KR101240451B1 - 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템에 관한 것으로, 대순환경로를 순환하는 열매체로 난방을 수행하는 난방부와, 상기 열매체가 소순환경로를 통해 순환할 때 가열된 온수를 사용자측에 직접 또는 가열하여 공급하는 온수공급부와, 상기 대순환경로 또는 소순환경로를 통해 순환되는 열매체를 태양열을 집열하여 가열하는 보조가열부를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 상호 분리 구성된 난방부와 온수공급부를 단일한 구성의 보조가열부를 사용하여 동시에 가열하여, 난방부와 온수공급부에서 사용하는 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템{Heating and hot water supplying system using solar heat}

본 발명은 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템에 관한 것으로, 전기 및 태양열을 이용하여 난방 및 온수를 공급할 수 있는 난방 및 온수공급 시스템에 관한 것이다.

최근 화석연료의 고갈 및 환경문제를 고려하여 다양한 에너지원이 정책적으로 연구되고 있으며, 특히 난방 분야에서는 열매체를 전열선으로 직접 가열하여 순환시키는 난방시스템이 개발되고 있다.

그러나 열매체를 가열하기 위한 전기히터의 사용으로 전력의 소모가 증가하면 사용자의 비용 부담뿐만 아니라 국가적으로 더 많은 전력을 생산하기 위한 발전설비의 증가가 필요하다.

최근 국내에서도 한파가 지속되면서 전력소모가 급격히 증가하였다는 보도가 있었으며, 전기히터로 가열되는 열매체를 이용한 난방시스템이 가스나 화석연료를 연소시키는 방식에 비하여 비용이 절감될 수는 있으나, 소비전력을 더욱 절감할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

이러한 에너지 절감 방법의 하나로 태양열을 이용하는 다양한 방법들이 제시되고 있다. 태양열은 석탄이나 석유와 같은 화석류의 에너지자원과는 달리 공해발생이 없는 청정에너지원인 동시에 거의 무제한적인 에너지공급량을 가지고 있기 때문에 이러한 태양열 에너지를 산업용이나 난방용 또는 자동차용 등의 에너지원으로 활용할 수 있으나 종래의 태양열 시스템들은 에너지 효율이 매우 낮아 실용성이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열매체를 사용하는 난방시스템의 소비전력을 줄이고 난방효율을 높일 수 있는 태양열을 이용한 난방 및 온수 공급 시스템을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 태양광의 복사열을 집열하는 장치만을 사용하여 난방에 사용되는 열매체와 공급되는 물을 동시에 가열하여 난방효율을 높이고 온수의 온도를 높일 수 있는 태양열을 이용한 난방 및 온수 공급 시스템을 제공함에 있다.

아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 태양 복사열을 집열하는 집열장치가 파손되는 경우에도 열매체가 누수되는 것을 방지할 수 있는 태양열을 이용한 난방 및 온수 공급 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 대순환경로를 순환하는 열매체로 난방을 수행하는 난방부와, 상기 열매체가 소순환경로를 통해 순환할 때 가열된 온수를 사용자측에 직접 또는 가열하여 공급하는 온수공급부와, 상기 대순환경로 또는 소순환경로를 통해 순환되는 열매체를 태양열을 집열하여 가열하는 보조가열부를 포함한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 상호 분리 구성된 난방부와 온수공급부의 열매체와 물을 단일한 구성의 보조가열부를 사용하여 동시에 가열하여, 난방부와 온수공급부에서 사용하는 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 상기 보조가열부를 태양열을 집열하여 공급되는 온수를 가열함과 아울러 난방 열매체를 가열하는 집열부로 구성하여, 별도의 전력을 공급하지 않고도 가열할 수 있어, 소비전력을 줄이며 보다 환경친화적인 효과가 있다.

아울러 본 발명은, 상기 집열부의 진공관 집열부가 파손되는 경우에도 열매체의 누수를 방지함으로써, 사용시 안정성을 높이며, 유지 및 관리비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방 및 온수 공급시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 난방관의 일실시 구성도이다.
도 3은 도 1에서 집열부의 일실시 구성도이다.
도 4는 도 1에서 순간온수기의 일실시 구성도이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 난방 및 온수 공급시스템의 다양한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방 및 온수 공급시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 난방관(13)의 상세 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방 및 온수 공급시스템은, 바닥에 매설된 난방관(13)을 통해 열매체를 가열 및 순환시켜 난방을 수행하는 난방부(10)와, 급수된 물을 가열된 열매체와 열교환시켜 공급하는 온수공급부(20)와, 태양의 복사열을 집열하여 상기 난방관(13)을 지나 순환하는 난방부(10)의 열매체를 가열함과 동시에 상기 온수공급부(20)에 급수되는 물을 가열 및 저장하는 보조가열부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 보조가열부(30)는, 상기 온수공급부(20)에 급수되는 물을 일시 저장하는 저장부(33)와, 태양의 복사열을 집열하여 충진된 열매체를 가열하며, 가열된 열매체를 저장하는 열매체저장부(39)에 공급함과 아울러 그 열매체를 소순환관(34)을 통해 상기 저장부(33)로 순환시켜 저장된 물을 가열하는 집열부(31)와, 상기 소순환관(34)을 통해 열매체가 순환할 수 있도록 순환압력을 제공하는 제2순환펌프(36)와, 상기 소순환관(34)의 열매체가 역류하는 것을 방지하는 제3체크밸브(37)와, 상기 저장부(33)에 저장된 물의 온도를 검출하는 제4온도센서(32)와, 상기 열매체저장부(39)에 저장되는 열매체의 온도를 검출하는 제5온도센서(35)를 포함한다.

상기 난방부(10)는, 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체를 순환시키는 압력을 제공하는 제1순환펌프(17)와, 상기 열매체의 순환에 따라 난방을 수행하는 난방관(13)과, 상기 난방관(13)과 열매체저장부(39) 사이에서 열매체가 순환되도록 하는 대순환관(19)과, 난방온도를 설정하고 제1온도센서(12), 제2온도센서(16) 및 제5온도센서(35)의 온도검출결과에 따라 상기 난방관(13) 내에 삽입된 전열선(13a)에 전원의 공급을 제어하는 난방온도제어기(11)와, 상기 난방관(13)의 전단부와 후단부에서 각각 열매체의 역류를 방지하는 제1체크밸브(18) 및 제2체크밸브(14)와, 상기 난방관(13)의 압력을 조절하는 압력조절부(15)를 포함하여 구성된다.

상기 온수공급부(20)는 상기 저장부(33)에서 공급되는 물의 온도를 검출하는 제3온도센서(23)와, 상기 제3온도센서(23)의 물 온도 검출결과와 설정온도를 비교하여 열매체가 충진된 순간온수기(22)에 전원 공급을 제어하는 온수온도제어기(21)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방 및 온수 공급 시스템의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난방 및 온수 공급시스템은 난방을 수행하는 난방부(10)와 온수를 공급하는 온수공급부(20)가 별도로 분리되어 구성된다.

이는 난방부(10)가 물의 공급 없이 난방관(13) 및 대순환관(19)에 충진되어 있는 열매체를 가열 순환시켜 난방을 하는 구성으로, 독립적인 폐루프의 순환구조를 가지고 있기 때문이다.

상기 난방부(10)의 대순환관(19)을 통한 열매체의 순환은 제1순환펌프(17)에 의해 이루어지며, 그 열매체의 순환과정에서 역류를 방지하기 위하여 그 난방관(13)의 전단과 후단에 각각 제1체크밸브(18)와 제2체크밸브(14)가 구비되어 있다.

상기 제1순환펌프(17)는 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체의 온도를 감지한 제5온도센서(35)의 검출온도가 난방온도 제어기(11)에 설정된 난방온도보다 낮을 때는 동작하지 않으며, 그 제5온도센서(35)의 검출온도와 설정된 난방온도와 같을 때 동작하도록 제어된다.

이와 같은 동작중에 제1온도센서(12)에서 검출된 난방관(13) 전단부의 열매체 온도와 제2온도센서(16)에서 검출된 난방관(13) 후단부의 열매체 온도가 동일하게 검출된 경우에는 상기 제1순환펌프(17)의 동작을 정지시킨다.

이는 난방관(13)에서 열교환된 열매체의 온도가 열교환전의 온도와 동일하여 더 이상 순환이 필요 없으며, 제1순환펌프(17)의 구동에 필요한 전력소모를 줄이기 위한 것이다.

상기 제2체크밸브(14)와 제2온도센서(16)의 사이에 마련된 압력조절부(15)는 탄성재로서 상기 난방관(13)의 열매체가 가열되어 부피가 팽창하여 압력이 증가하는 경우에 압력조절부(15) 자체가 부풀어 올라 부피가 증가하여 그 난방관(13) 내부 압력의 증가분을 해소할 수 있다.

그리고, 상기 난방관(13)의 전단과 후단에 각각 설치된 제1온도센서(12)와 제2온도센서(16)는 각각 난방관(13)에 공급되기 전과 후의 열매체 온도를 측정하여 난방온도 제어기(11)로 각각 검출온도를 전송한다.

상기 난방온도 제어기(11)는 사용자가 설정한 난방온도와 상기 제1온도센서(12)와 제2온도센서(16)의 검출 온도를 비교하여, 상기 난방관(13)에 내삽된 전열선(13a)에 전원을 공급할지 차단할지의 여부를 결정한다.

이처럼 난방부(10)는 열매체가 순환되며, 실내의 바닥등에 매설된 난방관(13)을 통해 외부와 열교환되어 사용자가 원하는 온도로 난방을 수행하게 되며, 그 열매체의 열효율을 높이기 위해 대순환관(19)의 열매체는 상기 보조가열부(30)의 집열부(31)에서 가열된다.

도 3은 상기 집열부(31)의 상세 단면 구성도이다.

도 3을 참조하면 상기 집열부(31)는, 저면 중앙부에 통공이 마련되고, 그 통공의 주변에서 하향 돌출된 원형의 결합단턱(120)을 구비하며, 상기 난방부(10)의 대순환관(19) 및 소순환관(34)이 연결되어 순환되는 열매체를 저장 및 가열하는 열교환부(100)와, 상기 열교환부(100)의 저면 통공을 통해 일부가 삽입 설치되어 열매체의 누설을 방지하면서 순환시키는 보호 순환부(200)와, 보호 순환부(200)가 내측에 삽입되도록 링형의 제1탄성결합체(410)에 의해 상기 결합단턱(120)에 상단부가 결합고정되며, 태양 복사열을 집열하는 진공관 집열부(300)를 포함하여 구성된다.

상기 보호 순환부(200)는 상기 열교환부(100)에 삽입되며 상기 진공관 집열부(300)에 의해 가열된 열매체를 상기 열교환부(100)로 공급하는 유출관(211) 및 그 유출관(211)의 내경의 중앙부에 마련되어, 상기 열교환부(100)에 연결된 대순환관(19) 및 소순환관(34)을 통해 공급된 열매체를 상기 진공관 집열부(300) 측으로 유입시키는 유입관(212)을 구비하는 입출관(210)과, 상기 입출관(210)의 유출관(211)과 링형상의 제2탄성결합체(420)에 의해 연결되며 저면이 밀폐된 실린더형 제1순환관(220)과, 상기 제1순환관(220)의 내측에 삽입되며, 상기 입출관(210)의 유입관(212)과는 제3탄성결합체(430)에 의해 연결되어, 상기 유입관(212)을 통해 유입된 열매체를 상기 제1순환관(220)의 하부측으로 유입시키는 제2순환관(230)을 포함하여 구성된다.

도면에는 대표적으로 하나의 진공관 집열부(300)와 그 내측에 위치하는 보호 순환부(200)를 도시하였으나, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 진공관 집열부(300)와 보호 순환부(200)는 다수로 마련될 수 있다.

이와 같이 구성되는 집열부(31)의 열교환부(100)는 저면측으로 통공이 마련되며, 상기 대순환관(19)과 소순환관(34)이 연결되어 순환되는 열매체가 열교환부(100)에 충진된다.

열교환부(100)에 충진된 가열된 열매체는 다시 대순환관(19) 또는 소순환관(34)을 통해 순환되며, 그 집열부(31)의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 열교환부(100)는 녹이 방지되는 금속재인 것이 바람직하며, 그 저면 통공의 주변에는 하향의 결합단턱(120)이 돌출되어 있다. 상기 통공은 원형이며, 결합단턱(120) 역시 저면에서 볼 때 그 통공보다 직경이 더 큰 원형상을 나타낸다.

상기 열교환부(100)의 저면 통공에는 열매체의 유출구와 유입구가 서로 분리되도록 유출관(211)과 유입관(212)이 별개로 마련된 입출관(210)의 상부 일부가 삽입된다.

상기 입출관(210)의 구체적인 형상은 상하 관통되며 직경이 상대적으로 더 큰 유출관(211)과, 그 유출관(211)의 측면측으로 열매체가 유입되는 유입구를 가지며, 그 유출관(211)의 내부 중앙을 따라 하향 절곡되는 유입관(212)이 마련되어 있다.

이와 같은 구성은 가열된 열매체와 열교환된 열매체의 온도차이에 의한 순환이 용이하도록 하는 구성이다.

상기 입출관(210)의 하단부 일부는 열교환기(100)의 저면측으로 돌출되어 외부에 노출되게 위치한다.

상기 노출된 입출관(210)의 유입관(212)의 하단부에는 제3탄성결합체(430)에 의하여 제2순환관(230)이 결합된다. 상기 제3탄성결합체(430)의 재질은 실리콘 등의 탄성을 가지는 링형 구조물이며, 그 내경이 상기 유입관(212) 및 제2순환관(230)의 외경과 동일하거나 더 작은 것으로 하여, 외측에서 견고하게 유입관(212)과 제2순환관(230)을 결합한다.

상기 제2순환관(230)은 상하면이 개방된 원통형의 구조물이며, 열전도율이 낮은 재료인 PVC, 나일론 등의 수지재를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 제2순환관(230)이 열전도율이 낮은 재료로 선택되어야 하는 이유는 제1순환관(220)과 진공관집열부(300) 사이의 열전달 효율을 높임과 동시에 열매체의 온도차를 유발하여 대류 순환이 원활하게 일어나도록 하기 위한 것이다.

그리고, 상기 입출관(210)의 유출관(212)의 하단부에는 제2탄성결합체(420)에 의해 제1순환관(220)이 결합된다. 이때 제1순환관(220)은 상면만이 개방된 실린더형 구조를 가지고 있으며, 내측에 중앙부에 상기 결합된 제2순환관(230)이 삽입되는 상태로 결합된다.

상기 제2탄성결합체(420) 또한 상기 제3탄성결합체(430)와 동일 재질로 마련된 것이며, 그 유출관(212)과 제1순환관(220)을 견고하게 결합 및 유지하게 된다.

그 다음, 상기 체결된 제1순환관(220)이 내부에 밀착되도록 실린더형의 진공관 집열부(300)를 삽입설치한다. 상기 진공관 집열부(300)는 앞서 설명한 것처럼 이중의 유리벽과 그 유리벽의 일측에 코팅된 흑색 크롬 등의 코팅층(310)을 포함하는 것이며, 상기 열교환부(100)의 저면에 돌출된 결합단턱(120)과의 사이에 제1탄성결합체(410)가 삽입되어 견고하게 결합된다.

상기 코팅층(310)은 흑연분말이나 구리분말을 용착, 코팅시켜 형성할 수도 있다.

상기 제1순환관(220)과 상기 진공관 집열부(300)가 접하는 부분을 더욱 밀착시켜 열전도율을 높이기 위하여 열전도성이 높은 윤활유 등의 유체를 도포할 수 있으며, 이는 상기 진공관 집열부(300)를 체결할 때에도 윤활작용에 의해 유리재인 진공관 집열부(300)가 파손되지 않고 용이하게 체결될 수 있게 작용한다.

이와 같은 결합상태에서 태양의 복사열을 받은 진공관 집열부(300)는 가열되어 온도가 상승하게 된다. 온도가 상승한 진공관 집열부(300)에 의해 가열되는 제1순환관(220)의 내벽면과 접한 열매체도 가열되어 상승하게 되며, 그 상승작용에 의해 상기 열교환부(100) 내의 열매체가 유입관(212)을 통해 상기 제2순환관(230) 내로 유입된다.

상기 제2순환관(230)을 따라 하향 이동하는 열매체는 쉽게 가열되지 않도록 상기 제2순환관(230)은 열전달율이 낮은 재질로 하는 것이며, 따라서 제2순환관(230) 내에서 하향 이동하는 열매체와 상기 제1순환관(220)의 내측과 상기 제2순환관(230)의 외측에서 상향 이동하는 열매체의 온도차가 유지되어 지속적인 열매체의 순환이 일어나게 되며, 제1순환관(220)과 열매체 사이의 열전달 효율을 상승시킨다.

상기 진공관 집열부(300)에 의해 가열된 열매체는 상기 제1순환관(220)과 제2순환관(230)의 사이를 통해 상승하고, 상기 입출관(210)의 상면인 유출관(211)의 상부 끝단을 통해 상기 열교환부(100)로 공급된다.

이와 같이 열매체의 순환을 통해 상기 열교환부(100) 내의 열매체는 가열되는 것이며, 그 가열된 열매체는 상기 대순환관(19) 또는 소순환관(34)을 통해 다시 순환된다.

상기 소순환관(34)은 상기 집열부(31)에서 가열된 열매체를 급수된 물이 저장된 저장부(33)로 순환시켜 그 저장부(33)에 저장된 물을 소정의 온도로 가열하게 된다.

상기 대순환관(19)을 지나는 열매체는 앞서 설명한 바와 같이 제1순환펌프(17)의 작용에 의한 압력으로 순환될 수 있으며, 상기 소순환관(34)을 순환하는 열매체는 제2순환펌프(36)의 압력에 의해 순환하게 된다.

상기 제2순환펌프(36)의 구동에 의해 순환되는 열매체는 제3체크밸브(37)에 의해 역류가 방지되며, 상기 제3체크밸브(37)를 지나 상기 열교환부(100) 내의 대순환관(19)과 합류한 후, 제5온도센서(35), 열매체저장부(39), 저장부(33) 및 다시 제2순환펌프(36) 순의 소순환경로(a)를 통해 순환된다.

상기 제2순환펌프(36)의 동작조건은 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체의 온도가 상기 난방온도 제어기(11)에 설정된 난방온도보다 낮은 경우에 동작하는 것이며, 앞서 설명한 소순환경로(a)로 상기 집열부(31)에 의해 가열된 열매체를 순환시켜 상기 저장부(33)에 저장된 물을 소정의 온도로 가열할 뿐만 아니라 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체를 가열하게 된다.

이와 같은 제2순환펌프(36)의 동작에 의하여 온수공급부(20)에 공급되는 물은 이미 소정의 온도로 가열된 것이 되며, 난방에 사용되는 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체의 온도도 상승하게 된다.

상기 저장부(33)에는 상기 소순환관(34)을 순환하는 열매체에 의해 가열된 물 온도를 검출하는 제4온도센서(32)가 설치되고, 상기 온수공급부(20)의 온수온도 제어기(21)는 설정된 온수온도와 상기 제4온도센서(32)의 검출온도를 비교하여 검출온도가 설정된 온수온도보다 낮을 때에만 순간온수기(22)에 전원을 공급하여 그 순간온수기(22)로 물을 재가열하여 설정온도로 맞춰진 온수를 사용자에게 공급하게 된다.

따라서 상기 제4온도센서(32)에서 검출된 물의 온도가 설정 온수온도와 같거나 높은 경우에는 상기 순간온수기(22)를 사용하지 않고도 온수를 공급할 수 있게 되어, 전력 사용량을 줄일 수 있게 된다.

도 4는 상기 순간온수기(22)의 바람직한 실시예의 구성도이다.

도 4를 참조하면 상기 순간온수기(22)의 바람직한 실시예는, 발열부재(6) 및 제1온수관(1)이 U자 형상으로 벤딩(vending)이 이루어져 있으며, 제1온수관(1) 및 제2온수관(2)의 길이를 길게하여 발열부재(6)와의 접촉면적을 증가시킨 구조이다.

상기 발열부재(6)는 전선(5)에 의하여 전원이 공급되면 열을 발생시키는 코일형 전열선과 그 전열선이 수용되는 공간을 마련하고, 열매체가 충진되는 관(부호 생략)을 포함하여 구성될 수 있다.

따라서 상기 발열부재(6) 및 제1온수관(1)을 U자 형상으로 벤딩을 하게 되면 작은 공간에 충분한 길이로 설치할 수 있으므로 필요로 하는 온수의 양이 많은 경우에도 대응이 가능하다.

이 경우 U자 형상으로 벤딩이 이루어지는 회수는 1회 이상으로서 온수 사용량 및 설치 공간에 따라 다양하게 설정할 수 있다.

한편 상기 발열부재(6)가 내부에 삽입되고 상기 발열부재(6)의 외주면과의 사이에 물이 흐르는 소정의 공간(8)을 형성하는 제2온수관(2)을 구비하고 있다.

상기 제2온수관(2)은 대략 사각 박스 형상으로 이루어져 그 내부에 상기 제1온수관(1)이 구비되어 있다.

냉수가 유입되는 유입구(3)는 상기 제1온수관(1)의 일측 단부에 형성되고, 온수가 배출되는 배출구(4)는 상기 유입구(3)의 인접한 위치(즉, 제1온수관(1) 내부의 물이 나오는 단부에 대하여 대각선 모서리 위치)인 상기 제2온수관(2)에 형성되어 있다.

따라서 제1온수관(1) 내부 공간(8)에서 가열된 물은 상기 제2온수관(2) 내부 공간(8)을 흐른 후 상기 배출구(4)로 배출되므로, 제2온수관(2) 내부의 대부분의 온수는 온수 사용처로 공급이 될 수 있어 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 구성의 순간온수기(22)를 사용하여 상기 저장부(33)에 저장된 물을 가열하여 사용자에게 공급할 때에도 상기 저장부(33)에 저장된 물은 소순환관(34)을 통해 순환되는 열매체에 의해 가열된 상태이기 때문에 보다 용이하게 설정 온수온도까지 가열될 수 있으며, 전력 사용량을 줄일 수 있게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 제2순환펌프(36)에 의해 열매체가 소순환관(34)을 통해 순환되는 동안 열매체저장부(39)에 저장되는 열매체의 온도는 집열부(31)와의 열교환을 통해 상승하게 된다.

이처럼 상승되는 열매체저장부(39)의 열매체 온도를 감지하는 제5온도센서(35)의 온도 검출값이 상기 난방온도 제어기(11)에 설정된 난방온도에 도달하면, 상기 집열부(31)에서 집열된 태양열을 난방에 이용하기 위해 상기 제1순환펌프(17)가 동작하고 제2순환펌프(36)가 정지한다.

상기 제1순환펌프(17)가 동작하고 제2순환펌프(36)가 정지된 상태에서 열매체는 열매체저장부(39)에서 제1순환펌프(17), 난방관(13), 대순환관(19) 및 다시 상기 열매체저장부(39)를 통해 순환되는 대순환경로(a)를 따라 순환된다.

이때 대순환경로(a)를 따라 순환되는 열매체의 온도는 설정된 난방온도에 부합하는 온도이기 때문에 상기 난방온도 제어기(11)는 난방관(13) 내에 삽입된 전열선(13a)에 전원을 공급하지 않게 된다.

따라서 태양 복사열을 집열한 집열부(31)에 의해서만 가열된 열매체의 잠열만을 이용한 난방이 이루어지며, 따라서 난방에 필요한 전력을 절감할 수 있게 된다.

상기와 같이 전열선(13a)에 전원이 공급되지 않는 상태로 난방이 이루어지다가, 상기 제5온도센서(35)에서 검출된 열매체의 온도가 설정된 난방 온도에 미치지 못하는 것일 때에는 다시 전열선(13a)에 전원이 공급되어 난방을 수행할 수 있으며, 이때 다시 제1순환펌프(17)가 정지되고 제2순환펌프(36)가 동작하여 열매체를 소순환경로(a)를 따라 순환시키면서, 저장부(33)의 물을 가열하고 열매체저장부(39)의 열매체를 가열하는 앞서 상세히 설명한 동작을 다시 수행하게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 난방 및 온수공급 시스템에 대하여 바람직한 실시예들을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

10:난방부 11:난방온도 제어기
12:제1온도센서 13:난방관
13a:전열선 14:제2체크밸브
15:압력조절부 16:제2온도센서
17:제1순환펌프 18:제1체크밸브
19:대순환관 20:온수공급부
21:온수온도 제어기 22:순간온수기
23:제3온도센서 30:보조가열부
31:집열부 32:제4온도센서
33:저장부 34:소순환관
35:제5온도센서 36:제2순환펌프
37:제3체크밸브 39:열매체저장부

Claims (9)

1. 대순환경로(A)를 순환하는 열매체로 난방을 수행하는 난방부(10);
   상기 열매체가 소순환경로(a)를 통해 순환할 때 가열된 온수를 사용자측에 직접 또는 가열하여 공급하는 온수공급부(20); 및
   태양열을 집열하여 열매체를 가열하는 집열부(31)와, 상기 집열부(31)를 통해 가열된 상기 열매체를 저장하는 열매체저장부(39)와, 급수된 물을 저장하여 상기 온수공급부(20)로 공급하며, 소순환경로(a)에 위치하여 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체로 저장된 상기 물이 가열되도록 하는 저장부(33)와, 상기 열매체를 상기 소순환경로(a)를 통해 순환시키는 제2순환펌프(36)를 구비하여, 상기 대순환경로(A) 또는 소순환경로(a)를 통해 순환되는 열매체를 태양열을 집열하여 가열하는 보조가열부(30)를 포함하며,
   상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체의 온도가 상기 난방부(10)에 설정된 난방온도보다 낮을 때, 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체는 상기 소순환경로(a)를 통해 상기 저장부(33)측으로 순환되며,
   상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체의 온도가 상기 난방부(10)에 설정된 난방온도와 같을 때, 상기 열매체저장부(39)에 저장된 열매체는 상기 대순환경로(A)를 통해 상기 난방부(10)측으로 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 집열부(31)는,
   상기 열매체를 가열하는 열교환부(100);
   상기 열교환부(100)의 저면측에 일부 삽입되어 상기 열매체의 누설을 방지하면서 서로 다른 입출구를 통해 상기 열매체를 순환시키는 보호 순환부(200); 및
   상기 보호 순환부(200)의 외측에 접하도록 상기 열교환부(100)의 저면에 고정되어, 태양의 복사열을 집열하여 상기 보호 순환(200)부의 열매체를 가열 및 순환시키는 진공관 집열부(300)를 포함하는 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 난방부(10)는,
   상기 열매체를 상기 대순환경로(A)를 통해 순환시키는 제1순환펌프(17);
   상기 열매체의 잠열 또는 전열선에 의해 가열된 상기 열매체를 순환시켜 난방을 수행하는 난방관(13);
   상기 난방관(13)의 양단에서 각각 역류를 방지하는 제1 및 제2체크밸브를 포함하는 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 난방관(13)의 양단에는 상기 열매체의 역류를 방지하는 제1체크밸브(18) 및 제2체크밸브(14)가 마련된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 난방관(13)의 후단에는 탄성체로 이루어져 압력의 변화에 따라 팽창하여, 상기 가열된 열매체의 압력을 해소하는 압력조절부(15)가 마련된 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 온수공급부(20)는,
   공급되는 온수의 온도를 검출하는 제4온도센서(32)의 온수 온도 검출결과와 설정 온수 온도를 비교하여 전원공급을 제어하는 온수온도 제어기(21); 및
   상기 온수온도 제어기(21)의 전원공급 제어에 따라 선택적으로 온수를 가열하여 공급하는 순간온수기(22)를 포함하는 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 순간온수기(22)는,
   상기 전원의 공급에 따라 발열이 이루어지는 다수회 절곡된 발열부재(6);
   상기 발열부재(6)의 외주면과의 사이에 물이 흐르는 소정의 공간을 형성하도록 상기 발열부재(6)의 길이방향을 따라 상기 발열부재(6)의 외주면과 일정한 간격을 유지하면서 감싸도록 형성되며, 냉수가 유입되는 유입구가 형성된 제1온수관(1); 및
   상기 제1온수관(1)의 외부를 감싸 상기 제1온수관(1)의 외주면과의 사이에 물이 흐르는 소정의 공간을 형성하며, 상기 발열부재(6)에 의해 가열된 온수가 배출되는 배출구(4)가 상기 유입구(3)의 주변에 형성된 제2온수관(2)을 포함하는 태양열을 이용한 난방 및 온수공급 시스템.
   
   

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