KR101423095B1 - 증발코일이 내장된 태양집열판을 이용한 온수난방시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 증발코일이 내장된 태양집열판과 대기중 공기열 증발기를 병행운전시켜 기상이변이나 악천후에서도 온수 및 난방이 가능케 한 증발코일이 내장된 태양집열판을 이용한 온수난방시스템에 관한 것으로 압축기와 태양 열매체 증발기를 현장에 따라 온수응축 열교환기와 태양집열판의 증발코일을 작동시키고 상기 압축기에서 고온가스를 증발코일이나 온수응축 열교환기를 통해 리시버탱크로 유입된 액 냉매는 태양 드라이어,태양 전자밸브 및 태양 팽창밸브를 통하여 태양 집열 증발패널 내의 태양 열매체 증발기에서 팽창시켜 가스 분배기와 액 분리기를 통하여 압축기로 흡입시키며 리시버탱크에서 공기 냉매밸브,공기 드라이어,공기 전자밸브 및 공기 팽창밸브를 통하여 팽창시켜 공기열 증발기에서 증발된 가스가 가스 분배기를 통하여 태양 열매체 증발기에서 증발된 가스와 혼합되어 액 분리기를 거쳐 압축기로 흡입되는 사이클로 대류식 난방이 가능케 하고 온수 및 온수난방은 온수응축 열교환기를 취부하여 온수탱크로 온수난방을 수행할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 증발코일이 내장된 태양집열판과 대기중 공기열 증발기를 병행운전시켜 기상이변이나 악천후에서도 온수 및 난방이 가능케 한 증발코일이 내장된 태양집열판을 이용한 온수난방시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 증발코일이 설치되고 열매체가 봉입된 태양집열판이 태양열을 흡수하여 열매체의 열을 증발열원으로 난방에 사용하고 태양열이 부족할 경우(기상이변,강우,강설 등) 대기중 공기열 증발기를 가동시켜 병행 운전케 하며 실외온도에 따라 공기열 증발기와 태양 열매체 증발기가 동시에 운전할 수 있게 한 온수난방시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양에너지는 풍력과 수력 등과 함께 자연친화적인 청청한 에너지원으로 고갈 위험에 처한 화석연료의 유용한 대체수단으로 다양한 방법으로 사용되고 있는 실정이다.
상기한 태양에너지는 타 에너지원에 비하여 그 활용이 용이하고 고효율의 풍부한 에너지를 얻을 수 있는 유용함에 기인하여 최근 태양에너지를 이용한 각종 환경친화적인 제품들이 다각도로 개발되고 있으며 그 중에서도 태양열을 수집하여 이를 전기에너지로 변환시키거나 온수 및 난방용 열원으로 활용할 수 있는 기술이 개발되고 있다.
상기 태양에너지를 수집하기 위하여 제작되는 집열판은 크게 고정식과 방향 전환식으로 구분되고 고정식 집열판은 태양 빛을 가장 많이 받는 장소에 고정 설치함으로써 항상 지정된 장소와 방향에서 태양 빛을 받도록 설치되어 지정된 양의 태양에너지를 집열하는 구조이고 방향 전환식 집열판은 광센서에 의하여 모터를 제어하여 집열판이 방향을 전환시키면서 태양에너지를 집열하는 구조이며 상기한 고정식은 방향 전환식에 비해 제작이 용이하고 제작비용이 저렴하기 때문에 널리 사용되고 있다.
종래의 태양집열판은 태양열을 집열하여 반사하기 위한 오목한 소정의 곡률을 가지고 이러한 집열판에 의해 반사된 태양열의 초점이 모이는 곳에는 내부에 열매체유가 흐르는 열매체 순환관이 배치되며 집열판에 의하여 반사된 태양열을 열매체 순환관의 내부를 흐르는 열매체유는 소정의 온도로 가열시키고 가열된 열매체유는 열교환기를 통하여 냉수와 열교환되며 열매체유에 의하여 가열된 온수는 난방수로 제공되거나 생활용수로 제공되는 구조이다.
상기한 종래의 태양집열판을 이용한 온수난방시스템의 오목한 곡률을 가지는 집열판은 반사된 태양열을 소정의 초점에 집열하기 위하여 방사상 하부로부터 방사상 양측까지 다양한 곡률로 제작하여야 하기 때문에 집열판의 정밀제작이 어렵고 그로 인한 제작비와 인건비가 상승되는 문제가 있으며 집열판의 정밀제작이 어려워 태양열의 집열 손실이 많아 열매체 순환관으로 흐르는 열매체유를 고온으로 가열시키기 어렵고 또한 단순히 태양집열판으로 태양열을 집열하여 열매체유를 가열시켜 열교환기를 통한 온수 및 난방을 제공하는 것으로 태양열에 의존도가 높아 일정시간 이상 태양열을 집열하면 문제가 발생하지 않으나 기상이변,강우,강설 및 외기온도의 급격한 하강 시에는 온수난방이 불가능하고 대체난방설비를 활용하여야 하므로 설비비용이 증대되고 또한 태양집열판과 연계되는 난방설비의 가동중단으로 인한 동파의 위험이 있는 등의 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 내부에 증발코일을 설치하고 열매체를 봉입하여 진공상태로 유지하며 외부에 태양열을 집열하는 렌즈가 볼록렌즈로 된 태양집열판을 사용하여 태양열의 집열효과를 상승시키고 기상이변,강우,강설 및 외기온도가 급격하게 하강하여 태양열이 부족할 경우에는 대기중 공기열 증발기를 가동시켜 병행 운전케 하며 실외온도에 따라 공기열 증발기와 태양 열매체 증발기가 동시에 운전할 수 있게 하여 외기의 기상조건에 관계없이 항상 고효율의 온수 및 난방운전이 가능케 한 시스템을 제공할 수 있게 하였다.
본 발명은 압축기와 태양 열매체 증발기를 현장에 따라 온수응축 열교환기와 태양집열판의 증발코일을 작동시키고 상기 압축기에서 고온가스를 증발코일이나 온수응축 열교환기를 통해 리시버탱크로 유입된 액 냉매는 태양 드라이어,태양 전자밸브 및 태양 팽창밸브를 통하여 태양 집열 증발패널 내의 태양 열매체 증발기에서 팽창시켜 가스 분배기와 액 분리기를 통하여 압축기로 흡입시키며 리시버탱크에서 공기 냉매밸브,공기 드라이어,공기 전자밸브 및 공기 팽창밸브를 통하여 팽창시켜 공기열 증발기에서 증발된 가스가 가스 분배기를 통하여 태양 열매체 증발기에서 증발된 가스와 혼합되어 액 분리기를 거쳐 압축기로 흡입되는 사이클로 대류식 난방이 가능케 하고 온수 및 온수난방은 온수응축 열교환기를 취부하여 온수탱크로 온수난방을 수행할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.
그러므로 본 발명은 태양집열판의 내부에 증발코일을 설치하고 열매체를 봉입하여 진공상태로 유지하며 외부에 태양열을 집열하는 렌즈가 볼록렌즈로 구성하여 태양열의 집열효과를 상승시키고 외기조건에 따라 태양열이 부족할 경우에는 대기중 공기열 증발기를 가동시켜 병행 운전케 하며 실외온도에 따라 공기열 증발기와 태양 열매체 증발기가 동시에 운전할 수 있게 하여 외기의 기상조건에 관계없이 항상 고효율의 온수 및 난방운전이 가능케 등의 효과가 있는 것이다.
도 1 은 본 발명의 전체구조를 설명하기 위한 온수난방시스템의 개략도
도 2 는 본 발명 태양집열판의 상세구조도
도 2 는 본 발명 태양집열판의 상세구조도
이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명의 전체구조를 설명하기 위한 온수난방시스템의 개략도로 태양열집열판의 증발코일,온수응축 열교환기,리시버탱크,공기열 즐발기,태양 집열 증발패널,액 분리기 및 압축기가 배관되어 구성된 것을 도시하였고,도 2 는 본 발명 태양집열판의 상세구조도로 태양집열판의 내부에 증발코일과 열매체를 봉입하여 진공을 유지하고 외부 집열판을 볼록렌즈로 구성한 것을 도시하였다.
압축기(100)와 태양 열매체 증발기(500)를 현장에 따라 온수응축 열교환기(750)와 태양집열판(200)의 증발코일(210)을 작동시키고 상기 압축기(100)에서 고온가스를 증발코일(210)이나 온수응축 열교환기(750)를 통해 리시버탱크(400)로 유입된 액 냉매는 태양 드라이어(410),태양 전자밸브(420) 및 태양 팽창밸브(430)를 통하여 태양 집열 증발패널(700) 내의 태양 열매체 증발기(500)에서 팽창시켜 가스 분배기(180)와 액 분리기(160)를 통하여 압축기(100)로 흡입시키며 리시버탱크(400)에서 공기 냉매밸브(340),공기 드라이어(330),공기 전자밸브(320) 및 공기 팽창밸브(310)를 통하여 팽창시켜 공기열 증발기(300)에서 증발된 가스가 가스 분배기(180)를 통하여 태양 열매체 증발기(500)에서 증발된 가스와 혼합되어 액 분리기(160)를 거쳐 압축기(100)로 흡입되는 사이클로 대류식 난방이 가능케 하고 온수 및 온수난방은 온수응축 열교환기(750)를 취부하여 온수탱크(800)로 온수난방(810)을 수행할 수 있게 한 구조이다.
상기 태양집열판(200)은 내부 하단에 팽창밸브(240)가 설치된 증발코일(210)을 배관시키고 상단에 증발기 분배관(270)이 배관되며 열매체(220)를 90%이상 봉입하여 진공패킹(260)으로 진공을 유지시키며 외부 전면은 볼록렌즈(230)로 형성시켰다.
도면 중 미설명 부호 (150)은 석션필터,(170)은 온도감지기,(250)은 난방용송풍기이다.
이와 같이 된 본 발명은 증발코일이 내장된 태양집열판을 이용하여 태양열을 효과적으로 집열하여 난방열원으로 활용하고 기상이변,강우,강설 및 급격한 외기온도 하강과 같은 열악한 외기조건 시에는 공기열 증발기를 병행운전하여 고효율의 온수 및 난방을 가동할 수 있는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 태양집열판(200) 내에 봉입,설치되는 열매체(220)와 증발코일(210)의 증발과정은 태양열 즉, 해가 있는 일조 시간대에 태양집열판(200)의 렌즈인 볼록렌즈(230)가 열을 흡수하여 열매체(220)의 온도가 대기중의 온도와 관계없이 중온의 온도로 열매체(220)를 상승시켜 이 열을 증발열원으로 이용하여 난방에 사용하고 태양열이 상기한 상황과 같이 부족할 경우에는 대기중의 공기열 증발기(300)를 가동시켜 병행운전 및 실외온도에 따라 공기열 증발기(300)와 태양 열매체 증발기(500)가 동시에 운전되게 한 회로로 구성시켰다.
상기한 본 발명의 운전조건은 난방이 요구됨과 동시에 압축기(100)와 태양 열매체 증발기(500)가 현장에 따라 온수응축 열교환기(750)와 증발코일(210)이 작동하게 되는데 이때 압축기(100)에서 고온의 가스가 증발코일(210)이나 온수응축 열교환기(750)를 통하여 기체에서 액체로 전환된 액 냉매를 리시버탱크(400)로 유입시킨다.
상기 리시버탱크(400)로 유입된 액 냉매는 태양 드라이어(410)를 통해 태양 전자밸브(420)가 개방되고 태양 팽창밸브(430)에서 태양 집열 증발패널(700) 내에 태양 열매체 증발기(500)의 증발기 하부로 팽창시켜 상부로 증발 기체화시켜 가스 분배기(180)를 거쳐 액 분리기(160)에서 액체와 기체를 분리시켜 액 냉매는 액 분리기(160)의 바닥면에 정체시키고 기체화된 가스만을 압축기(100)로 흡입하여 반복 사이클로 운전되게 하였다.
상기한 태양 집열 증발패널(700)은 어느 현장을 막론하고 태양의 조사를 많이 받는 남향으로 위치를 선택하며 태양 집열 증발패널(700) 지지프레임은 증발패널(700)이 상황에 따라 방향을 재설정할 수 있도록 간단한 구조로 조절이 가능한 핸들손잡이로 잠김과 열림이 용이한 부품으로 설치하는 것이 바람직하다.
상기 압축기(100)로 흡입하여 반복 사이클로 운전할 때 액 분리기(160) 내부에 구성된 가스 온도감지기(170)에서 증발이 부족하여 액이 고여 있거나 가스온도가 압축기(100)에 유입되어 운전이 불가능하다고 판단될 때는 자동제어기능으로 공기열 증발기(300)를 병행하여 운전된다.
상기 공기열 증발기(300)가 운전을 요구할 때에는 리시버탱크(400)에 별도의 공기 냉매밸브(340)에 연결된 배관으로 공기 드라이어(330)를 거쳐 공기 전자밸브(320)가 열리고 공기 팽창밸브(310)에서 팽창시켜 공기열 증발기(300)에서 증발된 가스가 가스 분배기(180)를 통해 태양 열매체 증발기(500)에서 증발된 가스와 혼합되어 액 분리기(160)를 거쳐 압축기(100)로 흡입되는 공정이며 이렇게 구성된 운전 사이클에서 이루어진 고온가스를 이용한 직접 난방용 증발코일(210)을 이용하여 난방용 송풍기(250)가 가동되면 코일 열교환기를 통해 높은 고온의 가스로 대류식 난방에 사용할 수 있고 온수와 온수를 이용한 난방이 필요할 때에는 온수응축 열교환기(750)를 취부하여 온수탱크(800)를 이용하여 온수난방(810)에 사용할 수 있게 하였다.
상기한 태양집열판(200)은 도 2 와 같이 태양집열판(200)의 내부 하단에 팽창밸브(240)가 설치되는 증발코일(210)을 배관시키고 그 상단에 증발기 분배관(270)이 배관되게 하며 그 내부에 열매체(220)를 90% 이상되게 봉입시키고 진공패킹(260)에 의해 진공을 유지시키며 외부 전면에는 볼록렌즈(230)로 형성하여 태양열의 집열면적을 동일크기의 집열판에서 최대화시켰다.
상기 열매체(220)는 동파가 없고 무독성의 방청제와 설정온도 이하로 온도가 하강하여도 열매체(220)가 고체화되지 않게 하며 증발코일(210)을 구성하는 금속(동,알루미늄 등)에 방식성을 갖게 하여 녹이나 스케일이 부착되지 않고 전열효과를 향상시킬 수 있는 열매체(220)를 봉입한다.
상기와 같이 태양집열판(200)은 내부에 설치된 증발코일(210)에 의해 팽창시켜 열매체(220)의 온도가 높은 상부로 기체화시킬 수 있게 하였다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100: 압축기 160: 액분리기
180: 가스 분리기 200: 태양집열판
210: 증발코일 220: 열매체
230: 볼록렌즈 240: 팽창밸브
260: 진공패킹 270: 증발기 분배관
300: 공기열 증발기 400: 리시버탱크
500: 태양 열매체 증발기 700: 태양 집열 증발패널
750: 온수응축 열교환기 800: 온수탱크
810: 온수난방
180: 가스 분리기 200: 태양집열판
210: 증발코일 220: 열매체
230: 볼록렌즈 240: 팽창밸브
260: 진공패킹 270: 증발기 분배관
300: 공기열 증발기 400: 리시버탱크
500: 태양 열매체 증발기 700: 태양 집열 증발패널
750: 온수응축 열교환기 800: 온수탱크
810: 온수난방
Claims (2)
- 압축기와 태양 열매체 증발기를 현장에 따라 온수응축 열교환기와 태양집열판의 증발코일을 작동시키고 상기 압축기에서 고온가스를 증발코일이나 온수응축 열교환기를 통해 리시버탱크로 유입된 액 냉매는 태양 드라이어,태양 전자밸브 및 태양 팽창밸브를 통하여 태양 집열 증발패널 내의 태양 열매체 증발기에서 팽창시켜 가스 분배기와 액 분리기를 통하여 압축기로 흡입시키며 리시버탱크에서 공기 냉매밸브,공기 드라이어,공기 전자밸브 및 공기 팽창밸브를 통하여 팽창시켜 공기열 증발기에서 증발된 가스가 가스 분배기를 통하여 태양 열매체 증발기에서 증발된 가스와 혼합되어 액 분리기를 거쳐 압축기로 흡입되는 사이클로 대류식 난방이 가능케 하고 온수 및 온수난방은 온수응축 열교환기를 취부하여 온수탱크로 온수난방을 수행할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 증발코일이 내장된 태양집열판을 이용한 온수난방시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 태양집열판은 내부 하단에 팽창밸브가 설치된 증발코일을 배관시키고 상단에 증발기 분배관이 배관되며 열매체를 90%이상 봉입하여 진공패킹으로 진공을 유지시키며 외부 전면은 볼록렌즈로 형성시킨 것을 특징으로 하는 증발코일이 내장된 태양집열판을 이용한 온수난방시스템.
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Applications Claiming Priority (1)
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| CN106568115A (zh) * | 2015-10-09 | 2017-04-19 | 宁夏琪凯节能设备有限公司 | 一种节能型太阳能采暖装置 |
| KR101965693B1 (ko) * | 2017-10-17 | 2019-04-03 | 주식회사 대린이엔텍 | 솔라 집열판 부착형 온수난방장치 |
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| KR100777830B1 (ko) | 2007-01-23 | 2007-11-22 | 주식회사 강남 | 태양열과 대기열의 복합식 히트펌프 시스템 |
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