KR102179927B1 - PVT Cooling and Heating System - Google Patents

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KR102179927B1
KR102179927B1 KR1020200007124A KR20200007124A KR102179927B1 KR 102179927 B1 KR102179927 B1 KR 102179927B1 KR 1020200007124 A KR1020200007124 A KR 1020200007124A KR 20200007124 A KR20200007124 A KR 20200007124A KR 102179927 B1 KR102179927 B1 KR 102179927B1
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pvt
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heat pump
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KR1020200007124A
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조성구
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(주)이맥스시스템
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Abstract

The present invention relates to a PVT cooling and heating system comprising: a PVT module including a PV panel receiving solar rays to generate electric energy and a solar heat absorbing plate provided at the lower part of the PV panel to absorb thermal energy; a heat storage device supplying energy needed for cooling, heating and supplying hot water in a state of being connected to the PVT module and a heat pump to receive and store thermal energy; the heat pump connected to the heat storage device to supply thermal energy needed for cooling or heating; and a control module controlling operation of the PVT module, the heat storage device and the heat pump, wherein the control module controls operation of the heat pump and opening and closing of a heat pump valve provided in a pipe between the heat storage device and the heat pump according to the temperature within the heat storage device. The present invention interlinks the PVT module with the heat pump to be applied to cooling and heating of a building, thereby maximizing availability of the PVT device and, at the same time, saving energy while more conveniently implementing a cooling and heating facility of the building.

Description

PVT 냉난방 시스템{PVT Cooling and Heating System}PVT Cooling and Heating System}

본 발명은 PVT 냉난방 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PVT 모듈과 히트펌프를 연계시켜 건물의 냉난방에 적용함으로써, PVT 장치의 활용도를 극대화함과 동시에 건물의 냉난방 설비를 더욱 편리하게 구현하면서도 에너지를 절감할 수 있는 PVT 냉난방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a PVT cooling and heating system, and more particularly, by linking a PVT module and a heat pump and applying it to the cooling and heating of a building, maximizing the utilization of the PVT device and simultaneously realizing the building's cooling and heating facilities more conveniently while saving energy. It relates to a PVT cooling and heating system that can be saved.

화석에너지에 의존하는 현재 경제 체제의 지속은 화석에너지 고갈의 문제뿐만 아니라 환경적인 문제까지 가중되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 범세계적으로 화석에너지 사용에 의한 문제를 해결하기 위해 노력하고 있다. 최근 IPCC(정부간 기후협약체제)하에서 개도국까지 CO2 배출권등 다양한 협약이 도출되고 있다. 장기적으로 신재생에너지, 친환경적인 에너지에 대한 개발이 증대될 것으로 예측되며 중장기적으로 에너지 사용의 패러다임이 변화될 것으로 예상된다.The continuation of the current economic system that relies on fossil energy increases not only the problem of fossil energy depletion but also environmental problems. In order to solve this problem, efforts are being made to solve the problem caused by the use of fossil energy worldwide. Recently, various agreements such as CO 2 emission rights have been drawn up to developing countries under the IPCC (Intergovernmental Climate Agreement System). In the long term, the development of new and renewable energy and eco-friendly energy is expected to increase, and the paradigm of energy use is expected to change in the medium to long term.

우리나라의 경우 화석에너지에 대한 의존도가 높으며 에너지의 해외 수입에 의한 의존도가 매우 높기 때문에 화석에너지 고갈에 의한 에너지 비용이 급격히 상승할 요인이 많으며 OECD/IEA에서 추진하는 블루 로드맵(BLUE Roadmap) 정책에 따라서 신재생에너지, 친환경적 에너지에 대한 개발과 수요가 증가될 것으로 예상된다. 이러한 상황에서 기존 에너지 자원의 대체 에너지 개발은 미래 에너지원 확보 및 환경보호 차원에서 새로 개발되는 에너지원들은 환경 친화적 에너지자원 개발과 활용이라는 측면으로 그 중요성이 계속 커지고 있다.In the case of Korea, since the dependence on fossil energy is high and the dependence on foreign imports of energy is very high, there are many factors that will cause the energy cost to rise rapidly due to the depletion of fossil energy, and according to the Blue Roadmap policy promoted by the OECD/IEA. The development and demand for new and renewable energy and eco-friendly energy is expected to increase. In this situation, the development of alternative energy from existing energy resources continues to increase in importance in terms of developing and utilizing environmentally friendly energy resources in terms of securing future energy sources and protecting the environment.

지금까지 연구 및 개발되어 가장 효율화 및 고도화 보급이 잘 된 대체 에너지는 태양 에너지 분야이다. 그러나 태양을 이용한 대체 에너지 개발은 에너지 가격의 상승으로 인하여 적용범위가 넓어지고 있지만 에너지 효율적인 측면에서는 포화상태에 도달하고 있다. 이러한 에너지 효율성 측면에서 활발한 연구가 진행된 태양광이 아닌 태양열을 이용한 신재생 에너지 개발의 연구가 현재 진행중이다.The solar energy field is the most efficient and advanced alternative energy that has been researched and developed so far. However, the development of alternative energy using the sun is expanding its application range due to an increase in energy prices, but it is reaching saturation in terms of energy efficiency. In terms of energy efficiency, research on the development of new and renewable energy using solar heat, not sunlight, which has been actively researched, is currently in progress.

태양열 에너지는 태양열의 유입이 불가능하거나 부족한 실내/외 공간에 다양한 장치를 이용하여 태양열을 유입시키는 시스템이다. 태양열 에너지 이용 분야는 기존의 태양광 에너지 분야와 함께 신재생 에너지 분야의 핵심 중 하나로 분류되고 있다.Solar energy is a system that introduces solar heat using various devices into indoor/outdoor spaces where the inflow of solar heat is impossible or insufficient. The solar energy use field is classified as one of the cores of the renewable energy field along with the existing solar energy field.

종래 기술에 따른 태양열 온수시스템은, 일반적으로 태양열 집열기와, 이를 통과하는 열매체가 순환되는 열매체 순환관, 열매체 순환관이 내부를 경유하는 열교환기, 온수가 내부에 수용되는 축열조, 축열조 내부의 온수가 상기 열교환기의 내부를 경유하며 열매체와 열교환되도록 설치되는 온수 순환관, 축열조 내의 온수가 수전, 수도꼭지 측으로 공급되도록 연결되는 온수 공급관, 태양열 에너지의 부족 시에 축열조 내의 온수를 공급받아 보조적으로 가열하여 공급하는 보일러, 및 온수시스템의 전반적인 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.The solar hot water system according to the prior art generally includes a solar heat collector, a heat medium circulation pipe through which the heat medium passing through it, a heat exchanger through which the heat medium circulation pipe passes through the inside, a heat storage tank in which hot water is accommodated, and the hot water inside the heat storage tank. A hot water circulation pipe that passes through the inside of the heat exchanger and is installed to heat exchange with the heat medium, a hot water supply pipe that connects to supply hot water in the heat storage tank to the faucet and faucet side, and receives the hot water in the heat storage tank when solar energy is insufficient and supplies it by auxiliary heating It is configured to include a boiler and a control unit for controlling the overall operation of the hot water system.

이러한 종래의 태양열 온수시스템에서 축열조는 가열되어 보관된 온수의 배출과 보충만을 반복하는 단순 보관용 기능만을 사용하고 있어, 최대로 가열된 상태로 출수되는 온수와 급수되는 냉수와의 혼합에 의해 사용자가 요구하는 요구온도를 만족할 수 있도록 하고 있으므로, 불필요하게 에너지를 낭비하게 되는 문제점이 있다.In such a conventional solar hot water system, the heat storage tank uses only a simple storage function that repeats only the discharge and replenishment of heated and stored hot water, so that the user can use the mixture of hot water and cold water supplied in a heated state. Since the required temperature can be satisfied, there is a problem in that energy is unnecessarily wasted.

한편, 태양열 시스템은 백업설비를 반드시 필요로 할뿐만 아니라, 부대설비인 보온 처리된 축열조, 펌프, 배관, 제어장치, 열교환기, 밸브 등 여러 가지 크고 작은 부품으로 구성되어 있으며, 이들 부품이 대부분이 설치 현장에서 시공되고 있어 넓은 설치장소를 필요로 할뿐만 아니라 시공시간도 많이 들고 시스템이 복잡하여 사후관리에도 어려움이 있으며, 미관상에도 문제점이 있다. 또한, 백업설비(보일러, 히트펌프 등)도 태양열시스템에 적합하게 개발된 것도 없어서 태양열시스템과의 효율적인 연계가 어려운 실정이다.On the other hand, solar thermal systems not only require backup facilities, but also consist of various large and small parts such as heat storage tanks, pumps, piping, control devices, heat exchangers, valves, etc. Since it is being constructed at the installation site, it not only requires a wide installation site, but also requires a lot of construction time, and the system is complicated, so there is difficulty in post management, and there is a problem in terms of aesthetics. In addition, backup facilities (boilers, heat pumps, etc.) have not been developed suitable for solar thermal systems, so it is difficult to efficiently link with solar thermal systems.

한국등록특허 제10-0887345호(등록일: 2009.02.27)Korean Patent Registration No. 10-0887345 (Registration Date: 2009.02.27) 한국등록특허 제10-0930298호(등록일: 2009.11.30)Korean Patent Registration No. 10-0930298 (Registration date: 2009.11.30)

본 발명의 목적은 PVT 모듈과 히트펌프를 연계시켜 건물의 냉난방에 적용함으로써, PVT 장치의 활용도를 극대화함과 동시에 건물의 냉난방 설비를 더욱 편리하게 구현하면서도 에너지를 절감할 수 있는 PVT 냉난방 시스템에 관한 것이다.An object of the present invention relates to a PVT cooling and heating system that can save energy while maximizing the utilization of a PVT device by connecting a PVT module and a heat pump and applying it to cooling and heating of a building. will be.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 PVT 냉난방 시스템은 태양광을 수광하여 전기에너지를 생성하는 PV 패널 및 상기 PV 패널의 하부에 구비되어 열에너지를 흡수하는 태양열 흡수판을 포함하는 PVT 모듈; 상기 PVT 모듈 및 히트펌프와 각각 연결되어 열에너지를 공급받아 저장한 상태에서 냉, 난방 및 급탕에 필요한 에너지를 공급하는 축열장치; 상기 축열장치와 연결되어 냉방에 또는 난방에 필요한 열에너지를 공급하는 히트펌프; 및 상기 PVT 모듈, 축열장치 및 히트펌트의 구동을 제어하는 제어모듈을 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 축열장치 내부의 온도에 따라, 상기 히트펌프의 구동 및 상기 축열장치와 히트펌프 사이의 배관에 구비된 히트펌프 밸브의 개폐를 제어하는 것으로 구성될 수 있다.In order to achieve this object, the PVT cooling and heating system according to the present invention includes a PVT module including a PV panel for generating electric energy by receiving sunlight and a solar absorber plate provided under the PV panel to absorb thermal energy; A heat storage device connected to the PVT module and the heat pump to supply energy required for cooling, heating, and hot water while receiving and storing thermal energy; A heat pump connected to the heat storage device to supply heat energy required for cooling or heating; And a control module for controlling the driving of the PVT module, the heat storage device, and the heat pump, wherein the control module drives the heat pump and the pipe between the heat storage device and the heat pump according to a temperature inside the heat storage device. It may be configured to control the opening and closing of the provided heat pump valve.

상기 PVT 모듈은 상기 태양열 흡수판 하부에 구비되어 상기 태양열 흡수판으로부터 흡수된 열에너지를 전달하는 열에너지 전달수단이 형성되고, 상기 열에너지의 유실을 차단하는 단열재를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.The PVT module may be provided under the solar heat absorber to form a heat energy transfer means for transferring heat energy absorbed from the solar heat absorber, and may have a structure including a heat insulating material that blocks the loss of the heat energy.

상기 축열장치는 상기 PVT 모듈 및 히트펌프로부터 공급된 열에너지에 의해 내부의 열매체가 열교환 되는 열교환기 및 상기 열교환기를 전체적으로 둘러싸는 구조의 축열조로 이루어질 수 있다.The heat storage device may include a heat exchanger in which an internal heat medium is heat-exchanged by heat energy supplied from the PVT module and a heat pump, and a heat storage tank having a structure entirely surrounding the heat exchanger.

상기 열교환기는 상기 축열조 내부에서 상부 열교환기, 중간부 열교환기 및 하부 열교환기로 각각 분리되어 구비될 수 있다.The heat exchanger may be separately provided as an upper heat exchanger, an intermediate heat exchanger, and a lower heat exchanger in the heat storage tank.

상기 히트펌프와 축열장치 사이의 배관에는 순환펌프 및 팽창탱크가 더 구비될 수 있다.A circulation pump and an expansion tank may be further provided in a pipe between the heat pump and the heat storage device.

상기 제어모듈은 상기 축열장치 내부의 온도가 30 내지 45℃일 경우, 상기 히트펌프를 구동시켜 상기 축열장치에 열에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.The control module may control to supply thermal energy to the heat storage device by driving the heat pump when the temperature inside the heat storage device is 30 to 45°C.

상기 제어모듈은 상기 히트펌프의 구동 전 50 내지 70초 시점에 상기 폐쇄된 상태의 상기 히트펌프 밸브를 개방하고, 상기 히트펌프의 구동 정지 후, 50 내지 70초 이후에 상기 히트펌프 밸브를 폐쇄하도록 제어할 수 있다.The control module opens the heat pump valve in the closed state 50 to 70 seconds before driving of the heat pump, and closes the heat pump valve 50 to 70 seconds after stopping the drive of the heat pump. Can be controlled.

본 발명에 따른 PVT 냉난방 시스템은 PVT 모듈과 히트펌프를 연계시켜 건물의 냉난방에 적용함으로써, PVT 장치의 활용도를 극대화함과 동시에 건물의 냉난방 설비를 더욱 편리하게 구현하면서도 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.The PVT cooling and heating system according to the present invention is applied to the cooling and heating of a building by linking the PVT module and the heat pump, thereby maximizing the utilization of the PVT device and at the same time implementing the building's cooling and heating facilities more conveniently, while saving energy. have.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템의 전체적인 계통도 및 구성요소를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 냉방 기능을 사용하지 않을 경우의 대략적인 계통도를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 난방 및 급탕 기능을 사용할 경우의 구동 상태를 설명하기 위한 계통도를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 PVT 모듈의 모습을 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 실제 축열조 패키지의 모습을 나타낸 사진이다.1 is a schematic diagram showing an overall system diagram and components of a PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing an approximate system diagram when the cooling function is not used in the PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a system diagram for explaining a driving state when a heating and hot water supply function is used in a PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing the appearance of a PVT module in a PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing the appearance of an actual heat storage tank package in the PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, in describing the embodiments of the present invention, specific numerical values are merely examples.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템의 전체적인 계통도 및 구성요소를 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 냉방 기능을 사용하지 않을 경우의 대략적인 계통도를 나타낸 모식도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 난방 및 급탕 기능을 사용할 경우의 구동 상태를 설명하기 위한 계통도를 나타낸 모식도가 도시되어 있다.1 is a schematic diagram showing the overall system diagram and components of a PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a case in which the cooling function is not used in the PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention. A schematic diagram showing a schematic system diagram of is shown, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a system diagram for explaining a driving state when a heating and hot water supply function is used in a PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention.

도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 PVT 모듈의 모습을 나타낸 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 PVT 냉난방 시스템에서 축열조 패키지의 모습을 나타낸 사진이 개시되어 있다.Figure 4 is a schematic diagram showing the appearance of the PVT module in the PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a photo showing the appearance of the heat storage tank package in the PVT cooling and heating system according to an embodiment of the present invention It is disclosed.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 PVT 냉난방 시스템은 태양광을 수광하여 전기에너지를 생성하는 PV 패널(111) 및 상기 PV 패널의 하부에 구비되어 열에너지를 흡수하는 태양열 흡수판(112)을 포함하는 PVT 모듈(110), 상기 PVT 모듈(110) 및 히트펌프(130)와 각각 연결되어 열에너지를 공급받아 저장한 상태에서 냉, 난방 및 급탕에 필요한 에너지를 공급하는 축열장치(120), 상기 축열장치(120)와 연결되어 냉방에 또는 난방에 필요한 열에너지를 공급하는 히트펌프(130) 및 상기 PVT 모듈(110), 축열장치(120) 및 히트펌트(130)의 구동을 제어하는 제어모듈(140)을 포함하고, 상기 제어모듈(140)은 상기 축열장치 내부의 온도에 따라, 상기 히트펌프(130)의 구동 및 상기 축열장치(120)와 히트펌프(130) 사이의 배관에 구비된 히트펌프 밸브(MV1, MV2)의 개폐를 제어하는 것으로 구성될 수 있다.Referring to these drawings, the PVT cooling and heating system according to the present invention includes a PV panel 111 for generating electric energy by receiving sunlight, and a solar absorbing plate 112 provided under the PV panel to absorb thermal energy. A heat storage device 120 that supplies energy required for cooling, heating, and hot water supply while being connected to the PVT module 110, the PVT module 110, and the heat pump 130 to receive and store thermal energy, respectively, and the heat storage A heat pump 130 connected to the device 120 to supply heat energy required for cooling or heating, and a control module 140 that controls the driving of the PVT module 110, the heat storage device 120 and the heat pump 130 ), and the control module 140 drives the heat pump 130 according to the temperature inside the heat storage device and a heat pump provided in a pipe between the heat storage device 120 and the heat pump 130 It may be configured to control the opening and closing of the valves (MV1, MV2).

즉, 본 발명에 따른 PVT 냉반방 시스템은 PVT 모듈(110)과 히트펌프(130)를 연계시켜 축열장치(120)가 건물의 냉, 난방 및 급탕에 필요한 에너지를 공급하도록 제어하되, 축열장치(120) 내부의 온도에 따라, 상기 히트펌프(130)의 구동 및 상기 축열장치(120)와 히트펌프(130) 사이의 배관에 구비된 히트펌프 밸브(MV1, MV2)의 개폐를 제어함으로써, 축열장치(120)가 에너지 상태를 항상 적절한 범위의 상태로 유지하면서, 원활하고 안정적으로 건물의 건물의 냉, 난방 및 급탕에 필요한 에너지를 공급할 수 있도록 하여 PVT 장치로부터 발생하는 열량을 효율적으로 가변시키고, 활용도를 극대화함과 동시에 건물의 냉난방 설비를 더욱 편리하게 구현하면서도 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.That is, the PVT cooling and cooling system according to the present invention controls the heat storage device 120 to supply energy required for cooling, heating and hot water supply of the building by linking the PVT module 110 and the heat pump 130, but the heat storage device ( 120) Depending on the internal temperature, by controlling the driving of the heat pump 130 and opening and closing of the heat pump valves MV1 and MV2 provided in the pipe between the heat storage device 120 and the heat pump 130, heat storage The device 120 can efficiently and stably supply energy required for cooling, heating, and hot water supply of the building while maintaining the energy state in an appropriate range at all times, thereby efficiently varying the amount of heat generated from the PVT device, While maximizing the utilization, it is possible to save energy while implementing the building's heating and cooling facilities more conveniently.

여기서, 상기 제어모듈(140)은 유선 또는 무선 네트워크 통신망을 이용하여 상기 축열장치(120) 내부의 열매체의 누수 여부 및 농도 변화 여부에 대한 판단결과 정보 등의 상기 PVT 냉반방 시스템에 대한 정보를 사용자나 관리자가 소지한 단말기로 전송하도록 구현될 수 있다.Here, the control module 140 receives information on the PVT cooling and cooling system, such as information on the determination result of whether the heat medium inside the heat storage device 120 leaks and whether the concentration changes, using a wired or wireless network communication network. It can be implemented to transmit to a terminal owned by the administrator.

또한, 상기 PVT 냉난방 시스템은 상기 PVT 모듈(110)에서 생산된 전력을 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)에 저장하거나, 상기 히트펌프(130)를 구동하기 위한 에너지원등으로 사용함으로써, 에너지 효율을 더욱 극대화할 수 있다. 여기서 상기 히트펌프(130)는 보일러, 전기히터 및 지열히트펌프로 이루어진 군에서 선택된 가열 장치로 대체되거나, 추가하여 사용될 수 있다.In addition, the PVT cooling and heating system stores the power produced by the PVT module 110 in an energy storage system (ESS) or uses it as an energy source for driving the heat pump 130, Efficiency can be further maximized. Here, the heat pump 130 may be replaced with a heating device selected from the group consisting of a boiler, an electric heater, and a geothermal heat pump, or may be used in addition.

상기 PVT 모듈(110)은 상기 태양열 흡수판(112) 하부에 구비되어 상기 태양열 흡수판(112)으로부터 흡수된 열에너지를 전달하는 열에너지 전달수단(113)이 형성되고, 상기 열에너지의 유실을 차단하는 단열재(114)를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.The PVT module 110 is provided under the solar heat absorbing plate 112 to form a heat energy transfer means 113 for transferring heat energy absorbed from the solar heat absorbing plate 112, and an insulating material that blocks the loss of the heat energy. It can be made of a structure including (114).

또한, 상기 PVT 모듈(110)은 상기 PV 패널(111) 및 상기 PV 패널의 하부에 구비되어 열에너지를 흡수하는 태양열 흡수판(112)이 서로 라미네이팅 접합되어 PVT 적층유닛(111, 112)으로 일체화되어 구비됨으로써, 각각의 열매체 구성요소(111, 112)들 사이의 열저항을 최소화하여 열전달 성능과 에너지 생산 효율을 향상시킬 수 있고, 내구성과 신뢰성을 개선할 수 있는 장점이 있다. 또한, 열전도 그리스나 에폭시 수지 등을 이용하여 PV 패널(111)과 태양열 흡수판(112)을 수작업 부착시키는 것으로 제조되는 종래의 PVT 패널에 비해 무게가 가볍고 부피가 작아 콤팩트한 PVT 복합패널로 제조되는 장점이 있다.In addition, the PVT module 110 is integrated into the PVT stacking units 111 and 112 by laminating and bonding the PV panel 111 and the solar absorbing plate 112 that is provided under the PV panel to absorb thermal energy. By being provided, there is an advantage of minimizing heat resistance between each of the heat medium components 111 and 112 to improve heat transfer performance and energy production efficiency, and improve durability and reliability. In addition, compared to the conventional PVT panel manufactured by manually attaching the PV panel 111 and the solar absorber 112 using thermal grease or epoxy resin, it is manufactured as a compact PVT composite panel, which is lighter in weight and smaller in volume. There is an advantage.

상기 태양열 흡수판(112)은 상기 PV 패널(111)의 면적과 대략 동일한 면적을 갖도록 형성하여 상기 PVT 모듈(110)의 하부 전체적인 면적에 접하여 열원을 고르게 전도시킬 수 있게 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 기존의 태양열 흡수판 대신 사용되었던 동(Cu) 소재의 흡수판 대신 알루미늄(Al) 소재의 흡수판으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 기존의 동(Cu) 소재의 흡수판의 경우 비중이 8.9로서 높은 비중을 나타내나, 알루미늄(Al) 소재의 흡수판의 경우 비중이 2.6을 나타내므로, 상기 태양열 흡수판(120)을 알루미늄(Al) 소재로 구성하였을 경우, PVT 모듈(110)의 전체적인 무게를 감소시켜 경량화를 도모할 수 있고 제조비용을 절감할 수 있다.It is preferable that the solar absorber 112 is formed to have an area approximately equal to the area of the PV panel 111 so as to be in contact with the overall area under the PVT module 110 to conduct a heat source evenly. In addition, it is preferable to be composed of an absorption plate made of aluminum (Al) material instead of the absorption plate made of copper (Cu) material used in place of the conventional solar absorber plate. That is, in the case of the existing copper (Cu) absorber plate, the specific gravity is 8.9, which indicates a high specific gravity, but the aluminum (Al) absorber plate has a specific gravity of 2.6, so that the solar absorber 120 is made of aluminum. When composed of (Al) material, it is possible to reduce the overall weight of the PVT module 110 to achieve weight reduction and reduce manufacturing cost.

상기 PVT 모듈(110)은 상기 PV 패널(111)과 태양열 흡수판(112)이 절연 필름에 의해 서로 절연된 상태로 라미네이팅 접합될 수 있다. 이 때, 상기 절연 필름은 예를 들어 투명성, 내충격성, 내한성, 내약품성, 전기절연성 등이 우수한 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리우레탄(Polyurethane) 및 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene-Vinyl Acetate)로 이루어진 군에서 선택된 수지로 제조된 절연 필름을 사용할 수 있다.The PVT module 110 may be laminated with the PV panel 111 and the solar absorber 112 insulated from each other by an insulating film. At this time, the insulating film is, for example, excellent transparency, impact resistance, cold resistance, chemical resistance, electrical insulation, etc., polyethylene (polyethylene), polypropylene (polypropylene), polyurethane (Polyurethane) and ethylene vinyl acetate (Ethylene-Vinyl Acetate) ) It is possible to use an insulating film made of a resin selected from the group consisting of.

상기 축열장치(120)는 상기 PVT 모듈(110) 및 히트펌프(130)로부터 공급된 열에너지에 의해 내부의 열매체가 열교환 되는 열교환기(122, 123, 124) 및 상기 열교환기를 전체적으로 둘러싸는 구조의 축열조(121)로 이루어질 수 있으며, 상기 열교환기(122, 123, 124) 는 상기 축열조(121) 내부에서 상부 열교환기(124), 중간부 열교환기(123) 및 하부 열교환기(122)로 각각 분리되어 구비될 수 있다.The heat storage device 120 is a heat exchanger (122, 123, 124) in which an internal heat medium is exchanged by heat energy supplied from the PVT module 110 and the heat pump 130, and a heat storage tank having a structure that entirely surrounds the heat exchanger. (121), and the heat exchangers (122, 123, 124) are separated into an upper heat exchanger (124), an intermediate heat exchanger (123) and a lower heat exchanger (122) inside the heat storage tank (121). Can be provided.

따라서, 이와 같이 상부 열교환기(124), 중간부 열교환기(123) 및 하부 열교환기(122)로 각각 분리된 열교환기 구조를 갖는 축열장치(120)는 예를 들어, 도 1에서와 같이 상부 열교환기(124)를 상기 히트펌프(130)와 연결되도록 제1 배관을 구성하고, 상기 중간부 열교환기(123)는 건물 내부의 바닥이나 수도관 등 난방이나 급탕이 필요한 부분과 연결되도록 제2 배관을 구성하며, 상기 하부 열교환기(122)는 상기 PVT 모듈(110)과 연결되도록 제3 배관을 구성하여 상기 제1 배관과 제2 배관이 연결되어 분기되도록 구성하여 상기 축열장치(120)의 상부로 집중되는 열에너지를 더욱 효율적으로 수집 및 분배하여 건물의 냉, 난방이나 급탕에 필요한 열에너지로서 사용할 수 있다.Accordingly, the heat storage device 120 having a heat exchanger structure separated into an upper heat exchanger 124, an intermediate heat exchanger 123, and a lower heat exchanger 122, respectively, as in FIG. A first pipe is configured to connect the heat exchanger 124 to the heat pump 130, and the intermediate heat exchanger 123 is a second pipe to be connected to a part that needs heating or hot water such as a floor or a water pipe inside the building. And the lower heat exchanger 122 configures a third pipe to be connected to the PVT module 110 so that the first pipe and the second pipe are connected and branched, so that the upper portion of the heat storage device 120 It can collect and distribute the heat energy concentrated in the building more efficiently and use it as heat energy required for cooling, heating or hot water supply of the building.

한편, 상기 축열조(121)는 하부에 구비된 시수관을 통해 급탕 부하측으로 빠져나간 만큼 시수를 통해 채워질수 있도록 구비되고, 상부에 구비된 부하측 공급관을 통해 상기 축열조(121)의 온수가 생활에 사용되도록 부하측으로 공급되도록 구현될 수 있다. 또한, 상기 축열조(121)로 유입된 온수는 상기 부하측 공급관을 통해 배출되어 생활에 사용될 수 있다.On the other hand, the heat storage tank 121 is provided to be filled with time water as much as it escapes to the hot water load side through the water supply pipe provided at the bottom, and the hot water of the heat storage tank 121 is used for life through the load side supply pipe provided at the top. It can be implemented to be supplied to the load side as possible. In addition, the hot water introduced into the heat storage tank 121 may be discharged through the load-side supply pipe to be used for life.

또한, 상기 축열조(121)의 내부에는 코일이 상기 PVT 모듈(110) 유입관 및 PVT 모듈(110) 배출관의 끝단과 연통되어 축열조(121) 내부 중 상단에서 하단까지 연결되며, 상단의 밀도가 집중되게 배치될 수 있다. 이러한 코일은 상기 축열조(121)의 상부에서 간격이 좁게 배치하고 중간, 하부로 갈수록 간격이 넓어지게 배치될 수 있다.In addition, inside the heat storage tank 121, a coil communicates with the ends of the PVT module 110 inlet pipe and the PVT module 110 discharge pipe to be connected from the top to the bottom of the heat storage tank 121, and the density of the top is concentrated. Can be arranged. These coils may be disposed so as to have a narrow gap in the upper portion of the heat storage tank 121 and to have a wide gap toward the middle and the bottom.

상기 코일의 설치 위치에 따라 상기 PVT 모듈(110)에서 가열된 열매체는 집열기 출구 온도가 축열조(121) 최상단 온도보다 큰 경우 축열조(121) 상부를 집중적으로 가열한 후 중간부 및 하부를 가열하므로 성층화 촉진 측면에서 매우 유리한 구조를 취하고 있다. 여기서, 성층화(Stratification)란 온도가 높은 물은 상단부에 모이게 하고, 온도가 낮은 물은 하단부에 모이게 해서 최대한 양질의 온수를 공급하는 현상을 말한다.Depending on the installation position of the coil, the heat medium heated by the PVT module 110 is stratified because the upper part of the heat storage tank 121 is intensively heated and the middle part and the lower part are heated when the outlet temperature of the collector is greater than the uppermost temperature of the heat storage tank 121 It has a very advantageous structure in terms of promotion. Here, stratification refers to a phenomenon in which high-temperature water is collected in the upper part and low temperature water is collected in the lower part, thereby supplying high-quality hot water as much as possible.

상기 히트펌프(130)와 축열장치(120) 사이의 배관에는 순환펌프(P1) 및 팽창탱크(ET 1)가 더 구비될 수 있다. 또한, 이러한 순환펌프(P3) 및 팽창탱크(ET 2)는 상기 PVT 모듈(110)과 축열장치(120) 사이에도 더 구비될 수 있다.A circulation pump P1 and an expansion tank ET 1 may be further provided in a pipe between the heat pump 130 and the heat storage device 120. In addition, the circulation pump P3 and the expansion tank ET 2 may be further provided between the PVT module 110 and the heat storage device 120.

상기 순환펌프(P1)는 제어모듈(140)의 명령으로 작동하며, 축열조(121)에 수용된 용수를 순환시킨다. 여기서, 상기 순환펌프(P1)는 히트펌프(130)의 출구 온도와 그리고 축열조(121)의 출구 온도 혹은 상기 히트펌프(130)의 입구 온도차를 통해 작동을 제어하는 차온 제어(differential temperature control)에 의해 작동될 수 있다.The circulation pump P1 operates under the command of the control module 140 and circulates the water contained in the heat storage tank 121. Here, the circulation pump (P1) is a differential temperature control (differential temperature control) controlling the operation through the outlet temperature of the heat pump 130 and the outlet temperature of the heat storage tank 121 or the inlet temperature of the heat pump 130 Can be operated by

또한, 상기 순환펌프(P3)에는 인버터(inverter) 가 부가적으로 구비되어 회전수를 제어할 수 있으므로 순환량 조절이 가능하다. 예를 들어, 상기 순환펌프(P3)의 가동이 정지되면 태양열 에너지는 "0"인 것을 알 수 있다.In addition, since an inverter is additionally provided to the circulation pump P3 to control the number of rotations, the amount of circulation can be adjusted. For example, when the operation of the circulation pump P3 is stopped, it can be seen that the solar energy is "0".

한편, 상기 축열장치(120) 주변의 배관과 순환펌프들(P1, P2, P3)과 팽창탱크(ET 1, ET 2) 등은 상기 축열장치(120)의 외주면에 계통화 되어 일체화된 구조로 모두 형성될 수 있다. 이와 같이, PVT 모듈(110)과 히트펌프(130)들 연결하는 배관과 순환펌프들(P1, P2, P3)과 팽창탱크(ET 1, ET 2) 들이 외주면에 계통화되어 일체화된 축열장치(120)는 콤팩트하고 공간 활용도가 우수한 장치로 설치될 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, the pipes around the heat storage device 120, circulation pumps P1, P2, P3, and expansion tanks ET 1, ET 2, etc. are integrated on the outer circumferential surface of the heat storage device 120 to form an integrated structure. It can all be formed. In this way, the pipe connecting the PVT module 110 and the heat pump 130, the circulation pumps P1, P2, P3, and the expansion tanks ET 1, ET 2 are integrated on the outer circumferential surface and integrated 120) has the advantage of being able to be installed as a compact and space-saving device.

상기 PVT 모듈(110)은 건물의 옥상이나 지붕 등과 같이 집열량이 많은 실외에 설치되어, 일측은 상기 집열기 유입관과 연결되고, 타측은 상기 집열기 배출관과 연결된다. 또한, 상기 PVT 모듈(110)은 태양열을 집열하여 상기 순환펌프(P3)에 의해 공급된 용수를 가열하는 역할을 하는 것으로, 진공관형, 평판형 등 다양한 종류의 집열기가 사용될 수 있다.The PVT module 110 is installed outdoors with a large amount of heat, such as a roof or a roof of a building, and one side is connected to the heat collector inlet pipe, and the other side is connected to the heat collector discharge pipe. In addition, the PVT module 110 serves to collect solar heat to heat the water supplied by the circulation pump P3, and various types of collectors such as a vacuum tube type and a flat plate type may be used.

상기 PVT 모듈(110)과 축열장치(120) 사이의 순환배관(PVT 모듈 순환배관)은 외부와 연결되지 않는 폐쇄배관으로, 상기 순환배관의 일부가 PVT 모듈(110)의 내부에 위치하게 된다. 그리고 PVT 모듈 순환배관은 PVT 모듈(110)과 축열조(121) 간을 연결하며, 상기 PVT 모듈(110)에 의해 가열된 용수가 상기 축열조(121)로 배출되도록 유로를 제공한다.The circulation pipe (PVT module circulation pipe) between the PVT module 110 and the heat storage device 120 is a closed pipe that is not connected to the outside, and a part of the circulation pipe is located inside the PVT module 110. The PVT module circulation pipe connects the PVT module 110 and the heat storage tank 121, and provides a flow path so that the water heated by the PVT module 110 is discharged to the heat storage tank 121.

또한, PVT 모듈 순환배관은 PVT 모듈(110)을 기준으로 용수가 유입되는 측에 구비되는 집열기 유입관, 온수가 배출되는 측에 구비되는 집열기 배출관을 포함한다. 즉, 집열기 유입관은 축열조(121)에 수용된 용수가 PVT 모듈(110)로 유입될 수 있도록 구비되며, 집열기 배출관은 상기 PVT 모듈(110)에 의해 가열된 용수가 상기 축열조(121)로 유입될 수 있도록 구비된다.In addition, the PVT module circulation pipe includes a heat collector inlet pipe provided on the side from which water is introduced and a heat collector discharge pipe provided on the side from which hot water is discharged based on the PVT module 110. That is, the heat collector inlet pipe is provided to allow the water contained in the heat storage tank 121 to flow into the PVT module 110, and the heat collector discharge pipe allows the water heated by the PVT module 110 to flow into the heat storage tank 121. It is equipped to be able to.

상기 집열기 배출관은 상기 집열기 유입관에 비해 상대적으로 높은 위치에 구비되며, 상기 집열기 유입관으로는 용수가 흐르고, 상기 집열기 배출관으로는 온수가 흐르게 된다. 이는 상기 축열조(121) 내에 저장된 온수의 성층화 효과를 높이기 위한 것으로, 상기 축열조(121)로 유입된 용수는 성층화로 인해 하부에 위치하게 되고, 상기 축열조(121) 내에서 상대적으로 높은 위치에 있는 온수의 온도가 낮은 위치에 있는 온수의 온도보다 높기 때문에 보다 높은 온도의 온수를 사용할 수 있다. 또한, 상기 PVT 모듈 순환배관 중 상기 PVT 모듈(110)에 위치한 부분은 상기 PVT 모듈(110)로 집열된 태양열이 최대한 물로 전달될 수 있도록 상기 PVT 모듈(110)의 내부에 넓게 분포할 수 있도록 구성될 수 있다.The collector discharge pipe is provided at a relatively higher position than the collector inlet pipe, and water flows through the collector inlet pipe, and hot water flows through the collector discharge pipe. This is to increase the stratification effect of the hot water stored in the heat storage tank 121, and the water flowing into the heat storage tank 121 is located at the bottom due to the stratification, and the hot water located at a relatively high position in the heat storage tank 121 Because the temperature of is higher than the temperature of the hot water in the lower location, hot water with a higher temperature can be used. In addition, the portion of the PVT module circulation pipe located at the PVT module 110 is configured to be widely distributed inside the PVT module 110 so that the solar heat collected by the PVT module 110 can be transferred as much as possible to water. Can be.

또한, 상기 제어모듈(140)은 상기 축열장치(120) 내부의 온도에 따라, 상기 히트펌프(130)의 구동 및 상기 축열장치(120)와 히트펌프(130) 사이의 배관에 구비된 히트펌프 밸브(MV1, MV2)의 개폐를 제어할 수 있으며, IoT(Internet of Things) 기능을 통해 태양열 설비의 집열 및 축열획득열량, 부하측 공급열량, 일사량, 집열효율, 태양열의존율 등을 모니터하여 출력하며, 옵션으로 보급형 일사계(pyranometer)를 부착하여 현재의 집열효율과 이상적인 집열효율을 제시할 수도 있다. 특히 이러한 집열효율 값이 현저한 차이를 나타내는 경우 제조업체 혹은 전문가로부터 진단을 받도록 조언 메시지를 사용자에게 제공하거나, 관리자 및 사용자에게 유지·관리방법을 알려주는 Expert System으로 구현될 수 있다.In addition, the control module 140 drives the heat pump 130 and a heat pump provided in the pipe between the heat storage device 120 and the heat pump 130 according to the temperature inside the heat storage device 120 It is possible to control the opening and closing of valves (MV1, MV2), and monitor and output heat collection and heat storage acquired heat of solar facilities, heat supplied to the load side, insolation, heat collection efficiency, solar heat dependence rate, etc. through IoT (Internet of Things) function. As an option, a popular pyranometer can be attached to present current and ideal heat collection efficiency. In particular, when such a heat collection efficiency value shows a remarkable difference, it may be implemented as an Expert System that provides an advice message to a user to receive a diagnosis from a manufacturer or an expert, or informs an administrator and a user of a maintenance method.

상기 제어모듈(140)은 상기 PVT 모듈(110) 및 이러한 PVT 모듈(110)과 연계되어 구비되는 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)도 함께 제어할 수 있으며, 이러한 PVT 모듈(110), 축열장치(120) 및 히트펌프(130)를 구동시키는 기본적인 로직은 다음과 같다.The control module 140 may also control the PVT module 110 and an energy storage system (ESS) provided in connection with the PVT module 110, and the PVT module 110, heat storage The basic logic for driving the device 120 and the heat pump 130 is as follows.

즉, PVT 모듈로부터 발전에 의해 생성된 전력을 가정용에 계통 연계하여 사용하거나 또는 ESS저장할 수 있고, PVT 모듈(110)로부터 발생하는 열에너지를 축열조(121)에 저장하여 사용처에 온수를 공급할 수 있으며, PVT 모듈(110)로부터 발생하는 열에너지를 저장하여 사용처의 난방수로서 공급하도록 제어할 수 있다.That is, the power generated by power generation from the PVT module can be used in connection with the household system or ESS stored, and the heat energy generated from the PVT module 110 can be stored in the heat storage tank 121 to supply hot water to the place of use, Thermal energy generated from the PVT module 110 may be stored and controlled to be supplied as heating water for a user.

또한, PVT 모듈(110)로부터 발생하는 열에너지가 사용처의 온수공급에 부족할 경우, 상기 히트펌프(130)를 통해 축열조(121)를 간접예열하여 온도를 높여 사용처에 온수를 원활하게 공급하도록 제어할 수 있다. 또한, PVT 모듈(110)로부터 발생하는 열에너지가 사용처의 난방수의 공급 또는 냉방수의 공급에 부족할 경우에도, 마찬가지로 상기 히트펌프(130)를 통해 축열조(121)를 간접예열하여 온도를 높여 사용처에 온수를 원활하게 공급하도록 제어할 수 있다.In addition, when the thermal energy generated from the PVT module 110 is insufficient in the hot water supply to the user, the heat storage tank 121 is indirectly preheated through the heat pump 130 to increase the temperature, thereby controlling the supply of hot water to the user smoothly. have. In addition, even when the heat energy generated from the PVT module 110 is insufficient for the supply of heating water or cooling water to the user, the heat storage tank 121 is indirectly preheated through the heat pump 130 to increase the temperature It can be controlled to supply hot water smoothly.

또한, 상기 제어모듈(140)은 예를 들어, 펌프, 삼방향밸브, 솔레노이드밸브 등의 장치와 함께 하나의 케이스에 내장되어 모듈화된 펌프스테이션(Pump station) 형태로 구현될 수 있다. 이러한 펌프스테이션(Pump station) 형태의 제어모듈(140)은 IoT 기술을 접목한 다채널(PC, 휴대폰) 모니터링 및 시스템 고장유무 및 유지관리시스템으로 구현됨으로써, 상기 태양열 설비 관리시스템의 사용 편의성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이 때의 IoT 통신망은 저전력 장거리 통신망인 LoRa(Long Range) 망이 이용될 수 있으며, ZigBee 와 Gateway를 등을 이용한 무선통신도 이용될 수 있다.In addition, the control module 140 may be implemented in the form of a modularized pump station by being embedded in one case together with devices such as a pump, a three-way valve, and a solenoid valve. The control module 140 in the form of a pump station is implemented as a multi-channel (PC, mobile phone) monitoring and system failure and maintenance system incorporating IoT technology, thereby further enhancing the usability of the solar thermal facility management system. Can be improved. In this case, the IoT communication network may be a low-power long-range communication network, a LoRa (Long Range) network, and wireless communication using ZigBee and Gateway may also be used.

또한, 상기 제어모듈(140)은 정확한 열량 측정을 위해 적산열량계의 출력신호를 입력신호로 받고 이를 열량으로 출력할 수 있도록 구현될 수 있다. 이 때, 상기 적산열량계의 대표적 출력신호인 pulse, volt, ampere를 모두 받을 수 있는 포트가 구비되도록 하며, 내부 설정에 의해 신호의 입출력 범위가 설정될 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다.In addition, the control module 140 may be implemented to receive an output signal of an integrated calorimeter as an input signal and output it as a calorific value for accurate calorific measurement. In this case, it is preferable that a port that can receive all of the pulse, volt, and ampere, which are representative output signals of the integrated calorimeter, is provided, and the input/output range of the signal can be set by an internal setting.

또한, 상기 제어모듈(140)은 정전시 발생 가능한 시스템 불능의 경우에 대비하여 내부에 소형 배터리를 구비하고, 정전시 알람 기능 및 이전 설정값 복원 기능을 통한 전원 복구 후 정상 운전이 가능하도록 구현될 수 있다. In addition, the control module 140 has a small battery inside in case of possible system failure during a power failure, and is implemented to enable normal operation after power recovery through an alarm function and a previous set value restoration function in case of power failure. I can.

한편, 상기 제어모듈(140)은 상기 축열장치(120) 내부의 온도가 30 내지 45℃일 경우, 상기 히트펌프(130)를 구동시켜 상기 축열장치(120)에 열에너지를 공급하도록 제어할 수 있다. 따라서, 사용처에 냉, 난방 또는 급탕을 위한 열에너지의 공급이 어려울 수 있는 상태의 축열장치(120)에 미리 히트펌프(130)를 통해 열에너지를 공급함으로써, 건물 등의 사용처에 냉, 난방 또는 급탕을 위한 열에너지를 더욱 원활하고 안정적으로 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 축열장치(120)의 온도가 30

Figure 112020006112400-pat00001
미만으로 낮아져 있는 상태에서 열에너지 공급의 필요가 발생하였을 경우, 급격하게 축열장치(120)의 온도를 높이는 과정에서 발생할 수 있는 과도한 에너지 사용으로 인한 에너지 낭비 및 급격한 열변화에 따른 축열장치(120)의 내구성 저하 등의 문제를 해결할 수 있다.On the other hand, when the temperature inside the heat storage device 120 is 30 to 45°C, the control module 140 may control to supply heat energy to the heat storage device 120 by driving the heat pump 130. . Therefore, by supplying heat energy through the heat pump 130 in advance to the heat storage device 120 in a state in which it may be difficult to supply heat energy for cooling, heating, or hot water supply to the place of use, cooling, heating or hot water supply to the place of use such as a building In addition to being able to supply more smoothly and stably the thermal energy for, the temperature of the heat storage device 120 is 30
Figure 112020006112400-pat00001
When the need to supply heat energy occurs while the temperature is lowered to less than, energy wasted due to excessive energy use that may occur in the process of rapidly increasing the temperature of the heat storage device 120 and the heat storage device 120 is Problems such as a decrease in durability can be solved.

상기 제어모듈(140)은 상기 히트펌프(130)의 구동 전 50 내지 70초 시점에 상기 폐쇄된 상태의 상기 히트펌프 밸브를 개방하고, 상기 히트펌프(130)의 구동 정지 후, 50 내지 70초 이후에 상기 히트펌프 밸브를 폐쇄하도록 제어하도록 구성됨으로써, 히트펌프(140) 주변의 배관과 밸브 등의 급격한 온도 변화에 의한 열변형이나 파손 가능성을 예방하고, 상기 히트펌프(130)가 더욱 원활하고 안정적으로 상기 축열장치(120)에 열에너지를 공급할 수 있도록 할 수 있다.The control module 140 opens the heat pump valve in the closed state 50 to 70 seconds before the heat pump 130 is driven, and 50 to 70 seconds after the heat pump 130 stops driving. By being configured to control to close the heat pump valve afterwards, it prevents the possibility of thermal deformation or damage due to rapid temperature change of pipes and valves around the heat pump 140, and the heat pump 130 is more smooth and It is possible to stably supply thermal energy to the heat storage device 120.

이와 같이 제어모듈(140)이 상기 히트펌프(130)의 구동을 제어하는 상황의 예시를 다음의 표 1에서와 같이 나타낼 수 있다.In this way, an example of a situation in which the control module 140 controls the driving of the heat pump 130 may be shown as shown in Table 1 below.

Figure 112020006112400-pat00002
Figure 112020006112400-pat00002

(상기 표 1에서 HP는 히트펌프이고, Rc는 난방부하를 의미한다.)(In Table 1, HP is a heat pump and Rc is a heating load.)

즉, 상기 표 1에서와 같이 상기 제어모듈(140)이 축열장치(120)의 상태에 따라 히트펌프(130)의 구동을 제어함으로써, PVT 모듈(110)로부터 발생하는 열에너지의 활용도를 극대화함과 동시에 건물의 냉난방 설비를 더욱 편리하게 구현하면서도 에너지를 절감할 수 있다.That is, as shown in Table 1, the control module 140 controls the driving of the heat pump 130 according to the state of the heat storage device 120, thereby maximizing the utilization of heat energy generated from the PVT module 110 At the same time, energy can be saved while implementing the building's cooling and heating facilities more conveniently.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , If a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, various modifications and variations are possible from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the invention. .

100: PVT 냉난방 시스템
110: PVT 모듈
120: 축열장치
130: 히트펌프
140: 제어모듈100: PVT heating and cooling system
110: PVT module
120: heat storage device
130: heat pump
140: control module

Claims (7)

태양광을 수광하여 전기에너지를 생성하는 PV 패널 및 상기 PV 패널의 하부에 구비되어 열에너지를 흡수하는 태양열 흡수판을 포함하는 PVT 모듈;
상기 PVT 모듈 및 히트펌프와 각각 연결되어 열에너지를 공급받아 저장한 상태에서 냉, 난방 및 급탕에 필요한 에너지를 공급하는 축열장치;
상기 축열장치와 연결되어 냉방에 또는 난방에 필요한 열에너지를 공급하는 히트펌프; 및
상기 PVT 모듈, 축열장치 및 히트펌트의 구동을 제어하는 제어모듈을 포함하고,
상기 제어모듈은 상기 축열장치 내부의 온도에 따라, 상기 히트펌프의 구동 및 상기 축열장치와 히트펌프 사이의 배관에 구비된 히트펌프 밸브의 개폐를 제어하고,
상기 축열장치는 상기 PVT 모듈 및 히트펌프로부터 공급된 열에너지에 의해 내부의 열매체가 열교환 되는 열교환기 및 상기 열교환기를 전체적으로 둘러싸는 구조의 축열조로 이루어지며,
상기 열교환기는 상기 축열조 내부에서 상부 열교환기, 중간부 열교환기 및 하부 열교환기로 각각 분리되어 구비되되,
상기 상부 열교환기는 상기 히트펌프와 연결되도록 제1 배관이 형성되고, 상기 중간부 열교환기는 건물 내부의 바닥이나 수도관을 포함하는 난방이나 급탕이 필요한 부분과 연결되도록 제2 배관이 형성되며, 상기 하부 열교환기는 상기 PVT 모듈과 연결되도록 제3 배관이 형성되어 상기 제1 배관과 제2 배관이 연결되어 분기되도록 구성되고,
상기 제어모듈은 상기 축열장치 내부의 온도가 30 내지 45℃일 경우, 상기 히트펌프를 구동시켜 상기 축열장치에 열에너지를 공급하도록 제어하며,
상기　히트펌프의　구동　전　50　내지　70초　시점에　상기　폐쇄된　상태의　상기　히트펌프　밸브를　개방하고,　상기　히트펌프의　구동정지　후,　50　내지　70초　이후에　상기　히트펌프　밸브를　폐쇄하도록　제어하며,
상기　축열장치의　저탕조　온도가　42℃이하이면　히트펌프를　구동시켜　상기　축열장치에　열에너지를　공급하여　급탕　가열이　수행되도록　하고,　축열장치의　저탕조　온도가　60℃이상　이면　상기　히트펌프의　구동을　중단시켜　축열장치에　대한　열에너지　공급이　중단되도록　하여　급탕　가열을　종료시키며,　
냉난방　시스템의　난방부하　상태에서　상기　축열장치의　온도가　40℃이하　이거나,　냉난방　시스템의　난방공급　상태에서　상기　축열장치의　온도가　34℃이하이면　상기　히트펌프를　구동시켜　상기　축열장치에　열에너지가　공급되도록　하여　난방　가열이　수행되도록　하는 PVT 냉난방 시스템.
A PVT module including a PV panel for generating electric energy by receiving sunlight, and a solar absorber plate provided under the PV panel to absorb thermal energy;
A heat storage device connected to the PVT module and the heat pump to supply energy required for cooling, heating, and hot water while receiving and storing thermal energy;
A heat pump connected to the heat storage device to supply heat energy required for cooling or heating; And
Including a control module for controlling the driving of the PVT module, the heat storage device and the heat pump,
The control module controls driving of the heat pump and opening/closing of a heat pump valve provided in a pipe between the heat storage device and the heat pump according to the temperature inside the heat storage device,
The heat storage device is composed of a heat exchanger in which an internal heat medium is heat-exchanged by heat energy supplied from the PVT module and a heat pump, and a heat storage tank having a structure entirely surrounding the heat exchanger,
The heat exchanger is provided separately as an upper heat exchanger, an intermediate heat exchanger, and a lower heat exchanger in the heat storage tank,
The upper heat exchanger has a first pipe to be connected to the heat pump, and the middle heat exchanger has a second pipe to be connected to a part that needs heating or hot water including a floor or a water pipe inside the building, and the lower heat exchanger A third pipe is formed to be connected to the PVT module so that the first pipe and the second pipe are connected to each other to be branched,
The control module controls to supply heat energy to the heat storage device by driving the heat pump when the temperature inside the heat storage device is 30 to 45°C,
Control to open the heat pump valve in the closed state 50 to 70 seconds before driving of the heat pump, and to close the heat pump valve 50 to 70 seconds after stopping the drive of the heat pump,
When the storage tank temperature of the heat storage device is 42°C or less, the heat pump is driven to supply heat energy to the heat storage device so that hot water heating is performed, and when the storage tank temperature of the heat storage device is 60°C or higher, the operation of the heat pump is stopped. So that the supply of heat energy to the heat storage device is stopped, and the hot water heating is terminated.
When the temperature of the heat storage device is 40°C or less under the heating load state of the cooling and heating system, or when the temperature of the heat storage device is 34°C or less in the heating supply state of the cooling and heating system, the heat pump is driven to supply heat energy to the heat storage device. PVT heating and cooling system that allows heating to be performed.
 제 1항에 있어서,
상기 PVT 모듈은 상기 태양열 흡수판 하부에 구비되어 상기 태양열 흡수판으로부터 흡수된 열에너지를 전달하는 열에너지 전달수단이 형성되고, 상기 열에너지의 유실을 차단하는 단열재를 포함하는 구조로 이루어지는 PVT 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
The PVT module is provided under the solar heat absorber to form a thermal energy transfer means for transferring heat energy absorbed from the solar heat absorber, and a PVT cooling and heating system comprising a heat insulating material that blocks the loss of the heat energy.
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 히트펌프와 축열장치 사이의 배관에는 순환펌프 및 팽창탱크가 더 구비되는 PVT 냉난방 시스템.
The method of claim 1,
PVT cooling and heating system further provided with a circulation pump and an expansion tank in the pipe between the heat pump and the heat storage device.
 삭제delete 삭제delete
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