KR102181516B1 - Natural circulation type solar water heater with internal cylindrical heat exchanger and a method of controlling the auxiliary heat source by using the same - Google Patents

Natural circulation type solar water heater with internal cylindrical heat exchanger and a method of controlling the auxiliary heat source by using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 자연순환형 태양에너지 온수조 장치 및 보조열원 제어방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 태양광 모듈을 포함하여 태양열 복사에너지를 흡수하는 집열모듈부; 집열된 열을 저장하는 축열 온수조부; 상기 축열 온수조부의 내부에 고정되어 위치하는 축열 열교환부; 상기 축열 온수조부와 상기 축열 열교환부 사이에 시수가 유입되는 통로인 시수유입배관; 상기 축열온수조의 일측에 온수가 유출되는 통로인 온수출구배관; 열매체가 상기 집열모듈부로부터 상기 축열 열교환부로 상승하는 통로인 열매체 상승배관; 및 열매체가 상기 축열 열교환부로부터 상기 집열모듈부로 하강하는 통로인 열매체 하강배관를 포함하며, 상기 축열 열교환부는 양 끝단이 막혀있고 내부가 개방된 구조의 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치 및 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a natural circulation type solar energy hot water tank device and a method for controlling an auxiliary heat source.
More specifically, a heat collecting module unit for absorbing solar radiation energy including a solar module; A heat storage hot water tank for storing the collected heat; A heat storage heat exchange unit fixed and positioned inside the heat storage hot water tank; A water inlet pipe which is a passage through which water is introduced between the heat storage hot water tank and the heat storage heat exchange part; A hot water outlet pipe that is a passage through which hot water is discharged to one side of the heat storage hot water tank; A heat medium rising pipe which is a passage through which the heat medium rises from the heat collecting module part to the heat storage heat exchange part; And a heat medium descending pipe, which is a passage through which the heat medium descends from the heat storage heat exchange part to the heat collecting module part, wherein the heat storage heat exchange part is formed in a cylindrical shape with both ends closed and an open interior. It relates to a natural circulation type solar energy hot water tank device and a method of controlling an auxiliary heat source in a solar energy hot water tank device.

Description

내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치 및 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법 {NATURAL CIRCULATION TYPE SOLAR WATER HEATER WITH INTERNAL CYLINDRICAL HEAT EXCHANGER AND A METHOD OF CONTROLLING THE AUXILIARY HEAT SOURCE BY USING THE SAME}NATURAL CIRCULATION TYPE SOLAR WATER HEATER WITH INTERNAL CYLINDRICAL HEAT EXCHANGER AND A METHOD OF CONTROLLING THE AUXILIARY HEAT SOURCE BY USING THE SAME}

본 발명은 태양에너지 온수조 장치 및 이를 이용한 보조열원 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온수조 내부에 열교환기 기능을 가지는 속이 빈 원통형의 요소가 설치된 태양에너지 온수조 장치 및 이를 이용한 보조열원 의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar energy hot water tank device and a method for controlling an auxiliary heat source using the same, and more particularly, a solar energy hot water tank device in which a hollow cylindrical element having a heat exchanger function is installed inside the hot water tank and an auxiliary heat source using the same. It relates to the control method.

통상적으로 보일러는 기름 또는 가스를 연료로 이용하여 난방용 및 생활용 온수를 생산하여 공급한다. 다만, 화석화 연료의 가격 문제 및 공해문제가 커지면서 점차 대체에너지로서 태양에너지를 사용하기 위한 기술이 발전하게 되었고, 이에 따라 현재는 태양열 온수기의 보급이 확대되고 있는 실정이다.Typically, boilers use oil or gas as fuel to produce and supply hot water for heating and daily use. However, as the price and pollution problems of fossil fuels increase, technology for using solar energy as an alternative energy has gradually developed, and accordingly, the supply of solar water heaters is currently expanding.

일반적으로 태양열 온수기는 태양광의 열에너지를 이용해 온수를 생산하는 장치를 말하며, 작동원리에 따라 자연순환식 온수기와 강제순환식 온수기로 구분한다.In general, a solar water heater refers to a device that produces hot water using the heat energy of sunlight, and is classified into a natural circulation water heater and a forced circulation water heater according to the operating principle.

그 중에서도 자연순환식 온수기는 온수를 저장하는 축열조와 태양열 집열기가 일체형으로 구성되며, 집열기에 있는 열매체가 자연대류 현상에 상승하여 축열조에 있는 냉수와 열 교환함으로써 별도의 동력 없이 태양열만으로 온수를 생산하는 시스템이다.Among them, the natural circulation water heater is composed of a heat storage tank that stores hot water and a solar heat collector, and the heat medium in the heat collector rises to natural convection and exchanges heat with the cold water in the heat storage tank to produce hot water only with solar heat without additional power. System.

도1에 도시된 바와 같이 기존의 일반적인 자연순환형 태양열 온수기는 온수조 외부에 맨틀형의 열교환기를 부착하는 방식으로 구성되어 왔다. 다만, 열교환기의 열 교환 효율을 높이기 위해서는 기존에 비해 열교환 면적을 증대시킬 필요가 있으며, 이를 위해 열교환기를 온수조 내부에 설치하는 방안이 제시된다.As shown in FIG. 1, a conventional natural circulation type solar water heater has been constructed in a manner in which a mantle type heat exchanger is attached to the outside of the hot water tank. However, in order to increase the heat exchange efficiency of the heat exchanger, it is necessary to increase the heat exchange area compared to the conventional one, and for this purpose, a method of installing the heat exchanger inside the hot water tank is proposed.

기존의 선행특허 제10-1401153호(명칭: 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기)는 열매체와 시수와의 열교환이 이루어지는 축열탱크 내에 팽창탱크를 배치함으로써, 팽창탱크를 통한 열전달 면적이 넓어짐과 동시에 열손실을 방지하고 설치가 간편한 축열탱크 및 이를 포함하는 태양열 온수기를 개시한다.Existing Patent No. 10-1401153 (name: heat storage tank and solar water heater including the same) arranges an expansion tank in a heat storage tank in which heat exchange between a heat medium and time water is performed, thereby increasing the heat transfer area through the expansion tank and at the same time Disclosed is a heat storage tank that prevents loss and is easy to install, and a solar water heater including the same.

다만, 상기 특허기술에 의해 제안되는 태양열 온수기 구조는 축열탱크 내에 복수 개의 열교환 배관이 설치되므로 압력손실이 많이 발생할 수 있는 구조로서, 자연순환형 온수기에서 집열기와 열 교환기를 순환하는 열매체의 자연 순환력에 문제가 발생할 수 있다.However, the solar water heater structure proposed by the above patented technology is a structure that can cause a lot of pressure loss because a plurality of heat exchange pipes are installed in the heat storage tank, and the natural circulation power of the heat medium circulating the heat collector and the heat exchanger in the natural circulation type water heater May cause problems.

대한민국 등록특허공보 제 10-1401153 호Korean Patent Publication No. 10-1401153

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 열교환 능력의 향상을 위하여 온수조 내부에 경사를 가지도록 설치된 속이 빈 원통형의 열교환기를 구비한 자연순환형 태양열 온수기 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a natural circulation type solar water heater device having a hollow cylindrical heat exchanger installed to have an inclination inside a hot water tank in order to improve heat exchange capability.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 태양광으로부터 생산한 전기는 직류히터의 열매체 가열에 이용하고, 잉여의 전기는 보조열원으로서 온수조 내의 온수가 일정한 온도를 유지하게 교류히터의 온수 가열에 이용하도록 제어하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the above problems is to use the electricity produced from sunlight for heating the heat medium of the DC heater, and the surplus electricity is the auxiliary heat source, so that the hot water in the hot water tank maintains a constant temperature. It is to provide a control method for use in heating.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 태양광 모듈을 포함하여 태양광 모듈을 포함하여 태양열 복사에너지를 흡수하는 집열모듈부; 내부에 시수가 유입되어 열매체 간의 열교환이 일어나는 축열 온수조부; 상기 축열 온수조부의 내부에 고정되어 위치하며, 원통형의 구조를 갖는 축열 열교환부; 상기 축열온수조의 하부 측면의 일측에 형성되어 상기 축열 온수조부로 시수가 유입되는 통로인 시수유입배관; 상기 축열온수조의 상부 측면의 일측에 온수가 유출되는 통로인 온수출구배관; 상기 열매체가 상기 집열모듈부로부터 상기 축열 열교환부로 상승하는 통로인 열매체 상승배관; 및 상기 열매체가 상기 축열 열교환부로부터 상기 집열모듈부로 하강하는 통로인 열매체 하강배관를 포함하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object includes a solar module including a solar module, including a solar module, including a heat collecting module for absorbing solar radiation energy; A heat storage hot water tank in which time water is introduced into the interior and heat exchange occurs between the heat medium; A heat storage heat exchange unit fixedly located inside the heat storage hot water tank and having a cylindrical structure; A water inflow pipe formed on one side of the lower side of the heat storage hot water tank and serving as a passage through which water flows into the heat storage hot water tank; A hot water outlet pipe that is a passage through which hot water flows to one side of an upper side of the heat storage hot water tank; A heat medium rising pipe which is a passage through which the heat medium rises from the heat collecting module part to the heat storage heat exchange part; And it provides a natural circulation type solar energy hot water tank apparatus having an internal cylindrical heat exchanger including a heat medium descending pipe, which is a passage through which the heat medium descends from the heat storage heat exchange part to the heat collecting module part.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 축열 열교환부는 원통형의 개방된 공간인 내부 개방공간; 상기 내부 개방공간의 테두리를 감싸도록 형성된 내벽; 상기 내벽과 일정한 간격을 두고 이격되어, 상기 축열 열교환부의 외부 공간과 맞닿도록 형성된 외벽; 및 상기 열매체가 이동하는 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간으로서, 양 끝단이 막혀 있는 형상의 열교환기 본체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heat storage heat exchange part includes an inner open space which is a cylindrical open space; An inner wall formed to surround an edge of the inner open space; An outer wall spaced apart from the inner wall at a predetermined distance and formed to contact the outer space of the heat storage heat exchange unit; And a heat exchanger body having a shape in which both ends are blocked as a space between the inner wall and the outer wall through which the heat medium moves.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 축열 열교환부는 상기 축열 온수조부에 내부에 상기 축열 열교환부의 양 끝단이 서로 다른 높이에 위치하여 일정한 기울기를 갖도록 형성되며, 상기 열매체 상승배관은 상기 축열 열교환부의 높은 부분 끝단의 상단에 연결되고, 상기 열매체 하강배관은 상기 축열 열교환부의 낮은 부분 끝단의 하단에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the heat storage heat exchange part is formed so that both ends of the heat storage heat exchange part are located at different heights inside the heat storage hot water tank to have a constant inclination, and the heat medium rise pipe is a high part of the heat storage heat exchange part. It is connected to the upper end of the end, the heat medium descending pipe may be characterized in that connected to the lower end of the lower end of the heat storage heat exchange unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 시수유입배관은 상기 축열 열교환부와 상기 축열 온수조부의 사이 간격에 시수를 유입시키도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the time water inlet pipe may be formed to introduce time water into a gap between the heat storage heat exchange part and the heat storage hot water tank part.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 축열 온수조부 내부의 상단에 설치되는 교류히터를 더 포함하며, 상기 교류히터는 전력계통으로부터의 전기를 이용하여 상기 축열 온수조부의 상부를 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, further comprising an AC heater installed at an upper end of the inside of the heat storage hot water tank, wherein the AC heater heats the upper portion of the heat storage hot water tank using electricity from a power system. I can.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열매체 상승배관의 일측에 위치하며, 상기 집열모듈부의 태양광 모듈에서 생산된 전기를 이용하는 직류히터를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, it is located on one side of the heating medium rising pipe, it may be characterized in that it further comprises a DC heater using electricity produced by the solar module of the heat collecting module unit.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 직류히터는 상기 열매체 상승배관의 열매체의 측정온도가 설정온도 이하인 경우에 출력이 가동되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the DC heater may be characterized in that the output is operated when the measured temperature of the heating medium of the heating medium rising pipe is less than or equal to a set temperature.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 직류히터는 상기 열매체 상승배관의 열매체의 측정온도가 설정온도 이상이 되는 경우에 출력이 제어되며, 상기 태양광모듈로부터 생산된 전기의 잉여분을 전력계통으로 흘려보내는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the output of the DC heater is controlled when the measured temperature of the heating medium of the heating medium rising pipe is higher than the set temperature, and the surplus of electricity produced from the solar module is passed to the power system. It can be characterized.

본 발명의 실시예에 있어서, 상승배관 가열수조형 모듈을 더 포함하며, 상기 상승배관 가열수조형 모듈은 내부에 상기 직류히터가 설치되어 상기 열매체 상승배관 상의 일측에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a rising pipe heating water tank type module may be further included, and the rising pipe heating water tank type module may be characterized in that the DC heater is installed therein to be formed on one side of the heating medium rising pipe. .

본 발명의 실시예에 있어서, 하강배관 냉각수조형 모듈을 더 포함하며, 상기 하강배관 냉각수조형 모듈은 상기 열매체 하강배관을 내부에 놓고 상기 열매체 하강배관을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a descending pipe cooling water tank module is further included, and the descending pipe cooling water tank module is formed to place the heating medium descending pipe inside and surround the heating medium descending pipe.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 시수유입배관은 상기 축열 온수조부로 연결되도록 설치되는 제1 분기배관; 및 상기 하강배관 냉각수조형 모듈의 상부와 연결되도록 설치되는 제2분기배관을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the water inflow pipe is a first branch pipe installed to be connected to the heat storage hot water tank; And a second branch pipe installed to be connected to an upper portion of the descending pipe cooling water tank module.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구성은 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법에 있어서, a) 열매체 상승배관 내 열매체의 온도조건을 설정하는 단계; b) 상기 열매체 상승배관 내 열매체의 온도를 측정하는 단계; 및 c) 상기 열매체 상승배관 내 열매체의 측정온도가 설정온도 이하인 경우, 전류히터의 출력을 가동하여 상기 열매체 상승배관 내 열매체를 가열하는 단계를 포함하며, 상기 태양에너지 온수조 장치는 본 발명의 일실시예에 따른 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치인 것을 특징으로 하는 자연순환형 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법을 제공한다.Another configuration of the present invention for achieving the above object is a method for controlling an auxiliary heat source in a solar energy hot water tank apparatus, comprising: a) setting a temperature condition of a heat medium in a heat medium rising pipe; b) measuring the temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe; And c) heating the heating medium in the heating medium rising pipe by operating an output of a current heater when the measured temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe is less than a set temperature, and the solar energy hot water tank device is one of the present invention. It provides a method for controlling an auxiliary heat source in a natural circulation solar energy hot water tank apparatus, characterized in that it is a natural circulation solar energy hot water tank apparatus having an internal cylindrical heat exchanger according to the embodiment.

본 발명의 실시예에 있어서, d) 상기 열매체 상승배관 내 열매체의 측정온도가 설정온도 이상이 되는 경우, 상기 직류히터의 출력을 제어하는 단계; e) 태양광으로부터 생산한 전기의 잉여분을 전력계통으로 흘려보내는 단계; f) 축열 온수조부 내의 교류히터가 상기 전력계통으로부터 공급받은 전기를 이용하여 상기 축열 온수조부의 상부의 온수를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, d) controlling the output of the DC heater when the measured temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe is higher than a set temperature; e) passing the surplus of electricity produced from sunlight to the power system; f) The AC heater in the heat storage hot water tank may further include heating hot water above the heat storage hot water tank using electricity supplied from the power system.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는 태양열 온수기의 온수조 내부에 원통형의 열교환기를 설치함으로써, 열교환 면적이 증대되어 열교환 능력이 향상되고, 시수의 온도를 빠르게 상승시키는 제1효과가 있다.The effect of the present invention according to the configuration as described above has a first effect of increasing the heat exchange area by installing a cylindrical heat exchanger in the hot water tank of the solar water heater, thereby improving the heat exchange capacity and rapidly increasing the temperature of the time water.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 또 다른 효과는 원통형 열교환기와 온수조 하단부의 간격을 가지는 좁은 공간으로 시수를 유입하므로, 온수조의 열성층화 효과가 개선되는 제2효과 및 집열기로 보내지는 열매체의 온도를 낮게 유지하여 집열기의 집열효율이 향상되는 제3효과가 있다.Another effect of the present invention according to the configuration as described above is the second effect of improving the thermal stratification effect of the hot water tank and the temperature of the heat medium sent to the heat collector, since time water is introduced into a narrow space having a gap between the cylindrical heat exchanger and the lower portion of the hot water tank There is a third effect of improving the heat collecting efficiency of the heat collector by maintaining the low.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 기존의 자연순환형 태양에너지 온수조 장치의 구조에 대한 정면투시도이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 자연순환형 태양에너지 온수조 장치의 정면 투시도이다.
도 3 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 자연순환형 태양에너지 온수조 장치의 좌측면 투시도이다.
도 3 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 자연순환형 태양에너지 온수조 장치의 우측면 투시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 열매체 상승배관 가열수조형 모듈이 설치된 자연순환형 태양에너지 온수조 장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 열매체 하강배관 냉각수조형 모듈이 설치된 자연순환형 태양에너지 온수조 장치의 정면도이다.1 is a front perspective view of the structure of a conventional natural circulation solar energy hot water tank device.
2 is a front perspective view of a natural circulation type solar energy hot water tank apparatus according to an embodiment of the present invention.
3(a) is a left side perspective view of a natural circulation type solar energy hot water tank apparatus according to an embodiment of the present invention.
3(b) is a right side perspective view of a natural circulation type solar energy hot water tank apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view of a natural circulation type solar energy hot water tank device in which a heating medium rise pipe heating water tank module is installed according to an embodiment of the present invention.
5 is a front view of a natural circulation type solar energy hot water tank device in which a cooling water tank module for a heating medium descending pipe is installed according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in a number of different forms, and therefore is not limited to the exemplary embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in this specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 자연순환형 태양열 온수기에 사용되는 온수기의 구성에 대한 것으로서, 도1은 기존 일반적인 태양열 온수기의 구성에 대한 정면투시도 및 단면도이며, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양열 온수기의 정면 투시도이다.The present invention relates to the configuration of a water heater used for a natural circulation type solar water heater, FIG. 1 is a front perspective view and a cross-sectional view of the configuration of an existing general solar water heater, and FIG. 2 is a front view of a solar water heater according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view.

도시된 바와 같이, 일반적인 기존의 자연순환형 태양열 온수기는 온수조 외부에 맨틀형의 열교환기를 부착하는 방식인 반면, 본 발명의 일실시예에 따른 자연순환형 태양열 온수기는 온수조 내부에 열교환기 기능을 가지는 속이 빈 원통형의 요소를 설치하는 방식이다.As shown, the conventional natural circulation type solar water heater is a method of attaching a mantle type heat exchanger to the outside of the hot water tank, whereas the natural circulation type solar water heater according to an embodiment of the present invention functions as a heat exchanger inside the hot water tank. It is a method of installing a hollow cylindrical element with a.

본 발명의 일실시예에 따른 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치는 태양광 모듈을 포함하여 태양열 복사에너지를 흡수하는 집열모듈부(100); 내부에 시수가 유입되어 열매체 간의 열교환이 일어나는 축열 온수조부(200); 상기 축열 온수조부의 내부에 고정되어 위치하며, 원통형의 구조를 갖는 축열 열교환부(300); 상기 축열온수조의 하부 측면의 일측에 형성되어 상기 축열 온수조부로 시수가 유입되는 통로인 시수유입배관(400); 상기 축열온수조의 상부 측면의 일측에 온수가 유출되는 통로인 온수출구배관(500); 상기 열매체가 상기 집열모듈부로부터 상기 축열 열교환부로 상승하는 통로인 열매체 상승배관(600); 및 상기 열매체가 상기 축열 열교환부(300)로부터 상기 집열모듈부로 하강하는 통로인 열매체 하강배관(700)을 구성으로 한다.A natural circulation type solar energy hot water tank apparatus having an internal cylindrical heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes a heat collecting module unit 100 for absorbing solar radiation energy including a solar module; A heat storage hot water tank 200 in which time water is introduced into the interior and heat exchange occurs between the heat medium; A heat storage heat exchange unit 300 fixedly located inside the heat storage hot water tank and having a cylindrical structure; A time water inlet pipe 400 formed on one side of the lower side of the heat storage hot water tank and serving as a passage through which time water flows into the heat storage hot water tank; A hot water outlet pipe 500 that is a passage through which hot water flows out to one side of the upper side of the heat storage hot water tank; A heat medium rising pipe 600 which is a passage through which the heat medium rises from the heat collecting module part to the heat storage heat exchange part; And a heat medium descending pipe 700, which is a passage through which the heat medium descends from the heat storage heat exchange part 300 to the heat collecting module part.

상기 축열 열교환부(300)는 원통형의 개방된 공간인 내부 개방공간(310); 상기 내부 개방공간의 테두리를 감싸도록 형성된 내벽(330); 상기 내벽과 일정한 간격을 두고 이격되어, 상기 축열 열교환부의 외부 공간과 맞닿도록 형성된 외벽(340); 및 상기 열매체가 이동하는 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간으로서, 양 끝단이 막혀 있는 형상의 열교환기 본체(320)를 포함한다.The heat storage heat exchange unit 300 includes an inner open space 310 which is a cylindrical open space; An inner wall 330 formed to surround an edge of the inner open space; An outer wall 340 that is spaced apart from the inner wall at a predetermined interval and formed to contact the outer space of the heat storage heat exchange unit; And a heat exchanger body 320 in which both ends are blocked as a space between the inner wall and the outer wall through which the heat medium moves.

도3 (a)와 (b)는 상기 축열 온수조부(200)의 양 끝단에서 바라보는 각각의 측면도를 도시한다.3 (a) and (b) show side views of the heat storage hot water tank 200 as viewed from both ends.

도2와 도3에 도시된 바와 같이, 시수는 상기 시수유입배관(400)을 통해 상기 축열 온수조부(200)로 유입되고, 열 교환기 본체(320) 내의 열매체와의 열교환을 통해 온수가 된 후에 상기 온수출구배관(500)을 통해 유출된다.2 and 3, the time water flows into the heat storage hot water tank 200 through the time water inlet pipe 400, and becomes hot water through heat exchange with the heat medium in the heat exchanger body 320. It flows out through the hot water outlet pipe 500.

상기 시수와 열교환을 하고 온도가 낮아진 열매체는 상기 축열 열교환부(300)에서 상기 집열모듈부(100)로 하강한다. 상기 집열모듈부(100)에서 태양의 복사에너지를 통해 열에너지를 흡수한 열매체는 다시 상기 집열모듈부(100)에서 상기 축열 열교환부(300)로 상승한다.The heat medium having heat exchanged with the time water and lowered in temperature is lowered from the heat storage heat exchange part 300 to the heat collecting module part 100. The heat medium absorbing the heat energy through the solar radiation in the heat collecting module part 100 rises from the heat collecting module part 100 to the heat storage heat exchange part 300 again.

상기 열매체 상승배관(600)과 상기 열매체 하강배관(700)은 상기 축열 열교환부(300)와 상기 집열모듈부(100) 사이의 열매체 유출입의 통로로서, 각각 상기 열교환기 본체(320)의 양 끝단의 상단부와 하단부로부터 상기 집열모듈부(100)를 연결하도록 형성된다.The heat medium rising pipe 600 and the heat medium descending pipe 700 are passages for inflow and outflow of the heat medium between the heat storage heat exchange part 300 and the heat collecting module part 100, respectively, at both ends of the heat exchanger body 320 It is formed to connect the heat collecting module part 100 from the upper end and the lower end of the.

상기 축열 열교환부(300)가 상기 축열 온수조부(200) 내부에 설치됨으로써, 물과의 접촉면적이 넓어진다. 이에 따라 기존의 자연순환형 태양열 온수조 장치와 비교하여, 축열 열교환부(300)와 시수 간의 열교환 면적이 증대되므로 향상된 열교환 능력을 가지게 된다.Since the heat storage heat exchange part 300 is installed inside the heat storage hot water tank 200, a contact area with water is increased. Accordingly, compared to the existing natural circulation type solar hot water tank device, since the heat exchange area between the heat storage heat exchange unit 300 and the time water is increased, improved heat exchange capability is obtained.

또한 상기 축열 열교환부(300)는 상기 축열 온수조부(200) 내에서 경사를 가지도록 설치되는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로 상기 축열 열교환부(300)는 상기 축열 온수조부(200)에 내부에 상기 축열 열교환부(300)의 양 끝단이 서로 다른 높이에 위치하도록 형성된다. 이 때 상기 축열 열교환부(300)의 기울기는 우상향 또는 좌상향이 모두 가능하다.In addition, the heat storage heat exchange unit 300 is characterized in that it is installed to have an inclination within the heat storage hot water tank 200. More specifically, the heat storage heat exchange unit 300 is formed in the heat storage hot water tank 200 so that both ends of the heat storage heat exchange unit 300 are positioned at different heights. In this case, the inclination of the heat storage heat exchange unit 300 may be upward right or upward left.

상기 축열 열교환부(300)가 기울기를 갖도록 형성됨에 따라, 상기 열매체 상승배관(600)은 상기 축열 열교환부(300)의 상대적으로 높은 부분 끝단의 상단에 연결되고, 상기 열매체 하강배관(700)은 상기 축열 열교환부(300)의 상대적으로 낮은 부분 끝단의 하단에 연결된다.As the heat storage heat exchange part 300 is formed to have an inclination, the heat medium rising pipe 600 is connected to an upper end of a relatively high partial end of the heat storage heat exchange part 300, and the heat medium descending pipe 700 is It is connected to the lower end of the relatively lower end of the heat storage heat exchange part 300.

본 발명의 일실시예에 따라 상기 축열 열교환부(300)가 좁은 간격을 가지는 원통형 열교환 배관으로서 상기 축열 온수조부(200) 내부에 일정한 기울기를 갖도록 구성되므로, 열매체의 순환에 있어 압력손실을 줄고 열매체의 자연 순환력이 높아지는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, since the heat storage heat exchange unit 300 is a cylindrical heat exchange pipe having a narrow gap and is configured to have a constant inclination inside the heat storage hot water tank 200, pressure loss in circulation of the heat medium is reduced and the heat medium It has the effect of increasing the natural circulation.

기존의 태양열 온수조 구조와 같이 온수조 외부에 맨틀형의 열교환기를 부착하는 방식의 경우에 상기 축열 온수조부 내부에 시수가 유입되는 경우에 성층화 현상이 발생할 수 있다. In the case of attaching a mantle type heat exchanger to the outside of the hot water tank as in the conventional solar hot water tank structure, stratification may occur when water flows into the heat storage hot water tank.

성층화 현상이란 수온 변화에 의한 밀도차이로 발생하는 현상으로서 온도가 높은 표수층과 온도가 낮은 심수층이 형성되고, 상기 두 층 사이에서 수온이 급격하게 변화하는 층이 발생하는 현상을 의미한다.The stratification phenomenon is a phenomenon that occurs due to a difference in density due to a change in water temperature, and refers to a phenomenon in which a surface water layer having a high temperature and a deep water layer having a low temperature are formed, and a layer in which the water temperature rapidly changes occurs between the two layers.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 상기 시수유입배관(400)은 상기 축열 온수조부(200)로 유입되는 시수가 상기 축열 열교환부(300)의 하단부와 상기 축열 온수조부(200) 사이의 간격으로 유입되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.As shown in Fig. 2, the water inflow pipe 400 according to an embodiment of the present invention includes a lower end of the heat storage heat exchange part 300 and the heat storage hot water tank part ( It is characterized in that it is formed so as to be introduced at intervals between 200).

이에 따라 상기 축열 열교환부(300) 하부에 유입된 시수가 가열되어 상승하게 되므로 상기 축열 온수조부(200) 내부에 열성층화 현상이 개선된다. 또한 상기 집열모듈부(100)로 보내지는 열매체의 온도가 낮게 유지되므로 상기 집열모듈부(100)의 집열 효율을 높일 수 있다.Accordingly, since the time water introduced into the lower portion of the heat storage heat exchange unit 300 is heated and rises, the phenomenon of thermal stratification in the heat storage hot water tank 200 is improved. In addition, since the temperature of the heat medium sent to the heat collecting module part 100 is kept low, the heat collecting efficiency of the heat collecting module part 100 can be increased.

상기 축열 온수조부(200) 내에서 열교환 능력을 위해서는 상기 열매체 상승배관(600) 내의 열매체가 일정 온도 이상의 온도를 유지하여야 한다. For heat exchange capability in the heat storage hot water tank 200, the heat medium in the heat medium rising pipe 600 must maintain a temperature of a predetermined temperature or higher.

따라서 상기 집열모듈부(100)로부터 상기 열매체 상승배관(600)을 통해 상승되는 열매체의 온도를 측정하여 확인하고, 필요한 설정 온도 이상이 되도록 하기 위하여 이를 가열할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to measure and check the temperature of the heating medium that is raised through the heating medium rising pipe 600 from the heat collecting module unit 100, and heat it in order to reach a required set temperature or higher.

이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 태양에너지 온수조 장치는 상기 축열 온수조부(200) 내에 전기히터를 제어하고, 보다 구체적으로는 전기히터로서 교류히터(800)와 직류히터(810)를 구분하여 구성하는 것을 특징으로 한다.To this end, the solar energy hot water tank device according to an embodiment of the present invention controls the electric heater in the heat storage hot water tank 200, and more specifically, separates the AC heater 800 and the DC heater 810 as electric heaters. It characterized in that the configuration.

상기 교류히터(800)는 상기 축열 온수조부(200)의 내부 상단부에 설치된다. 상기 교류히터(800)는 전력계통으로부터의 교류전기를 사용하여 상기 축열 온수조부(200)의 상부를 가열하여, 상기 축열 온수조부(200) 상부 특정 위치의 온수 온도를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.The AC heater 800 is installed on the inner upper end of the heat storage hot water tank 200. The AC heater 800 serves to maintain a constant temperature of hot water at a specific location above the heat storage hot water tank 200 by heating the upper portion of the heat storage hot water tank 200 using AC electricity from a power system. .

상기 직류히터(810)는 상기 열매체 상승배관(600)의 일측에 위치하며, 상기 집열모듈부(100)에서의 태양광 모듈(110)에서 생산된 직류 전기를 이용하는 것을 특징으로 한다. 다만, 상기 집열모듈부(100)가 태양광 모듈(110)을 포함하지 않는 일반 태양열 집열기인 경우에는 건물에 설치된 태양광모듈의 직류전기를 이용할 수 있다.The DC heater 810 is located on one side of the heating medium rising pipe 600, and characterized in that it uses DC electricity produced by the solar module 110 in the heat collecting module unit 100. However, when the heat collection module unit 100 is a general solar heat collector that does not include the solar module 110, direct current electricity of the solar module installed in the building may be used.

도4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 태양에너지 온수조 장치는 상승배관 가열수조형 모듈(610)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown in Figure 4, the solar energy hot water tank device according to an embodiment of the present invention is characterized in that it further includes a rising pipe heating water tank type module 610.

상기 상승배관 가열수조형 모듈(610)은 내부에 상기 직류히터(810)가 설치되며, 상기 집열모듈부(100)의 출구와 연결된 상기 열매체 상승배관(600)을 대체하거나 상기 열매체 상승배관(600)의 일측에 형성되어, 상기 직류히터(810)가 상기 열매체 상승배관(600) 내의 열매체를 가열하는 것을 제어한다.The rising pipe heating water tank type module 610 has the DC heater 810 installed therein, and replaces the heating medium rising pipe 600 connected to the outlet of the heat collecting module unit 100 or the heating medium rising pipe 600 ) Is formed on one side of the DC heater 810 to control heating the heating medium in the heating medium rising pipe 600.

보다 구체적인 상기 교류히터(800) 및 상기 직류히터(810)의 제어방식에 대하여 이하 설명한다A more specific control method of the AC heater 800 and the DC heater 810 will be described below.

필요에 따라, 원하는 상기 축열 열교환부(300)의 열교환 능력을 위한 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 온도를 설정한다.If necessary, the temperature of the heat medium in the heat medium rising pipe 600 for the heat exchange capability of the heat storage heat exchange part 300 is set.

상기 축열 온수조부(200) 내부의 전기히터 제어를 위하여 상기 열매체 상승배관(600) 내의 열매체의 온도를 측정한다. 측정된 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 측정온도가 상기 설정한 온도 이하일 경우에 상기 태양광 모듈(110)로부터 생산된 전기를 이용하여 상기 직류히터(810)의 출력이 가동된다.In order to control the electric heater inside the heat storage hot water tank 200, the temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe 600 is measured. When the measured temperature of the heat medium in the heat medium rising pipe 600 is less than the set temperature, the output of the DC heater 810 is operated using electricity produced from the solar module 110.

상기 직류히터(810)가 출력되어 상기 열매체 상승배관(600) 내의 열매체를 가열하고, 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 온도를 측정한다. 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 측정온도가 상기 설정한 온도 이상이 되는 경우에 상기 직류히터(810)의 출력이 제어된다. The DC heater 810 is output to heat the heat medium in the heat medium rise pipe 600, and measures the temperature of the heat medium in the heat medium rise pipe 600. When the measured temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe 600 is equal to or higher than the set temperature, the output of the DC heater 810 is controlled.

이 경우, 상기 태양광 모듈(110)로부터 생산된 전기 중 잉여분의 전기는 전력계통으로 흘려 보내는 방식으로 제어된다.In this case, the surplus electricity among the electricity produced from the solar module 110 is controlled in a manner that flows through the power system.

상기 교류히터(800)는 전력계통으로부터 공급받는 전기를 이용하여 상기 축열 온수조부(200) 내의 온수를 가열하여, 상기 축열 온수조부(200) 내의 특정위치의 온도를 일정하게 유지하도록 제어된다.The AC heater 800 is controlled to heat the hot water in the heat storage hot water tank 200 by using electricity supplied from a power system to maintain a constant temperature at a specific location in the heat storage hot water tank 200.

도5 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일시시예에 따른 태양에너지 온수조 장치는 하강배관 냉각수조형 모듈(710)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 상기 열매체 하강배관(700) 내 열매체의 온도를 낮추어 상기 집열모듈부(100)의 집열 효율을 증대시키기 위함이다.As shown in Figure 5, the solar energy hot water tank device according to the temporary example of the present invention is characterized in that it further includes a descending pipe cooling water tank module 710. This is to increase the heat collection efficiency of the heat collecting module unit 100 by lowering the temperature of the heat medium in the heat medium descending pipe 700.

상기 하강배관 냉각수조형 모듈(710)은 상기 집열모듈부(100)의 입구와 연결된 상기 열매체 하강배관(700)을 감싸면서, 상기 열매체 하강배관(700)이 내부에 놓이도록 포함하는 방식으로 설치되어, 상기 열매체 하강배관(700) 내 열매체의 온도를 낮추도록 제어되는 것을 특징으로 한다.The descending pipe cooling water tank module 710 is installed in a manner that surrounds the heating medium descending pipe 700 connected to the inlet of the heat collecting module unit 100, and includes the heating medium descending pipe 700 to be placed therein. , It is characterized in that it is controlled to lower the temperature of the heating medium in the heating medium descending pipe 700.

이때, 상기 시수유입배관(400)은 두 배관으로 분기되며, 상기 축열 온수조부(200)로 연결되도록 설치되는 제1분기배관(410) 및 상기 하강배관 냉각수조형 모듈(710)의 상부에 연결되도록 설치되는 제2분기배관(420)을 포함하도록 구성된다.At this time, the water inflow pipe 400 is branched into two pipes, and connected to the upper portion of the first branch pipe 410 and the down pipe cooling water tank module 710 installed to be connected to the heat storage hot water tank 200. It is configured to include a second branch pipe 420 to be installed.

이에 따라 상기 제1분기배관(410)을 통해 상기 축열 온수조부(200)로 유입된 시수는 상기 축열 열교환부(300)에 의해 가열되어 온수로 생산되고, 상기 제2분기배관(420)을 통해 유입된 시수는 상기 열매체 하강배관(700)을 통해 상기 집열모듈부(100)의 입구로 하강하는 열매체의 온도를 낮추는 역할을 한다.Accordingly, the time water introduced into the heat storage hot water tank 200 through the first branch pipe 410 is heated by the heat storage heat exchange unit 300 to be produced as hot water, and through the second branch pipe 420 The introduced time water serves to lower the temperature of the heat medium descending to the inlet of the heat collecting module unit 100 through the heat medium descending pipe 700.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법을 설명한다.Hereinafter, a method of controlling an auxiliary heat source in a solar energy hot water tank apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일실시예에 따른 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원의 제어방법은 a) 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 온도조건을 설정하는 단계; b) 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 온도를 측정하는 단계; 및 c) 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 측정온도가 설정온도 이하인 경우, 전류히터의 출력을 가동하여 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체를 가열하는 단계를 구성으로 한다.A method for controlling an auxiliary heat source in a solar energy hot water tank apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a) setting a temperature condition of the heat medium in the heat medium rising pipe 600; b) measuring the temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe 600; And c) when the measured temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe 600 is less than or equal to the set temperature, heating the heating medium in the heating medium rising pipe 600 by operating the output of the current heater.

상기 태양에너지 온수조 장치는 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The solar energy hot water tank device is characterized in that it is any one of natural circulation type solar energy hot water tank devices having an internal cylindrical heat exchanger according to an embodiment of the present invention.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법은, d) 상기 열매체 상승배관(600) 내 열매체의 측정온도가 설정온도 이상이 되는 경우, 상기 직류히터(810)의 출력을 제어하는 단계; e) 태양광으로부터 생산한 전기의 잉여분을 전력계통으로 흘려보내는 단계; f) 축열 온수조부(200) 내의 교류히터(800)가 상기 전력계통으로부터 공급받은 전기를 이용하여 상기 축열 온수조(200)의 상부의 온수를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, a method for controlling an auxiliary heat source in a solar energy hot water tank apparatus according to an embodiment of the present invention includes: d) When the measured temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe 600 is higher than a set temperature, the DC heater 810 Controlling the output of; e) passing the surplus of electricity produced from sunlight to the power system; f) The AC heater 800 in the heat storage hot water tank 200 may further include heating the hot water above the heat storage hot water tank 200 using electricity supplied from the power system. .

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 집열모듈부
110: 태양광 모듈
200: 축열 온수조부
300: 축열 열교환부
310: 내부 개방공간
320: 열교환기 본체
330: 내벽
340: 외벽
400: 시수유입배관
410: 제1분기배관
420: 제2분기배관
500: 온수출구배관
600: 열매체 상승배관
610: 상승배관 가열수조형 모듈
700: 열매체 하강배관
710: 하강배관 냉각수조형 모듈
800: 교류히터
810: 직류히터100: collection module unit
110: solar module
200: heat storage hot water tank
300: heat storage heat exchange part
310: internal open space
320: heat exchanger body
330: inner wall
340: outer wall
400: municipal water inlet pipe
410: first branch piping
420: 2nd branch piping
500: hot water outlet pipe
600: heating medium rise pipe
610: rising pipe heating water tank type module
700: heating medium descending pipe
710: descending pipe cooling water tank module
800: AC heater
810: DC heater

Claims (12)

태양광 모듈을 포함하여 태양열 복사에너지를 흡수하는 집열모듈부;
내부에 시수가 유입되어 열매체 간의 열교환이 일어나는 축열 온수조부;
상기 축열 온수조부의 내부에 고정되어 위치하며, 실린더형 원통 구조를 갖는 축열 열교환부;
상기 축열 온수조부의 상부 측면의 일측에 온수가 유출되는 통로인 온수출구배관;
상기 열매체가 상기 집열모듈부로부터 상기 축열 열교환부로 상승하는 통로인 열매체 상승배관;
상기 열매체가 상기 축열 열교환부로부터 상기 집열모듈부로 하강하는 통로인 열매체 하강배관;
상기 열매체 하강배관을 내부에 놓고 상기 열매체 하강배관을 감싸도록 형성되는 하강배관 냉각수조형 모듈; 및
상기 축열 온수조부의 하부 측면의 일측에 형성되어 상기 축열 온수조부로 시수가 유입되는 통로로써, 상기 축열 온수조부로 연결되도록 설치되는 제1분기배관, 및 상기 하강배관 냉각수조형 모듈의 상부와 연결되도록 설치되는 제2분기배관을 포함하는 시수유입배관;을 포함하며,
상기 축열 열교환부는, 원통형의 개방된 공간인 내부 개방공간, 상기 내부 개방공간의 테두리를 감싸도록 형성된 내벽, 상기 내벽과 일정한 간격을 두고 이격되어, 상기 축열 열교환부의 외부 공간과 맞닿도록 형성된 외벽, 및 상기 열매체가 이동하는 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 공간으로서, 양 끝단이 막혀 있는 형상의 열교환기 본체를 포함하고,
상기 제1분기배관을 통해 상기 축열 온수조부로 유입된 시수는 상기 축열 열교환부에 의해 가열되어 온수로 생산되고, 상기 제2분기배관을 통해 유입된 후 상기 하강배관 냉각수조형 모듈을 통과하는 시수는 상기 열매체 하강배관을 따라 유동하는 열매체의 온도를 낮추어 상기 집열모듈부의 집열 효율을 증대시키는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
A heat collecting module unit that absorbs solar radiation energy including a solar module;
A heat storage hot water tank in which time water is introduced into the interior and heat exchange occurs between the heat medium;
A heat storage heat exchange unit fixedly located inside the heat storage hot water tank and having a cylindrical cylindrical structure;
A hot water outlet pipe that is a passage through which hot water flows to one side of an upper side of the heat storage hot water tank;
A heat medium rising pipe which is a passage through which the heat medium rises from the heat collecting module part to the heat storage heat exchange part;
A heat medium descending pipe that is a passage through which the heat medium descends from the heat storage heat exchange part to the heat collecting module part;
A descending pipe cooling water tank module formed to surround the heating medium descending pipe by placing the heating medium descending pipe inside; And
As a passage formed on one side of the lower side of the heat storage hot water tank and through which time water flows into the heat storage hot water tank, a first branch pipe installed to be connected to the heat storage hot water tank, and the descending pipe connected to the upper part of the cooling water tank type module Including; a city water inflow pipe including a second branch pipe to be installed,
The heat storage heat exchange unit includes an inner open space that is a cylindrical open space, an inner wall formed to surround the rim of the inner open space, an outer wall spaced apart from the inner wall at a predetermined distance, and formed to contact the outer space of the heat storage heat exchange unit, and A space between the inner wall and the outer wall through which the heat medium moves, and includes a heat exchanger body having both ends blocked,
The time water introduced into the heat storage hot water tank through the first branch pipe is heated by the heat storage heat exchange part to produce hot water, and after flowing through the second branch pipe, the time water passing through the down pipe cooling water tank type module is A natural circulation type solar energy hot water tank apparatus having an internal cylindrical heat exchanger, characterized in that the heat collecting efficiency of the heat collecting module is increased by lowering the temperature of the heat medium flowing along the descending pipe of the heat medium.
 청구항 1에 있어서,
상기 축열 열교환부는
상기 축열 온수조부에 내부에 상기 축열 열교환부의 양 끝단이 서로 다른 높이에 위치하여 일정한 기울기를 갖도록 형성되며,
상기 열매체 상승배관은 상기 축열 열교환부의 높은 부분 끝단의 상단에 연결되고, 상기 열매체 하강배관은 상기 축열 열교환부의 낮은 부분 끝단의 하단에 연결되는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
The method according to claim 1,
The heat storage heat exchange part
In the heat storage hot water tank, both ends of the heat storage heat exchanger are positioned at different heights to have a constant inclination,
The heat medium rising pipe is connected to an upper end of the high end of the heat storage heat exchanger, and the heat medium descending pipe is connected to a lower end of the lower end of the heat storage heat exchanger. Natural circulation solar energy having an internal cylindrical heat exchanger Hot water bath device.
 제1항에 있어서,
상기 시수유입배관은 상기 축열 열교환부와 상기 축열 온수조부의 사이 간격에 시수를 유입시키도록 형성되는 것을 특징을 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
The method of claim 1,
The water inlet pipe is a natural circulation type solar energy hot water tank device having an internal cylindrical heat exchanger, characterized in that formed so as to flow water into the gap between the heat storage heat exchange unit and the heat storage hot water tank.
 제1항에 있어서,
상기 축열 온수조부 내부의 상단에 설치되는 교류히터를 더 포함하며,
상기 교류히터는 전력계통으로부터의 전기를 이용하여 상기 축열 온수조부의 상부를 가열하는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
The method of claim 1,
Further comprising an AC heater installed on the upper end of the inside of the heat storage hot water tank,
The AC heater uses electricity from an electric power system to heat the upper portion of the heat storage hot water tank.
 제4항에 있어서,
상기 열매체 상승배관의 일측에 위치하며, 상기 집열모듈부의 태양광 모듈에서 생산된 전기를 이용하는 직류히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
The method of claim 4,
A natural circulation type solar energy hot water tank device having an internal cylindrical heat exchanger, further comprising a DC heater located on one side of the heating medium rising pipe and using electricity produced by the solar module of the heat collecting module unit.
 ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 6 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제5항에 있어서,
상기 직류히터는
상기 열매체 상승배관의 열매체의 측정온도가 설정온도 이하인 경우에 출력이 가동되는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
The method of claim 5,
The DC heater is
The natural circulation type solar energy hot water tank apparatus having an internal cylindrical heat exchanger, characterized in that the output is operated when the measured temperature of the heating medium of the heating medium rising pipe is less than or equal to a set temperature.
 ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 7 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제5항에 있어서,
상기 직류히터는
상기 열매체 상승배관의 열매체의 측정온도가 설정온도 이상이 되는 경우에 출력이 제어되며, 상기 태양광 모듈로부터 생산된 전기의 잉여분을 전력계통으로 흘려보내는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
The method of claim 5,
The DC heater is
The output is controlled when the measured temperature of the heating medium of the heating medium rising pipe exceeds the set temperature, and natural circulation with an internal cylindrical heat exchanger characterized in that the excess of electricity produced from the solar module flows through the power system. Type solar energy hot water tank device.
 ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 8 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제5항에 있어서,
상승배관 가열수조형 모듈을 더 포함하며,
상기 상승배관 가열수조형 모듈은 내부에 상기 직류히터가 설치되어 상기 열매체 상승배관 상의 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치.
The method of claim 5,
It further includes a rising pipe heating water tank type module,
The rising pipe heating water tank type module is a natural circulation type solar energy hot water tank device having an internal cylindrical heat exchanger, characterized in that the DC heater is installed therein and formed on one side of the heating medium rising pipe.
 삭제delete 삭제delete 청구항 5의 내부 원통형 열교환기를 구비한 자연순환형 태양에너지 온수조 장치를 이용한 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법에 있어서,
a) 상기 열매체 상승배관 내 열매체의 온도조건을 설정하는 단계;
b) 상기 열매체 상승배관 내 열매체의 온도를 측정하는 단계; 및
c) 상기 열매체 상승배관 내 열매체의 측정온도가 설정온도 이하인 경우, 상기 직류히터의 출력을 가동하여 상기 열매체 상승배관 내 열매체를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법.
In the auxiliary heat source control method in a solar energy hot water tank device using a natural circulation solar energy hot water tank device having an internal cylindrical heat exchanger of claim 5,
a) setting a temperature condition of the heating medium in the heating medium rising pipe;
b) measuring the temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe; And
c) when the measured temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe is less than or equal to the set temperature, heating the heating medium in the heating medium rising pipe by activating the output of the DC heater Heat source control method.
 제11항에 있어서,
d) 상기 열매체 상승배관 내 열매체의 측정온도가 설정온도 이상이 되는 경우, 상기 직류히터의 출력을 제어하는 단계;
e) 태양광으로부터 생산한 전기의 잉여분을 전력계통으로 흘려보내는 단계;
f) 축열 온수조부 내의 상기 교류히터가 상기 전력계통으로부터 공급받은 전기를 이용하여 상기 축열 온수조부의 상부의 온수를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 온수조 장치에서의 보조열원 제어방법.The method of claim 11,
d) controlling the output of the DC heater when the measured temperature of the heating medium in the heating medium rising pipe is higher than the set temperature;
e) passing the surplus of electricity produced from sunlight to the power system;
f) controlling the auxiliary heat source in the solar energy hot water tank device, further comprising the step of heating the hot water above the heat storage hot water tank by the AC heater in the heat storage hot water tank using electricity supplied from the power system. Way.
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