 설명한다. 그러나, 도 2의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)의 상단 즉, 태양 전지(101)의 상단에 열손실 차단재(105)를 추가로 설치하여, 대기로의 열 손실을 단열재(103)와 함께 추가로 차단할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 열손실 차단재(105)로 저철분 강화유리를 사용하는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고 열손실 차단재(105)의 두께를 5mm로 하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 실시예와 제2 실시예에서 공기의 출입구를 태양 전지(101)의 하단에 구현하는 것과는 달리, 본 발명의 제3 실시예에서는 공기의 출입구(106-1, 106-2)를 태양 전지 패널(100)의 좌우에 형성되도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널의 출입구(106-1, 160-2)가 상단에 위치하는 것을 예로 하여 도시하였으나, 하단 또는 상단과 하단에 위치할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에서는 태양 전지 패널(100)을 복수 개 연결하여 구현하는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고 복수의 태양 전지 패널(100)들을 각각 연결하기 위하여, 태양 전지 패널(100) 사이에 연결관(107)을 설치한다. 연결관(107)의 재질은 여러 종류의 재질로 구현할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 재질로 한정하지 않는다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은 공기의 출입구 위치를 달리 변형하여 설치하는 것이다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 공기의 출구(108-1)를 태양 전지 패널(100) 상단에, 공기의 입구(108-2)를 태양 전지 패널(100) 하단에 구비되도록 설치한다.

본 발명의 제5 실시예에서는 공기의 출구를 패널 상단에, 공기 입구를 하단에 구비되도록 설치하는 것을 예로 하여 설명하나, 공기의 출입구 위치가 도 6에서 언급한 위치와 반대로 변경될 수도 있다. 또한, 도 6에서는 패널 뒤에 칸막이가 구비되지 않는 형태를 예로 하여 도시하였으나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지 패널의 예시도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 태양 전지 패널(100)은 상기 도 6의 제5 실시예에 따른 태양 전지 패널을 여러 개 연결하여 구현한다. 그리고 각 태양 전지 패널(100)을 연결하기 위하여 패널 사이에 설치되는 연결관(107)의 위치가 상기 도 5와는 다르게 태양 전지 패널(100)의 상단과 하단 등 여러 위치에 놓이도록 구현할 수도 있다. 이와 같이 패널 사이에 설치되는 연결관(107)의 위치, 또는 공기가 출입할 수 있도록 하는 공기 출구와 입구의 위치에 따라 다양한 태양 전지 패널을 구현할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 언급하지 않은 다양한 형태로 구현할 수도 있다.

이상에서 설명한 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널 내지 제6 실시예에 따른 태양 전지 패널에서는 열을 잘 흡수 할 수 있도록 공기가 출입구를 지나가는 것을 예로 하여 설명하였으나, 공기 대신에 열을 잘 흡수할 수 있도록 물을 이용할 수도 있다.

다음은 상기 도 2 내지 도 7에서 설명한 태양 전지 패널(100)이 실제 설치된 예에 대해 도 8을 참조로 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 패널이 설치된 예시도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 설치대(109) 위에 태양 전지 패널(100)을 올려놓고, 태양 전지 패널(100) 하단에 형성된 공간으로 공기가 지나갈 수 있도록 공기의 흡입구를 구현한다. 그리고 설치대(109)의 상단으로 구현되어 있는 공기 탱크(110)는 흡입구를 통해 흡입된 공기를 모으고, 그 다음 공기 출구를 통해 공기가 외부로 배출되도록 하여 난방이나 냉방에 이용할 수 있도록 한다.

도 8에서는 공기의 흡입구가 병렬이 되도록 설치하였으나, 경우에 따라 공기의 흡입구가 직렬이 되도록 설치 할 수 있다. 직렬이 되도록 설치되는 공기의 흡입구 형태는 다양한 형상으로 설치될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태로 한정하여 설명하지 않는다.

다음은 태양 전지 패널(100)의 뒷면에 설치되는 구조물에 대해 도 9 내지 도 11을 참조로 설명한다.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널의 뒷면에 설치되는 구조물의 예시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(100)을 형성하는 복수의 태양 전지(101)들이 연결관(111)으로 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 태양 전지 패널(100)의 뒷면에 설치되며 복수의 태양 전지(101)들을 연결하는 연결관(111)으로 실리콘 호스, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 호스, 우레탄 호스, 동관, 알루미늄관, 스테인리스관 또는 PVC를 상하로 직병렬 연결하는 것을 예로 하여 설명한다.

그리고 연결관(111)은 열전도성 접착제, 알루미늄 테이프 또는 실리콘 등으로 태양 전지 패널(101)에 붙이는 것을 예로 하여 설명한다. 여기서 열전도성 접착제로는 Silicone modified polymer(20~30%), Fillers(60~70%), Silica(1~5%), Paraffin(1~5%), Carbon black(<0.1), organic tin compound(0.1~5%)의 성분을 포함하는 접착제가 사용되는 것을 예로 하여 설명한다.

이러한 연결관(111)은 단열재(예를 들어, 폴리에스테르, 글라스 울, 유리섬유 등)로 감싸고, 알루미늄이나 PVC 등의 플라스틱 재질로 마감 처리를 하는 것을 예로 한다. 또한 도 9에서 보이는 태양 전지 패널(100)의 위치와 반대에 있는 윗면에 저철분 강화유리를 사용하여 외부 열손실을 차단할 수 있다. 이러한 태양 전지 뒷면에 설치되는 구조물들은 모듈의 형태로 구현되어, 태양 전지 패널(100) 뒷면에 용이하게 부착할 수 있도록 구현된다.

본 발명의 실시예에서는 연결관(111)이 상하로 복수의 태양 전지(101)들을 연결하는 것을 예로 하여 설명하나, 연결관(111)이 좌우로 설치되어 복수의 태양 전지(101)들을 연결할 수도 있다.

여기서, 모든 태양 전지(101)들을 연결하도록 연결관(111)을 길게 연결하기 위해 본 발명의 실시예에서는 다양한 형태의 소켓을 사용하며, 소켓의 형태에 대해 도 10을 참조로 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 연결관 연결 소켓의 예시도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(100)의 뒷면에 PVC관 또는 우레탄 호스와 같은 연결관(111)은 소켓을 이용하여 직병렬로 연결할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 도 10에 나타낸 바와 같이 다양한 소켓을 이용하여 연결관을 직병렬로 연결하고, 직병렬 연결을 통해 연장된 연결관(111)을 태양 전지 패널(100)에 붙여 복수의 태양 전지(101)들이 연결되도록 사용하는 것을 예로 하여 설명한다.

본 발명의 실시예에서는 소켓의 형태로는 "ㄴ"자형, "ㅣ"자형 또는 "ㅜ"자 형태의 소켓을 사용하고, 소켓의 크기로는 8mm, 10mm 또는 12mm의 직경을 갖는 소켓을 사용하는 것을 예로 하여 도시하였으나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널의 뒷면에 설치되는 구조물의 예시도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 소켓으로 연결관(111)이 직병렬로 길게 연결된 상태에서 열전도성 접착제, 알루미늄 테이프, 실리콘 중 어느 하나의 것으로 태양 전지 패널(100)의 뒷면에 붙이면, 연결관(111)의 한쪽 끝을 고정 장치(112)를 이용하여 태양 전지 패널(100)에 고정시킨다.

이때, 본 발명의 실시예에서는 고정 장치(112)로 철사를 이용하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 그리고 연결관(111)이 태양 전지 패널(100)의 뒷면에 붙는 형태를 도 9에서 언급한 바와 같이 수직 구조로 연결하지 않고 고정 장치(112)와 비슷한 형태인 지그재그 형태로 구현하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

다음은 다양한 형태로 구현되는 태양 전지 패널(100)의 후면 형태에 대해 도 12 내지 도 14를 참조로 설명한다.

도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널 후면의 예시도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(100)의 후면에 동관(113)을 병렬로 설치하여, 동관(113)이 태양 전지(101)에서 발생한 열이 동관(113) 내부의 유체로 옮겨져 열을 전달하는 기능을 수행하도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 유체를 어느 하나의 종류로 한정하여 설명하지 않으며, 동관(113) 내부에서 유체가 열을 전달하는 방법은 이미 알려진 사항으로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

여기서 본 발명의 실시예에서는 태양 전지(101) 후면에 EVA와 PVF(Back sheet) 필름을 사용하는 것을 예로 하여 설명하나, 흡열판(예를 들어, 구리 또는 알루미늄 등)으로 대체할 수 있다. 이때 흡열판을 사용하는 경우에는, 아노다이징(anodizing) 또는 크로메이트(chromate)로 도금 처리하여 사용할 수 있다.

또한, 태양 전지(101)와 흡열판을 동시에 사용할 수 있는데, 이 경우 흡열판 위에 태양 전지(101)를 열전도성 접착제, 열전도 양면 테이프(Thermal tape) 또는 실리콘 중 어느 하나를 이용하여 흡열판과 태양 전지(101)를 서로 붙여 사용한다. 그리고 흡열판 뒷면에는 실리콘 호스, EVA 호스, 우레탄 호스, 동관, 알루미늄관, 서스관 또는 PVC 중 어느 하나를 이용하여 상하로 직렬 연결하며, 열전도성 접착제, 알루미늄 테이프, 실리콘 등으로 흡열판에 붙일 수 있다.

그리고 동관(113)이나 알루미늄 관을 사용할 수 있으며, 이 경우 흡열판과 구리관 또는 흡열판과 알루미늄관은 초음파 용접하여 사용한다. 관은 단열재인 폴리에스테르, 글라스울, 유리섬유 등으로 감싸주고 알루미늄이나 PVC 등의 플라스틱 재질로 마감처리를 해준다. 또한 태양 전지(100) 위에 저철분 강화유리와 같은 단열제(105)를 사용하여 외부 열손실을 차단할 수 있다.

여기서 아노다이징 또는 크롬메이트로 도금 처리한 알루미늄으로 주조한 흡열판을 태양 전지(100) 후면에 설치한 태양 전지 후면의 예에 대해 도 13을 참조로 설명한다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널 후면의 예시도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(100) 후면에 아노다이징 또는 크롬메이트로 도금 처리한 알루미늄으로 주조한 흡열판(114)을 설치한다. 이때, 태양 전지 패널(100)이 태양열을 흡수할 수 있도록 하는 흡열판(114)은 열전도성 접착제, 알루미늄 테이프 또는 실리콘 중 어느 하나를 이용하여 태양 전지(100)의 후면에 접착되도록 한다.

태양 전지 패널(100) 후면의 또 다른 예에 대해 도 14를 참조로 설명한다.

도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양 전지 패널 후면의 예시도이다.

도 14의 (a)는 태양 전지(100)의 전면을, (b)는 태양 전지(100)의 후면을 나타낸 것이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 아노다이징 또는 크로메이트 도금을 한 알루미늄 주조 흡열판 위에 태양 전지(100)를 열전도성 접착제, 열전도 양면 테이프 또는 실리콘 중 어느 하나로 붙인다. 흡열판의 상단과 하단의 배관 연결은 소켓을 이용하며 배관 파이프(124)로 직렬 또는 병렬로 연결 할 수 있다.

다음은 상기에서 설명한 다양한 방법으로 구성하는 태양 전지 패널(100)을 을 건물 벽에 설치하는 방법에 대해 도 15를 참조로 하여 설명한다.

도 15는 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지 패널의 설치 방법에 대한 예시도이다.

도 15의 (a)는 알루미늄 사각 프레임의 정면도이고, (b)는 알루미늄 사각 프레임의 평면도이다. 그리고 (c)는 알루미늄 사각 프레임이 설치된 태양 전지(100)의 측면도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 알루미늄 사각 파이프(115)를 건물벽에 세로로 고정한 다음, 알루미늄 사각 파이프(115)의 옆면에 탭을 낸다. 또한 태양 전지 패널(100)의 옆면 알루미늄에도 탭을 내고, 옆면에 각각 형성된 탭을 나사를 이용하여 알루미늄 사각 파이프(115)와 태양 전지 패널(100)을 서로 채결하여 준다. 필요 시 전기 용접 등의 방법을 통해 알루미늄 사각 파이프(115)를 가로로 연결하여, 세로로 설치된 두 개의 알루미늄 사각 파이프(115) 사이를 연결해 준다.

도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지 패널의 설치 방법에 대한 예시도이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 알루미늄 사각 파이프(115)를 가로로 설치하고, 볼트와 너트(116)를 이용하여 태양 전지 패널(100)을 고정하여 설치한다.

다음은 복수의 태양 전지 패널(100)이 구비되어 실제 환경에 설치될 수 있는 형태에 대해 도 17 및 도 18을 참조로 설명한다.

도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복수의 태양 전지 패널이 설치된 예시도이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(100)을 여러 장 연결하여 사용하는 경우, 입구가 하단, 출구가 상단에 위치하도록 설치한다. 그리고 태양 전지 패널(100)의 입구에 밸브(117)를 복수 개 설치함으로써 유량을 조절할 수 있도록 한다.

도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 복수의 태양열 시스템이 설치된 예시도이다.

도 18에 도시된 바와 같이, 태양 전지 패널(100)을 여러 장 연결하여 사용하는 경우, 입구가 하단, 출구도 하단에 위치하도록 설치한다. 그리고 태양 전지 패널(100)의 입구에 밸브(117)를 복수 개 설치함으로써 유량을 조절할 수 있도록 한다.

다음은 도 15 내지 도 18을 통해 태양 전지 패널이 설치될 수 있는 형태로 구현된 후, 실제 환경에 설치되는 예에 대해 도 19를 참조로 설명한다.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 태양열 시스템이 실제 생활 환경에 설치된 예시도이다.

도 19의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 알루미늄 사각 파이프(115)를 이용하여 설치대를 만들어 남향으로 태양 전지 패널(100)이 위치할 수 있도록 설치한다. 태양 전지 패널(100)은 (a)에서와 같이 인접하여 병렬로 설치될 수도 있고, (b)에 나타낸 바와 같이 인접한 태양 전지와 떨어트려 설치할 수도 있다.

설치된 태양 전지 패널(100)은 턴테이블(도면 미도시)을 통해 태양 전지 패널(100)의 위치가 회전하면서 변경될 수도 있다.

다음은 태양 전지를 적용하는 또 다른 실시예에 대하여 도 20 및 도 21을 참조로 설명한다.

도 20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양 전지를 적용하는 예시도이다.

도 20의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 진공관(119) 또는 유리관 내에 태양 전지(101), 흡열판(114), 히트파이프(118)를 설치한다. 그리고 히트파이프(118) 끝에는 냉각핀(120)을 달아서 히트파이프(118)가 냉각시킨 물이 물탱크 내에서 열 교환을 통해 온수를 생산한다.

태양 전지(101)와 흡열판(114)은 열전도성 접착제, 열전도 양면테이프 또는 실리콘으로 붙일 수 있다. 또한 흡열판(114) 하단에 설치되며 냉각제를 이용하여 상기 물탱크 내의 물을 냉각시키는 히트파이프(118) 대신 냉각관(예를 들어, 동관 또는 알루미늄관)을 사용할 수 있으며, 흡열판(114)과 냉각관은 초음파 용접, 열전도성 접착제 또는 실리콘 중 어느 하나로 접합 할 수 있다.

도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양 전지를 적용하는 예시도이다.

도 21의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 및 태양열 패널을 블라인드 형태로 구현하여 사용한다. 블라인드 형태로 구현되는 태양열 패널은 태양 전지(101), 흡열판(114) 및 공기나 물을 냉각시키는 냉각관(123)을 포함한다.

태양 전지(101)와 흡열판(114)은 열전도성 접착제, 열전도 양면테이프 또는 실리콘 중 어느 하나를 이용하여 서로 붙일 수 있다. 또한 흡열판(114)과 냉각관(123)은 초음파 용접, 열전도성 접착제 또는 실리콘 중 어느 하나를 이용하여 서로 접합 할 수 있다.

또한 태양 전지(101) 위에 케이스(122)를 설치하여 외부로의 열손실을 차단한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 케이스(122)의 재질로 저철분 강화유리를 사용하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

그리고, 케이스(122) 상단에 베어링(121)을 설치하여 태양 전지(101)를 포함하는 케이스(122)를 좌우로 방향의 이동을 제어할 수 있어, 태양 추적이 용이하게 할 수 있다. 또한 배관의 연결은 필요에 따라 직렬 또는 병렬로 연결 할 수 있다.

이상에서는 복합식 태양열 시스템(10)을 이용하여 난방을 제공하는 다양한 장치와 방법에 대해 설명하였으며, 복합식 태양열 시스템(10)을 이용하여 냉방을 제공하기 위하여 선택 스위치(800) 및 축열 탱크(500)와 연결되어 있는 냉각기(900)에 대해서 도 22를 참고로 설명한다. 본 발명의 실시예에서는 냉각기(900)로 흡수식 냉각기를 사용하는 것을 예로 하여 설명한다.

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 냉각기의 구조도이다.

도 22에 도시된 바와 같이, 냉각기(900)는 가열부(910), 압축부(920), 응축부(930), 팽창부(940), 증발부(950) 및 흡수부(960)를 포함한다.

가열부(910)는 축열 탱크(500)에서 가열된 유체가 가열부(910) 내부에 포함되어 있는 열교환기(도면 미도시)로 유입되고, 냉각제와 흡수제가 혼합된 유체를 열교환을 통해 상기 가열된 유체가 가열하여 기체화된 냉각제를 생성한다. 본 발명의 실시예에서는 냉각제로 암모니아를, 흡수제로 물을 사용하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

압축부(920)는 가열부(910)에서 생성된 냉각제의 기체가 유입되면, 기체를 압축하여 고온 고압의 압축된 기체를 생성한다. 여기서 고온과 고압의 기준은 어느 하나로 한정하여 설정하지 않으며, 압축부(920)가 냉각제의 기체를 압축하는 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

응축부(930)는 압축부(920)에서 생성한 고온 고압의 압축된 기체가 유입되면, 이를 응축하여 고온 고압의 액체로 생성한다. 여기서 액체는 냉각제인 암모니아에 해당한다.

팽창부(940)는 응축부(930)에서 생성된 고온 고압의 액체가 유입되면, 이를 팽창시켜 저온 저압의 액체로 생성한다.

증발부(950)는 팽창부(940)에서 생성된 저온 저압의 액체를 증발시켜, 저온 저압의 기체로 생성한다.

흡수부(960)는 증발부(950)에서 생성된 저온 저압의 기체가 물에 흡수되어 냉각제를 생성하고, 생성한 냉각제를 가열부(910)로 전달하는 일련의 과정을 반복하여, 냉각 효과를 얻는다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

복합식 태양열 시스템에 있어서,
태양열을 흡수하여 전기를 발전하고, 발전한 전기를 전력 공급사의 계통과 연계하여 전달하는 태양 전지 패널;
전력 공급사로부터 끌어온 전기를 이용하여 내부의 유체를 가열하여 난방이나 냉방이 제공되도록 하는 축열 탱크;
상기 축열 탱크로 가열한 유체를 제공하여 난방이 제공되도록 하는 상기 보일러; 및
상기 축열 탱크의 가열된 유체가 유입되어 열교환을 통해 냉방이 제공되도록 하는 냉각기
를 포함하며,
상기 태양 전지 패널은,
태양광을 흡수하여 전기를 생산하는 복수의 태양 전지;
상기 복수의 태양 전지 하단에 각각 설치되어, 공기 또는 물 중 어느 하나인 유체가 순환되도록 하는 칸막이;
대기로의 열 손실을 차단하는 단열재; 및
상기 태양 전지를 둘러싸는 마감재
를 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
상기 칸막이는 구리, 알루미늄 금속 또는 PVC(Polyvinyl Chloride) 플라스틱 중 어느 하나의 재질로 구성되며, 지그재그 형태로 설치되며,
상기 단열재는 알루미늄 금속 또는 PVC 플라스틱 중 어느 하나의 재질로 구성되는 복합식 태양열 시스템.
제2항에 있어서,
상기 태양 전지 패널은,
상기 태양 전지가 열을 용이하게 흡수하기 위하여, 상기 태양 전지 뒷면, 상기 태양 전지 패널의 상단, 또는 상기 태양 전지 패널의 상단과 하단에 각각 공기의 입구와 출구를 구비하는 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
상기 태양 전지 패널은,
대기로의 열 손실을 차단하기 위하여, 상기 태양 전지의 상단에 설치되는 열손실 차단재
를 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제4항에 있어서,
복수의 태양 전지 패널을 연결하기 위한 연결관
을 더 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제5항에 있어서,
상기 태양 전지 패널은,
태양 전지를 지지하는 설치대; 및
상기 태양 전지 아래로 공기 또는 물 중 어느 하나인 유체가 지나갈 수 있도록 형성된 흡입구
를 더 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제5항에 있어서,
상기 태양 전지 패널은,
뒷면에 복수의 태양 전지들이 상하 또는 좌우 중 어느 하나의 형태로 연결될 수 있도록 이어주는 연결관
을 포함하며,
연결관의 재질은 실리콘 호스, EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 호스, 우레탄 호스, 동관, 알루미늄관, 스테인리스관 또는 PVC 중 어느 하나를 이용하고,
상기 연결관은 상기 태양 전지 뒷면에 열전도성 접착제, 알루미늄 테이프 또는 실리콘 중 어느 하나로 접착되는 복합식 태양열 시스템.
제7항에 있어서,
상기 연결관은 소켓을 이용하여 직병렬로 연결되는 태양열 시스템.
제7항에 있어서,
상기 연결관이 상기 태양 전지 패널에 고정되도록 하는 고정 장치
를 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제5항에 있어서,
상기 태양 전지 패널의 후면에 병렬로 설치되며 내부에 유체를 포함하고 있어, 상기 태양 전지에서 발생한 열이 상기 유체로 옮겨져 열을 전달할 수 있도록 하는 동관
을 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제10항에 있어서,
상기 태양 전지 패널의 후면에 위치하며, 태양열을 상기 태양 전지 패널이 흡수할 수 있도록 하는 흡열판
을 포함하며,
상기 흡열판은 아노다이징 또는 크로메이트 중 어느 하나로 도금 처리하여 사용하는 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
상기 태양 전지 패널이 고정되어 설치되도록 하는 사각 파이프
를 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
복수의 태양 전지 패널이 연결되는 경우, 태양 전지 패널의 입구에 설치되어 유량이 조절되도록 하는 밸브
를 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
상기 태양 전지와 태양열을 흡수하는 흡열판이 열전도성 접착제, 열전도 양면테이프 또는 실리콘 중 어느 하나로 부착되어 구비되고,
물을 담고 있는 물탱크;
상기 흡열판 하단에 설치되며, 냉각제를 이용하여 상기 물탱크 내의 물을 냉각시키는 히트파이프; 및
상기 히트파이프의 한쪽 끝에 설치되며 상기 물탱크 내에서 열교환을 통해 온수가 생산되도록 하는 냉각핀
을 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제14항에 있어서,
공기나 물을 냉각시키는 냉각관;
상기 태양 전지 위에 설치되며, 외부로의 열손실을 차단하는 케이스; 및
상기 케이스의 상단에 설치되며, 태양 전지를 포함하는 상기 케이스의 방향을 좌우로 이동, 제어하는 베어링
을 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제14항에 있어서,
상기 열전도성 접착제는 Silicone modified polymer(20~30%), Fillers(60~70%), Silica(1~5%), Paraffin(1~5%), Carbon black(<0.1), organic tin compound(0.1~5%)의 성분을 포함하는 접착제인 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
상기 축열 탱크의 온도를 원격으로 제어하는 단말
을 더 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
상기 태양 전지 패널은, 사각 파이프를 이용하여 구현된 설치대 상에 놓여 남향 위치로 복수의 태양 전지 패널이 인접하여 병렬로 설치되거나, 복수개의 태양 전지 패널이 각각 인접한 태양 전지 패널과 일정 거리 떨어져 설치되는 복합식 태양열 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉각기는,
상기 축열 탱크의 가열된 유체가 가열부 내부에 포함되어 있는 열교환기로 유입되고, 냉각제와 흡수제가 혼합된 유체를 열교환을 통해 가열하여 기체화된 냉각제를 생성하는 상기 가열부;
상기 가열부에서 생성된 기체화된 냉각제를 압축하여 고온 고압의 압축된 기체를 생성하는 압축부;
상기 압축부에서 생성한 고온 고압의 압축된 기체를 응축하여 고온 고압의 액체로 생성하는 응축부;
상기 응축부에서 생성한 고온 고압의 액체가 유입되면, 이를 팽창시켜 저온저압의 액체로 생성하는 팽창부;
상기 팽창부에서 생성한 저온 저압의 액체를 증발시켜 저온 저압의 기체로 생성하는 증발부; 및
상기 증발부에서 생성된 저온 저압의 기체가 흡수제에 흡수되어 냉각제로 생성되고, 생성된 냉각제를 상기 가열부로 전달하는 흡수부
를 포함하는 복합식 태양열 시스템.
제19항에 있어서,
상기 태양 전지의 뒷면에 설치된 태양열 흡열기에서 흡수한 열을 열원으로 사용하며, 상기 태양열 흡열기의 온도가 상기 축열 탱크의 온도보다 미리 설정한 온도이상 차이가 나면 유채를 순환시키는 펌프; 및
외부로부터 입력되는 난방 또는 냉방에 대한 선택에 따라, 가열된 유체를 난방 펌프로 제공하거나 상기 냉각기의 가열부로 유입되도록 하는 선택 스위치
를 추가로 포함하는 복합식 태양열 시스템.