KR20210066465A - 가열 공기를 제공할 수 있는 ptc형 태양열 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PTC형 태양열 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 일조 시간 대에 집열관 주위에서 발생하는 열을 이용하여 공기를 가열한 후, 실내로 공급해 줌으로써, 집열관 내부의 열 매체를 통한 에너지 획득과는 별개로 실내 난방을 수행할 수 있는 PTC형 태양광 시스템에 관한 것이다.

Description

가열 공기를 제공할 수 있는 PTC형 태양열 시스템{Parabolic trough concentrator type solar thermal energy system providing hot air}

본 발명은 PTC형 태양열 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 일조 시간 대에 집열관 주위에서 발생하는 열을 이용하여 공기를 가열한 후, 실내로 공급해 줌으로써, 집열관 내부의 열 매체를 통한 에너지 획득과는 별개로 실내 난방을 수행할 수 있는 PTC형 태양광 시스템에 관한 것이다.

태양열 시스템은 광전효과를 이용하는 태양광 시스템과는 달리 태양열을 집광하여 열 매체를 가열한 후, 가열된 열 매체의 열을 이용하여 발전을 수행하는 장치이다.

이 태양열 시스템은 태양열의 집광 여부에 따라 태양열을 집광하는 집광형과 비 집광형으로 구분된다.

비 집광형은 평판형과 진공유리관형으로 구분되고, 집광형은 집광기(반사판)의 기하학적 구조에 따라 PTC(Parabolic Trough Concentrator)형, CPC(Compound Parabolic Concentrator), 포물선 접시형(Parabolic Dish) 등으로 구분된다.

집광형 중에서 중고온의 온도범위를 얻을 수 있고 1축이나 2축의 추적이 가능한 PTC형 집광기가 가장 바람직한데, 통상의 PTC형 집광기는 얇은 판 형태의 금속 반사판을 2차원 포물 형태의 곡률을 가지도록 벤딩하여 초점이 띠 형태를 이루게 되며, 이 초점축에 열 매체가 순환하는 집열관이 위치한다.

한편, 집광형 태양열 시스템은 태양광이 집광될 때, 집광기와 집열관에서 많은 열이 발생하는데, 기존의 집광형 태양열 시스템이 이 열을 공중으로 배출해 버리므로 에너지 효율이 낮은 문제점이 있다.

1. 한국공개특허, 제10-2015-0086128호, '태양열 집광판 표면세척방법' 2. 한국공개실용신안, 제20-2011-0003259호, '집광형 태양열온수기의 진공관흡수기'

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 PCT형 태양열 시스템의 집열관과 반사판에서 발생하는 열을 이용하여 실내 공기를 난방해 줄 수 있는 PCT형 태양열 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상면이 개방되고 내부에 수용공간을 구비하는 함체; 상기 함체를 덮고 태양광을 상기 함체 내부로 투과시킬 수 있는 광 투과판; 상기 함체의 내부에 구비되고 열 매체가 흐르는 집열관; 상기 집열관의 하부에서 상기 태양광을 상기 집열관으로 집광시켜 상기 열 매체를 가열하는 반사판; 및 상기 함체의 일측에 구비되고, 상기 함체 내부에서 가열된 가열공기를 실내로 공급하는 가열공기 배출덕트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC형 태양열 시스템을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 함체 또는 상기 가열공기 배출덕트에는 상기 가열공기를 상기 가열공기 배출덕트로 배출되게 하는 가열공기 배출팬이 구비된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 함체의 타측에 구비되고, 실내에서 냉각된 냉각공기를 상기 함체 내부로 공급하여 상기 가열공기 배출덕트와 함께 실내의 공기를 상기 함체 내부로 순환시키는 냉각공기 유입덕트를 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 집열관은 서로 나란하게 이격되어 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수 개의 배관 파이프들로 구성되고, 상기 배관 파이프들의 외면에는 광 흡수 코팅되어 태양광을 흡수하며, 상기 반사판은 상기 배관 파이프들 하단에 각각 구비된다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

본 발명의 PTC형 태양열 시스템에 의하면 집열관을 수용하는 함체 내부에서 가열된 공기를 실내로 공급하여 난방이 가능하므로 집열관을 통한 에너지 획득과는 별개로 가열 공기로 실내 난방을 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC형 태양열 시스템을 보여주는 도면,
도 2는 도 1의 A-A'단면을 보여주는 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC형 태양열 시스템을 보여주는 도면, 도 2는 도 1의 A-A'단면을 보여주는 도면이다.

도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PTC형 태양열 시스템(100)은 태양(10)으로부터 조사되는 태양광(s)을 집광하여 열 매체를 가열한 후, 가열된 열 매체를 이용하여 발전을 수행하거나 온수이용 및 실내 난방을 수행할 수 하는 장치이다.

또한, 상기 PTC형 태양열 시스템(100)은 일조시간 대에 추가적으로 집열관 주위에서 가열된 공기를 실내로 공급하여 난방을 수행한다.

상기 PTC형 태양열 시스템(100)은 함체(110), 광 투과판(120), 집열관(130), 반사판(140) 및 가열공기 배출덕트(150)를 포함하고, 상기 함체(110) 내부의 공기순환을 위해 가열공기 배출팬(160) 및 냉각공기 유입덕트(170)를 더 포함할 수 있다.

상기 함체(110)는 내부에 수용공간이 구비되고 상면이 개방된 사각형 형태의 수납함이다.

또한, 상기 함체(110)의 내면에는 입사된 태양광이 반사되지 않도록 열 흡수 코팅이 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 함체(110)는 사각형 박스 형태로 도시하였으나 아래에서 설명할 집열관(130)을 수용할 수 있다면 형태에 별다른 제약은 없다.

상기 광 투과판(120)은 상기 함체(110)의 개방된 상면을 덮고, 태양광을 투과시켜 내부 수용공간으로 조사되게 한다.

또한, 상기 광 투과판(120)은 상기 내부 수용공간으로 오염물이 유입되는 것을 방지하여 유지보수를 용이하게 하며, 상기 내부 수용공간에서 발생된 열이 외부로 방출되지 않게 한다.

예를 들면, 상기 광 투과판(120)은 유리판이나 광 투과도가 높은 수지재 투명기판일 수 있다.

상기 집열관(130)은 상기 함체(110)의 내부에 구비되고 내부에 열 매체가 흐르며, 상기 열 매체는 외부의 열교환기로 순환한다.

또한, 상기 집열관(130)은 복수 개의 배관 파이프(131,132,133,134)를 포함하여 이루어지면, 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)은 서로 나란하게 이격되어 배치된다.

또한, 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)의 일단은 제1 연결관(180)에 연결되며, 타단은 제2 연결관(190)에 연결된다.

또한, 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)에서 가열된 열 매체는 상기 제1 연결관(180)을 통해 상기 열교환기로 공급되며, 열교환이 끝나 냉각된 열 매체는 상기 제2 연결관(180)을 통해 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)로 유입되어 순환한다.

또한, 도면들에서는 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)이 병렬로 연결되는 것으로 도시하였으나 서로 직렬로 연결될 수도 있다.

또한, 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)의 외면에는 광 흡수 코팅이 되어 태양광의 흡수율을 향상시킬 수 있고, 집열 효율이 높은 히트파이프 형태의 진공관 튜브로 구비하는 것이 바람직하다.

상기 반사판(140)은 일정한 곡률을 갖는 길쭉한 호형의 반사판으로 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)의 후방에 각각 설치된다.

또한, 상기 반사판(140)은 태양광(s)을 반사하여 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)에 집중시키고 상기 배관 파이프들(131,132,133,134) 내부의 열 매체는 가열된다.

또한, 상기 반사판(120)은 길쭉한 호형이므로 상기 집열관(110)의 길이방향으로 길쭉한 초점축을 가진다.

또한, 도시하지는 않았으나 상기 반사판(120)은 구동부재에 의해 회동할 수 있으며 태양의 고도변화에 따라 초점축의 위치를 가변하여, 초점축이 항상 상기 배관 파이프들(131,132,133,134)의 길이방향 중심에 위치하게 한다.

한편, 상기 함체(110)의 내부 공기는 일조시간에 태양광에 의해 가열되는데, 일반적으로 평면형 태양열 시스템에서는 이 가열 공기가 외부로 배출되어 버리거나 상기 집열관(130)을 가열하는 용도로만 이용되므로 에너지 효율이 낮은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 함체(110)의 일측에 상기 함체(110) 내부의 가열 공기를 실내로 공급하는 가열공기 배출덕트(150)를 구비하여 온풍기 형태로 실내 온도를 높여줄 수 있다.

또한, 상기 가열공기 배출덕트(150)에는 가열공기가 배출되게 공기 흐름을 형성하는 가열공기 배출팬(160)이 구비된다.

그러나 상기 가열공기 배출팬(160)은 가열공기를 상기 가열공기 배출덕트(150)로 배출해 줄 수 있다면, 상기 함체(110)에 구비될 수도 있다.

또한, 상기 함체(110)의 타측에는 실내에서 냉각된 공기가 다시 상기 함체(110)의 내부로 유입될 수 있는 냉각공기 유입덕트(170)가 더 구비될 수 있다.

즉, 일조시간 대에 상기 함체(110)의 내부 가열공기를 실내로 순환시켜 실내 난방을 수행할 수 있으며, 이는 상기 집열관(130)의 열 매체를 통한 온수 이용 및 난방과는 별도로 수행되므로 에너지 효율을 매우 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100:PTC형 태양열 시스템 110:함체
120:광 투과판 130:집열관
131,132,133,134:배관 파이프 140:반사판
150:가열공기 배출덕트 160:가열공기 배출팬
170:냉각공기 유입덕트 180:제1 연결관
190:제2 연결관

Claims (4)

1. 상면이 개방되고 내부에 수용공간을 구비하는 함체;
   상기 함체를 덮고 태양광을 상기 함체 내부로 투과시킬 수 있는 광 투과판;
   상기 함체의 내부에 구비되고 열 매체가 흐르는 집열관;
   상기 집열관의 하부에서 상기 태양광을 상기 집열관으로 집광시켜 상기 열 매체를 가열하는 반사판; 및
   상기 함체의 일측에 구비되고, 상기 함체 내부에서 가열된 가열공기를 실내로 공급하는 가열공기 배출덕트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC형 태양열 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 함체 또는 상기 가열공기 배출덕트에는 상기 가열공기를 상기 가열공기 배출덕트로 배출되게 하는 가열공기 배출팬이 구비되는 것을 특징으로 하는 PTC형 태양열 시스템.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 함체의 타측에 구비되고, 실내에서 냉각된 냉각공기를 상기 함체 내부로 공급하여 상기 가열공기 배출덕트와 함께 실내의 공기를 상기 함체 내부로 순환시키는 냉각공기 유입덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 PTC형 태양열 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 집열관은 서로 나란하게 이격되어 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수 개의 배관 파이프들로 구성되고,
   상기 배관 파이프들의 외면에는 광 흡수 코팅되어 태양광을 흡수하며,
   상기 반사판은 상기 배관 파이프들 하단에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 PTC형 태양열 시스템.

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