KR20230012741A - 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템에 관한 것으로, 작물을 재배하는 다수의 비닐하우스; 상기 다수의 비닐하우스를 관리하며, 지붕에 태양광열 패널부가 설치된 관리동; 및 상기 태양광열 패널부에서 생산된 온수를 작물에 공급하는 온수공급관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 패널의 발전 효율 향상과 더불어 태양광 패널에서 발생되는 열로 온수를 생산하여 비닐하우수의 작물에 공급하는 태양광열 시스템에 관한 것이다.
최근 지구온난화의 가속화와 한정된 자원에 의해 친환경 에너지인 신재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이중에서도 무연료, 무공해, 무소음 및 무진동의 특성을 가진 태양광 발전에 대한 관심이 높아지고 있다.
그러나, 이러한 태양광 발전은 발전과정에서 빛에너지 일부가 열에너지로 바뀌어 태양광 패널의 온도를 증가시키게 되며, 패널의 온도가 증가할수록 발전 출력은 감소하므로, 이를 해결하기 위해 물을 태양광 패널에 주기적으로 고압 분사를 통해 직접적으로 태양광 패널을 냉각시키는 기술을 적용하였다.
하지만, 국내에 태양광 발전의 대부분이 일조량이 많은 산간지역이나 도심과 떨어져있는 장소에 설치하는 비중이 높기 때문에 지속적으로 소모되는 냉각수에 대한 원활한 공급이 되지 않는다면 냉각수를 확보하기 위한 비용이 많이 들기 때문에 제한적으로 사용할 수밖에 없는 단점이 있다.
또한, 신재생에너지 산업분야 중 태양에너지를 이용하는 방식은 전력을 얻기 위해 태양전지 패널을 설치하고, 온수를 얻기 위해서는 태양열 집열 패널을 설치하여 이용하고 있다.
그러나, 전력과 온수가 동시에 필요할 경우 두 개의 패널을 동시에 설치해야 하므로 전체적인 설치 면적이 커지며 두 개의 시스템을 동시에 설치해야 하므로 초기 투자비가 많이 드는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 태양광 패널에서 발생하는 열을 효과적으로 배출 및 흡수하여 발전 효율을 향상시키며, 동시에 태양광 패널에서 발생되는 열로 온수를 생산하여 비닐하우스의 작물에 공급하는 태양광열 시스템에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템은 작물을 재배하는 다수의 비닐하우스; 상기 다수의 비닐하우스를 관리하며, 지붕에 태양광열 패널부가 설치된 관리동; 및 상기 태양광열 패널부에서 생산된 온수를 작물에 공급하는 온수공급관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온수공급관은 작물의 근권부 하부에 설치하여 일정 간격으로 형성된 구멍으로 온수를 순환펌프를 통해 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 온수공급관의 내부에 설치하여 작물의 근권부 상태를 감시하는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양광열 패널부는 다수의 태양광열 패널로 이루어지며, 상기 태양광열 패널은 전기를 생산하는 태양광 패널의 하부면에 태양열 흡착판을 접착하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양광 패널은 프레임, 글라스, 전면 EVA, 태양전지, 발열시트, 후면 EVA, 백시트, 방열시트로 적층하여 형성되며, 상기 태양열 흡착판은 상부가 개방된 사행형 홈(serpentine groove)이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 방열시트는 후면에 직사각형 형상의 패턴을 형성하거나, 직사각형 형상의 탄소복합재를 부착하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄소복합재는 구리, 니켈, 주석, 알루미늄 중 적어도 하나 이상의 금속, 탄소나노튜브, 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열시트에서 발생하는 열이 태양열 흡착판의 사행형 홈으로 공급하는 물에 흡수되어 쿨링됨으로써 발전효율을 향상시키며, 동시에 온수를 생산하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열시트에서 발생하는 열이 태양열 흡착판의 사행형 홈에 장착된 사행형 금속 파이프에 공급하는 물에 흡수되어 쿨링됨으로써 발전효율을 향상시키며, 동시에 온수를 생산하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면 태양광 패널의 방열을 방열시트로 효과적으로 배출하고, 더불어 배출된 열을 방열시트에 접착된 태양열 흡착판의 수로를 통해 흡수함으로써 발전 효율을 향상시키며, 동시에 온수를 생산하여 비닐하우스의 작물에 공급함으로써 생산량을 증대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광열 패널부의 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 방열시트를 나타낸 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 태양열 흡착판을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광열 패널부의 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 방열시트를 나타낸 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 태양열 흡착판을 나타낸 사시도이다.
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.
그러면 본 발명에 따른 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광열 패널부의 분해 사시도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 방열시트를 나타낸 사시도이며, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 태양열 흡착판을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열(Photo Voltaic Thermal: PVT) 시스템은 다수의 비닐하우스(10), 관리동(20), 온수공급관(30), 및 태양광열 패널부(100)를 포함하여 구성된다.
상기 비닐하우스(10)는 수직 및 수평 프레임을 결속구로 서로 체결하여 설치한다.
상기 비닐하우스(10)에서 재배하는 작물(60)의 근권부 하부에 일정 간격으로 구멍(31)이 형성된 온수공급관(30)을 설치하여 순환펌프(50)를 통해 온수를 공급함으로써 작물의 생산량을 증대할 수 있다.
여기서, 상기 온수공급관(30)은 투명한 합성수지관으로 형성하며, 온수공급관(30) 내부에는 방수가 가능한 카메라(200)를 설치하여 작물(60)의 근권부 상태를 감시할 수 있다.
상기 관리동(20)은 다수의 비닐하우스(10)를 관리하며, 지붕에는 태양광열 패널부(100)가 설치될 수 있다. 여기서, 상기 관리동(20)은 컨테이너, 건물, 비닐하우스 등일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
또한, 상기 관리동(20)은 다수의 비닐하우스(스마트팜)를 제어하는 장치, 에너지저장장치, 양액 공급장치 등을 포함하며, 이러한 구성은 이 분야에서 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 태양광열 패널부(100)는 다수의 태양광열 패널(110)로 이루어진다. 여기서, 상기 태양광열 패널(110)은 도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 패널(111 내지 118) 하부면에 태양열 흡착판(119)을 접착하여 형성한다.
여기서, 상기 태양광열 패널(110)은 프레임(111), 글라스(112), 전면 EVA(113), 태양전지(114), 후면 EVA(115), 발열시트(116), 백시트(Back sheet)(117), 방열시트(118), 및 태양열 흡착판(119) 순으로 적층하여 형성한다. 여기서, 상기 프레임(111), 글라스(112), 전면 EVA(113), 태양전지(114), 후면 EVA(115), 백시트(Back sheet)(117)는 이미 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 발열시트(116)는 흑연, 바인더, 카본블랙 및 탄소나노튜브를 포함하는 발열 페이스트 조성물로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 발열시트(116)는 발열 페이스트 조성물을 원하는 패턴으로 인쇄하고, 건조 및 경화하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 발열시트(116)는 발열 효과를 높이기 위하여 원형 또는 직사각형 형상의 패턴으로 형성할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
상기 방열시트(118)는 탄소섬유, 바인더 및 카본블랙을 포함하는 방열 페이스트 조성물로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 방열시트(118)는 방열 페이스트 조성물을 백시트(117) 후면에 인쇄하고, 건조 및 경화하여 형성할 수 있다.
상기 발열시트(116) 및 방열시트(118)에 사용하는 바인더는 에폭시, 에폭시 아크릴레이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
한편, 상기 방열시트(118)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 후면을 방열 효과를 높이기 위하여 직사각형 형상의 패턴으로 형성하거나, 도 3b에 도시된 바와 같이 방열시트(118) 후면에 직사각형 형상의 탄소복합재(118-1)를 부착하여 열을 효과적으로 배출할 수 있다. 여기서, 상기 탄소복합재(118-1)는 구리, 니켈, 주석, 알루미늄 중 적어도 하나 이상의 금속, 탄소나노튜브, 바인더를 포함하여 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 이때, 상기 탄소복합재(118-1)는 탄소나노튜브의 함량은 금속의 총 중량에 대하여 2중량% 이하일 수 있다.
이러한 발열시트(116)와 방열시트(118)는 발열과 방열의 복합기능을 구현함으로써 실리콘 태양전지의 여름철이나 과열로 인한 태양광 효율저하를 개선하여 태양광 발전의 효율을 높일 수 있다.
상기 태양열 흡착판(119)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 상부가 개방된 사행형 홈(serpentine groove)(119-1)이 형성되어 있으며, 태양광 패널과 대략 동일한 면적을 갖도록 형성하여 방열시트(118) 하부에 접착한다.
이로 인해, 방열시트(118)의 방열이 태양열 흡착판(119)의 사행형 홈(119-1)으로 공급되는 물에 직접 흡수되어 쿨링됨으로써 실리콘 태양전지의 여름철이나 과열로 인한 태양광 효율저하를 개선하여 태양광 발전 효율을 높일 수 있으며, 동시에 온수가 생산된다. 여기서, 상기 태양열 흡착판(119)은 하단 입구로 냉수가 사행형 홈(119-1)로 공급되어 상단 출구로 온수가 배출될 수 있다.
상기 태양열 흡착판(119)은 SUS 재질로 이루어지며, 열을 용이하게 흡수할 수 있는 재질을 태양열 흡착판(119) 내부에 형성하거나 코팅할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 여기서, 상기 사행형 홈(119-1)의 폭은 40 내지 45mm로 이루어지며, 사행형 홈(119-1) 사이의 간격은 5 내지 10mm로 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
또한, 상기 태양열 흡착판(119)은 도 4b에 도시된 바와 같이, 아크릴 재질로 상부가 개방된 사행형 홈(119-1)이 형성되어 있으며, 상기 사행형 홈(119-1)에 열전달이 우수한 구리와 같은 사행형 금속 파이프(serpentine metal pipe)를 장착할 수 있다.
이로 인해, 방열시트(118)의 방열이 태양열 흡착판(119)의 사행형 홈(119-1)에 장착된 사행형 금속 파이프로 공급되는 물에 직접 흡수되어 쿨링됨으로써 실리콘 태양전지의 여름철이나 과열로 인한 태양광 효율저하를 개선하여 태양광 발전 효율을 높일 수 있으며, 동시에 온수가 생산된다.
본 발명의 태양광열 패널부(100)로부터 생산되는 온수를 온수통(40)에 저장하여 순환펌프(50)를 통해 온수공급관(30)에 공급한다. 이때, 온수는 온수공급관(30)의 일정 간격으로 형성된 구멍(31)을 통해 작물(60)에 공급한다. 여기서, 작물(60)에 공급하는 온수는 날씨가 추운 늦가을이나 겨울에 30℃~40℃ 온도로 공급하고, 수경 재배에도 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
이상과 같이, 본 발명의 태양광열 시스템은 태양광 패널(111 내지 118)에 의해 전기를 생산하며, 태양광 패널(111 내지 118) 후면에서 발생되는 열을 열원으로 이용하여 온수 생산할 수 있을 뿐만 아니라 태양광 패널(111 내지 118)에서 나타나는 과열 문제를 해결하여 태양광 패널(111 내지 118)의 발전효율을 높일 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 비닐하우스
20: 관리동
30: 온수공급관 40: 온수통
50: 순환펌프 60: 작물
100: 태양광열 패널부 110: 태양광열 패널
119: 태양열 흡수판 200: 카메라
30: 온수공급관 40: 온수통
50: 순환펌프 60: 작물
100: 태양광열 패널부 110: 태양광열 패널
119: 태양열 흡수판 200: 카메라
Claims (9)
- 작물을 재배하는 다수의 비닐하우스;
상기 다수의 비닐하우스를 관리하며, 지붕에 태양광열 패널부가 설치된 관리동; 및
상기 태양광열 패널부에서 생산된 온수를 작물에 공급하는 온수공급관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 온수공급관은 작물의 근권부 하부에 설치하여 일정 간격으로 형성된 구멍으로 온수를 순환펌프를 통해 공급하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 온수공급관의 내부에 설치하여 작물의 근권부 상태를 감시하는 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 태양광열 패널부는 다수의 태양광열 패널로 이루어지며,
상기 태양광열 패널은 전기를 생산하는 태양광 패널의 하부면에 태양열 흡착판을 접착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 태양광 패널은 프레임, 글라스, 전면 EVA, 태양전지, 발열시트, 후면 EVA, 백시트, 방열시트로 적층하여 형성되며,
상기 태양열 흡착판은 상부가 개방된 사행형 홈(serpentine groove)이 형성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 방열시트는 후면에 직사각형 형상의 패턴을 형성하거나, 직사각형 형상의 탄소복합재를 부착하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 탄소복합재는 구리, 니켈, 주석, 알루미늄 중 적어도 하나 이상의 금속, 탄소나노튜브, 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 방열시트에서 발생하는 열이 태양열 흡착판의 사행형 홈으로 공급하는 물에 흡수되어 쿨링됨으로써 발전효율을 향상시키며, 동시에 온수를 생산하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 방열시트에서 발생하는 열이 태양열 흡착판의 사행형 홈에 장착된 사행형 금속 파이프에 공급하는 물에 흡수되어 쿨링됨으로써 발전효율을 향상시키며, 동시에 온수를 생산하는 것을 특징으로 하는 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210093361A KR20230012741A (ko) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020210093361A KR20230012741A (ko) | 2021-07-16 | 2021-07-16 | 비닐하우스의 온수공급을 위한 태양광열 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230012741A true KR20230012741A (ko) | 2023-01-26 |
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ID=85110976
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| KR (1) | KR20230012741A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101084569B1 (ko) | 2011-09-19 | 2011-11-17 | 강민정 | 태양열집열기와 히트펌프식 공조기를 이용한 하이브리드 온수공급시스템 |
| KR101892050B1 (ko) | 2017-07-26 | 2018-08-27 | 주식회사 다원엔지니어링 | 수냉식 태양광 발전장치 |
-
2021
- 2021-07-16 KR KR1020210093361A patent/KR20230012741A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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