KR20110026394A - Sunlight electric heat utilization system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전 셀을 이용하여 태양광을 수광하여 전기와 열로 변환하고, 이 쌍방의 에너지를 유효하게 이용하기 위한 태양광 전열 모듈의 구조 및 이것을 이용한 태양광 전열 이용 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a structure of a solar heat transfer module for receiving solar light using a photovoltaic cell, converting it into electricity and heat, and effectively using both energies, and a solar heat transfer using system using the same.
상기 태양광 전열 모듈이란 다음과 같이 정의되어 이용되는 태양광 이용 패널의 하나의 방식이다. 즉, 태양전지의 배면에 냉각기구를 대향시킨 구조로서, 태양전지에 태양광을 받아서 발전하여 전력을 출력시키면서, 여기서 발생한 온열을 냉각기구로 집열(集熱)하고, 그 온열을 냉각기구를 순환하는 물이나 부동액 등의 열매체에 의해서 빼내어 출력시키는 소위 전력과 온열의 쌍방을 동시에 출력시키는 모듈이다. 이 모듈과 그 이용 시스템에 대해서, 본 발명에서는 태양전지나 냉각기구의 각부의 온도나 상품 품질로서의 열의 유효이용방법이나 장기적인 신뢰성 등의 열쇠가 되는 기술에 대해서 제시하고 있다.The photovoltaic module is one type of photovoltaic panel that is defined and used as follows. That is, a structure in which the cooling mechanism is opposed to the rear surface of the solar cell. The solar cell receives solar power and generates power to output power. The heat generated therein is collected by the cooling mechanism, and the heat is circulated through the cooling mechanism. It is a module that outputs both so-called power and heat that are extracted by heat medium such as water or antifreeze at the same time. In the present invention, the module and its use system present key technologies such as the effective use of heat as the temperature of each part of the solar cell and the cooling mechanism, the heat as product quality, and long-term reliability.
태양광 에너지가 변환되어 발생하는 열에너지는 태양광 전열 모듈에 조립된 냉각기구에 의해서 집열되어, 예를 들면 온열부하장치로서의 온수탱크의 온수의 온도 상승에 이용되어 축열(蓄熱)되고, 급탕이나 건물의 냉난방 등에 이용된다. 이와 같은 온열부하장치에 관련하여 시스템을 상품화함에 있어서는 다음과 같은 기술 과제가 있다.The heat energy generated by the conversion of solar energy is collected by a cooling mechanism assembled in a solar heat transfer module, and used for example, to accumulate heat by using it to increase the temperature of hot water of a hot water tank as a heat load device, and to supply hot water or a building. It is used for air conditioning and heating. In commercializing the system in relation to such a thermal load device, there are the following technical problems.
1. 통상적으로도 사용자 측의 연간 온열부하의 수요가 변동이 크며, 예를 들면 일본 국내에서는 여름과 겨울에 급탕용의 열(熱)수요가 2배나 다른 경우가 있고, 난방을 하는 겨울의 경우는 다른 계절보다 온열수요가 더욱 증대하고, 여름에 온열을 이용하여 냉방을 하는 일도 있어, 이 열수요의 변화에 대응하기 위해서 냉각매체의 유량이나 온도 설정이나 제어, 축열 탱크의 열용량의 최적화 등 많은 문제, 과제가 존재한다.1. In general, the demand for annual thermal load on the user's side is fluctuate. For example, in Japan, the demand for hot water for heating is twice as high in summer and winter, and in winter when heating. In order to cope with this change in heat demand, the demand for heat is increased more than in other seasons, and the heat demand is cooled in summer. Problems and challenges exist.
2. 또, 사용자가 부재중인 경우 등, 온열부하장치로서의 축열 탱크의 온수(또는 그 외의 축열재)의 열이용량이 감소하여 상기 축열 탱크의 온수의 온도가 높아지게 됨에 의해서 태양광으로부터 얻어지는 온열량이 잉여로 된 경우, 이 경우에는 냉각매체의 온도가 상승하여 태양광 전열 모듈의 온도가 높아지게 되는 등 여러 가지 문제를 일으킨다.2. In addition, the amount of heat obtained from sunlight by reducing the heat capacity of the hot water (or other heat storage material) of the heat storage tank as a heat load device, such as when the user is absent, increases the temperature of the hot water of the heat storage tank. In the case of the surplus, in this case, the temperature of the cooling medium rises and the temperature of the photovoltaic module increases, causing various problems.
3. 또한, 냉각매체의 순환펌프 불량, 냉각매체의 누출 등에 의해서 태양광 전열 모듈을 냉각할 수 없게 된 경우에도 큰 문제를 일으킨다. 3. In addition, when the solar heat transfer module cannot be cooled due to a poor circulation pump of the cooling medium, leakage of the cooling medium, or the like, a great problem occurs.
이상과 같은 경우에도 열수요에 맞춰서 최적한 방법으로 운전되고, 또한 태양전지의 냉각을 유지하도록 온도의 상승을 억제함에 의해서 온도상승에 영향을 받는 발전 셀의 발전효율의 저하를 억제하는 것, 또한 태양광 전열 모듈에 사용되는 각종 재료의 열화를 억제하여 불량을 방지함에 의해서 재작동시에는 순조롭게 작동시키도록 하는 것이 요구된다.Even in the above cases, it is operated in an optimal manner in accordance with the heat demand, and also by suppressing the increase in temperature to maintain the cooling of the solar cell, suppressing the decrease in power generation efficiency of the power generation cell affected by the temperature rise, and In order to prevent deterioration by preventing deterioration of various materials used in the solar heat transfer module, it is required to operate smoothly upon reoperation.
각종 재료란 발전 셀과 냉각기구의 히트 싱크 및 냉각매체의 관로를 접합하기 위해서 사용되는 EVA 핫멜트 수지(에틸렌초산비닐공중합수지) 등의 접합재, 발전 셀의 상면의 표면 밀봉용 수지필름재, 바닥부의 기판이 되는 백시트 수지, 게다가 태양전지 그 자체를 가리키며, 100∼160℃ 정도의 온도 대역에서 변색, 열화, 기포발생 등 태양광 전열 모듈의 기능상 및 장기 신뢰성상에 문제가 될 가능성이 있는 재료이다.Various materials include bonding materials such as EVA hot-melt resin (ethylene vinyl acetate copolymer resin) used for joining power cells to heat sinks and cooling medium pipes, resin film materials for sealing the surface of power generation cells, and bottom parts. It refers to the back sheet resin that serves as a substrate, and also the solar cell itself, and is a material that may be a problem in the functional and long-term reliability of the photovoltaic module such as discoloration, deterioration, and bubble generation in the temperature range of about 100 to 160 ° C. .
상기한 바와 같이 모듈의 온도가 상승한 경우에는, 우선은 확실한 방법으로서 태양전지의 냉각을 계속 유지하여 발전효율의 저하를 억제하는 것이 요구된다. 일반적으로 태양전지 셀은 그 온도가 상승할수록 발전효율이 저하되며 그 수명에도 나쁜 영향이 있기 때문이다. 한편, 열부하장치로서 다용되는 축열 탱크에는 그 축열용량에 제약이 있다. 또한, 통상보다 높은 온도까지 상승하는 것 같은 긴급사태에서는 상기한 재료의 열화를 억제하여 불량의 발생을 방지하기 위한 간단하고 확실한 방법을 도입하는 것이 중요하고, 이것은 태양광 전열 모듈과 이것을 이용한 시스템의 상품화, 실용화에 있어서는 비켜 지나갈 수 없는 기술분야이다.
When the temperature of a module rises as mentioned above, it is first required to keep cooling of a solar cell and to suppress the fall of power generation efficiency as a reliable method. In general, as the temperature of the solar cell increases, power generation efficiency is lowered and its lifespan is adversely affected. On the other hand, the heat storage tank used as a heat load device is limited in its heat storage capacity. In addition, in an emergency such as rising to a higher temperature than usual, it is important to introduce a simple and reliable method for suppressing the deterioration of the material and preventing the occurrence of defects. It is a technical field which cannot be overlooked in commercialization and practical use.
본 발명의 대상 상품은 태양광을 받아서 발전과 온열 공급을 동시에 하는 태양광 에너지 복합 이용 모듈(이하 "태양광 전열 모듈"이라 한다) 및 이것을 이용한 전기와 열의 복합 에너지 공급시스템(이하 "태양광 전열 이용 시스템"이라 한다)이며, 상기 태양광 전열 모듈 및 그 이용 시스템에 대해서는 변환효율, 즉 태양광 조사 에너지에 대한 발전 에너지의 비율을 나타내는 발전변환효율 및 온열 에너지의 비율을 나타내는 열변환효율을 높이기 위한 성능상의 기술개발은 많은 실적과 보고를 볼 수 있으나, 아직까지도 모듈 내지는 그 이용 시스템이 상품화되어 판매되고 설치되어 있는 사례는 극히 적으며, 발명자가 조사하는 한에서는 발견할 수 없다.The target product of the present invention is a solar energy composite use module (hereinafter referred to as "solar electrothermal module") that receives solar power and simultaneously supplies power and heat, and a combined energy supply system of electricity and heat (hereinafter referred to as "solar electrothermal"). Utilization system), and the conversion efficiency, that is, the generation conversion efficiency indicating the ratio of the generation energy to the solar irradiation energy and the thermal conversion efficiency indicating the ratio of the thermal energy, is increased for the solar heat transfer module and the usage system thereof. The technical development for the performance can see a lot of results and reports, but there are still very few cases in which the module or its use system is commercialized, sold and installed, and cannot be found as long as the inventor investigates.
태양광 전열 모듈의 대표 특성인 변환효율(CR)은 전력변환효율(ECR)과 온열변환효율(HCR)의 합이 된다(CR=ECR+HCR). 상기 전력변환효율과 온열변환효율은 서로 다음과 같은 관련이 있다. The conversion efficiency (CR), which is a representative characteristic of the solar heat transfer module, is the sum of the power conversion efficiency (ECR) and the thermal conversion efficiency (HCR) (CR = ECR + HCR). The power conversion efficiency and the thermal conversion efficiency are related to each other as follows.
태양광 에너지는 단위면적당의 조사광 에너지량으로서 일정한 지역에서는 일정한 범위에 있다. 최대치는 맑게 갠 날에 직사 태양광이 태양광 전열 모듈에 직각으로 조사되고 있는 경우이고, 일본에서는 정오시에 대략 1평방미터당 1KW 정도이다. ECR은 실리콘 결정 셀을 이용한 태양전지 모듈의 경우 11∼15% 정도이며, 따라서 발전량은 110∼150W/평방미터이다. 이 값은 발전 셀 자체의 변환 성능에 비례하고 셀의 온도에 의해서 역비례의 영향을 받는다. 결정 실리콘 발전 셀에서는 온도상승 1℃당 O.4∼1.0%(100% 기준에서의 %)의 발전량의 열화를 초래한다는 데이터가 있다.Solar energy is the amount of irradiation light energy per unit area, which is in a certain range in a certain area. The maximum value is when direct sunlight is irradiated at right angles to the solar heating module on a clear day. In Japan, it is about 1 KW per square meter at noon. ECR is about 11 to 15% in the case of a solar cell module using a silicon crystal cell, and thus the amount of power generated is 110 to 150 W / square meter. This value is proportional to the conversion performance of the power generation cell itself and is inversely affected by the temperature of the cell. There is data that in the crystalline silicon power generation cell, the power generation amount is deteriorated by 0.4 to 1.0% (% at 100% basis) per 1 ° C of temperature rise.
한편, 태양열 온수 패널의 경우는 HCR이 대략 40∼60% 정도이며, 따라서 일본에서는 집열량이 400∼600W/평방미터이다. 이 값은 외기 온도에 대한 방열 손실의 다소에 따라서 큰 영향을 받는다. 즉, 발전 셀 및 냉각기구의 온도가 거의 동일한 온도라 하더라도, 이 온도와 외기 온도와의 차가 클수록 방열 손실이 증가하여 온열변환효율이 저하된다.On the other hand, in the case of solar hot water panels, the HCR is about 40 to 60%, so in Japan, the heat collection amount is 400 to 600 W / sqm. This value is greatly influenced by some of the heat dissipation losses with respect to the outside temperature. In other words, even if the temperature of the power generation cell and the cooling mechanism is about the same temperature, the heat dissipation loss increases as the difference between this temperature and the outside air temperature increases, thereby lowering the thermal conversion efficiency.
이 발전 셀의 온도의 수집 열량에 대한 영향의 정도는 발전효율에 대한 것보다 크며, 발명자가 시작(試作)한 태양광 전열 모듈의 경우에서는 1℃ 상승하면 1.5%(100% 기준)의 수집 열량이 저하된다(그 만큼 방열량이 증가한다)는 영향을 받았다. 한편 같은 이유에서 모듈의 주위의 온도의 영향은 더욱 크며, 30℃의 여름에 비해서 O℃의 겨울에서는 45%(100% 기준)의 온열 출력이 저하된 데이터가 있다. 그 영향의 요인은 발전 셀 표면에서의 복사방열손실, 모듈 전체에서의 전열손실 등이다. 즉, HCR도 ECR과 마찬가지로 발전 셀 및 냉각기구의 온도에 대해서 역비례의 영향을 강하게 받는다.The degree of influence of the temperature of the power generation cell on the heat collection heat is greater than the power generation efficiency, and in the case of the solar heat transfer module started by the inventor, when the temperature rises by 1 ° C, the heat collection power is 1.5% (100%). This deterioration (the amount of heat dissipation increases by that amount) was affected. For the same reason, the influence of the temperature around the module is more significant, and there is data in which the thermal output of 45% (100%) is lowered in the winter of O ° C than in the summer of 30 ° C. Factors affecting the radiation loss at the surface of the power generation cell and heat loss at the entire module. In other words, HCR, like ECR, is strongly affected by inverse proportion to the temperature of the power generation cell and the cooling mechanism.
결론으로서 발전 셀 및 냉각기구의 온도가 높을수록 ECR도 HCR도 또한 그 합계인 CR도 저하되기 때문에, 냉각기구의 온도를 적정하게 제어하는 것이 중요하다.In conclusion, the higher the temperature of the power generation cell and the cooling mechanism, the lower the ECR, the HCR, and the total CR, so it is important to properly control the temperature of the cooling mechanism.
한편, 얻어진 온열을 급탕이나 난방에 그대로 유효하게 이용할 수 있는 온도범위로서 출력온열의 온도가 40∼60℃ 정도로 선정되기 때문에, 통상의 운전시에는 그 선정된 온도 범위가 되도록 냉각매체인 물이나 부동액의 순환량을 조정하는 방법이 취해진다. 이 온도를 높게 하면 상기한 ECR, HCR이 저하되고, 낮게 하면 최종 이용으로서의 요리용이나 목욕탕용 온수나 난방용 열원으로서의 사용자가 희망하는 온도범위보다 낮아져서 직접적인 온열부하장치인 온수탱크의 온열 축열 용량이 부족하기 때문에 온수탱크의 용적을 크게 하여야 하므로 비용 상승과 설치성의 악화를 초래한다. 즉, 일정한 축열 용량의 시스템에서 최적한 운전조건을 찾아내어 제어할 필요가 있는 것이다.On the other hand, since the temperature of the output heat is set to about 40 to 60 ° C as a temperature range that can effectively use the obtained heat for hot water supply or heating, water or an antifreeze liquid that is a cooling medium so as to be within the selected temperature range during normal operation. The method of adjusting the circulation amount of is taken. The higher the temperature, the lower the ECR and HCR, and the lower the temperature, the lower the heat storage capacity of the hot water tank, which is a direct heating load device, is lower than the temperature range desired by the user for cooking, bathroom hot water or heating. Therefore, the volume of the hot water tank should be increased, resulting in increased cost and deterioration of installation. In other words, it is necessary to find and control the optimal operating conditions in the system of constant heat storage capacity.
한편, 상기한 바와 같은 안정 운전시에 있어서는, 온열부하장치로서의 온수탱크의 온수의 이용측의 소비량이 줄어들음에 의해서 온수의 온도가 높아지게 되어 태양광으로부터 얻어지는 온열량이 잉여로 되는 일이 빈번하게 발생한다. 이 경우, 태양광 전열 모듈의 냉각기구에서 나와서 온수탱크 등의 부하장치를 경유하여 되돌아오는 냉각매체의 온도가 상승하여 태양광 전열 모듈을 냉각시키지 못하고 그 온도가 높아지게 됨으로써, 상기한 바와 같이 ECR이 저하된다는 문제를 일으킨다. 즉, 발전량이 적어지게 되는 것이 된다.On the other hand, in the above stable operation, the consumption of the hot water of the hot water tank as the thermal load device decreases, so that the temperature of the hot water is increased and the amount of heat obtained from the sunlight is frequently generated. do. In this case, the temperature of the cooling medium that rises from the cooling mechanism of the solar heat transfer module and returns via a load device such as a hot water tank rises, so that the temperature of the solar heat transfer module cannot be cooled and the temperature is increased. It causes the problem of deterioration. In other words, the amount of power generation is reduced.
그래서, 냉각매체는 냉각기구를 순환하여 발전 셀을 냉각하면서 그 얻어진 온열을 정규의 온열부하장치 이외로 방열시킬 필요가 생긴다. Therefore, it is necessary for the cooling medium to circulate the cooling mechanism to cool the power generation cell while dissipating the obtained heat other than a regular thermal load device.
따라서, 예를 들면 온열부하장치로서의 축열 탱크와 병렬로 공냉 열교환기를 설치하고, 냉각매체의 순환회로를 전환하여 외기로 방열시키는 등의 방법이 취해진다. 그러나, 이 방식은 새로운 송풍기가 달린 공기 열교환기의 설치와 순환회로 전환용의 밸브기구가 필요하고, 또한 발전 셀 내지는 냉각기구의 온도를 검지하여 이것들을 작동시키기 위한 정확한 제어 시스템이 필요하게 된다. 이 경우는 제조 비용의 증액 및 시스템의 비대화에 의한 신뢰성의 저하를 어떤 방법으로 방지할 것인지가 중요하게 된다.Thus, for example, a method of installing an air-cooled heat exchanger in parallel with a heat storage tank as a heat load device, switching a circulation circuit of a cooling medium, and radiating heat to outside air is taken. However, this method requires a valve mechanism for installing an air heat exchanger with a new blower and for switching a circulation circuit, and a precise control system for detecting the temperature of the power generation cell or the cooling mechanism and operating them. In this case, it becomes important to determine how to prevent a decrease in reliability due to an increase in manufacturing cost and an increase in system size.
그래서, 패널의 설치조건을 포함하여 겨울의 난방운전이나 여름의 냉방운전에도 적합하고, 연간을 통해서 태양광 전열 패널의 작동 적정 온도범위(예를 들면 40∼60 ℃)로 작동시키기 쉬운 최적한 시스템 구성을 찾아내고, 또한 작동 온도의 최적치를 찾아내어 제어하는 방법을 제시하는 것 등이 본 발명이 해결하려고 하는 제 1 과제이다.Therefore, this system is suitable for winter heating operation and summer cooling operation including the installation condition of the panel, and is easy to operate in the operating temperature range (for example, 40 to 60 ° C) of the solar panel throughout the year. Finding the configuration, and presenting a method for finding and controlling the optimum value of the operating temperature are the first problems to be solved by the present invention.
한편, 본 발명이 해결을 목표로 하는 제 2 과제는 상기한 바와 같이 냉각기구의 시스템에 불량이 생긴 경우이다. 즉, 냉각매체의 순환펌프 불량, 냉각매체의 누출 등에 의해서 태양광 전열 모듈을 냉각할 수 없게 된 경우이다.On the other hand, the 2nd subject which this invention aims at solving is the case where the defect generate | occur | produced in the system of a cooling mechanism as mentioned above. That is, the solar heat transfer module cannot be cooled due to a poor circulation pump of the cooling medium, leakage of the cooling medium, or the like.
태양광 전열 이용 모듈은 일반적인 태양전지와는 달리 그 발생 온열을 이용하기 위해서(즉 HCR을 높이기 위해서), 외기 온도에 대한 방열손실을 최소화하기 위해 발전 셀이나 냉각기구의 주위를 단열구조로 덮은 구조로 되어 있다. 이 단열구조가 없으면 태양광에 의해서 생긴 대부분의 온열은 외계로 방열되어 온열을 수집할 수 없는, 즉 HCR이 제로에 가깝게 된다. 동계에는 HCR이 마이너스로 되는 일도 있다.Unlike general solar cells, the solar heat transfer module uses a heat-insulated structure around the power generation cell or cooling device in order to use the generated heat (that is, to increase the HCR) and to minimize the heat dissipation loss to the outside temperature. It is. Without this insulating structure, most of the heat generated by sunlight is radiated to the outside world, whereby the heat cannot be collected, that is, the HCR is close to zero. HCR may be negative in the winter season.
냉각매체가 누출되어 상실된 경우에는 발전 셀이 냉각되지 않기 때문에, 상기한 바와 같은 단열구조의 기능이 화근이 되어 발전 셀 및 냉각기구의 주위 온도가 이상적으로 상승한다. 이 때에도 기능하는 최대의 방열은 태양전지의 셀 표면에서의 복사방열이다. 이와 같은 상태에서 여름철의 직사광선 하에서 셀 부분의 최고 도달온도는, 단열 구조의 차이나 태양전지 셀 부분의 표면 복사율의 차이에 따라 다르지만, 발명자의 검토에서는 최대 120℃ 정도까지 상승하는 것을 알 수 있다. 이 경우는 태양광 전열 모듈에 사용되고 있는 부재, 즉 태양전지 셀, 접합재료, 전기회로부재 등의 재료의 열화를 억제하여 불량의 발생을 간단하고 확실한 방법에 의해서 방지하는 것이 중요하며, 태양광 전열 모듈과 이것을 이용한 시스템의 상품화, 실용화에서는 비켜 지나갈 수 없는 두번째의 기술 과제이다.Since the power generation cell is not cooled when the cooling medium leaks and is lost, the function of the heat insulation structure as described above becomes a fool, and the ambient temperature of the power generation cell and the cooling mechanism is ideally raised. The largest heat dissipation functioning at this time is radiation radiation at the cell surface of the solar cell. In such a state, the maximum attainable temperature of the cell portion under direct sunlight in summer varies depending on the difference in the insulation structure and the difference in the surface emissivity of the solar cell portion. However, the inventors have found that the maximum temperature rises to about 120 ° C. In this case, it is important to prevent the occurrence of defects by a simple and reliable method by suppressing the deterioration of the materials used in the solar heat transfer module, that is, the material of the solar cell, the bonding material, the electric circuit member and the like. This is the second technical task that cannot be overcome in the commercialization and commercialization of modules and systems using them.
또한, 냉각매체의 유량에 따라서 발전 셀의 온도가 변경되기 때문에 최적한 유량을 설정할 필요가 있다. 이것이 세번째의 기술 과제이다.In addition, since the temperature of the power generation cell changes according to the flow rate of the cooling medium, it is necessary to set the optimum flow rate. This is the third technical challenge.
본 발명의 목적은 상기한 3개의 기술 과제에 대해서 간단한 방식과 구조로 사용자 측의 온열 수요의 변동에 적정하게 대응하는 것을 가능하게 하고, 저렴한 제품 비용으로 높은 기능 즉 변환효율(CR)(CR=ECR+HCR)이 얻어지고, 또한 장기간(예를 들면, 주택용에서는 30년 정도)에 걸쳐서 품질 트러블이 발생하지 않는, 내지는 발생하더라도 간단하게 수리 서비스가 가능하다는 기본적인 상품 특성을 확보하려고 하는 것이다.
The object of the present invention is to make it possible to adequately cope with fluctuations in the thermal demand of the user side in a simple manner and structure for the three technical problems described above, and to provide a high function, namely conversion efficiency (CR) (CR = ECR + HCR) is obtained and the basic merchandise characteristic is that the quality of the trouble does not occur over a long period of time (for example, about 30 years in a house), or that repair service can be easily performed even if it occurs.
태양광 전열 모듈의 태양전지 셀 및 이것과 열적으로 밀착된 냉각기구의 온도를 연중에 걸쳐서 최적하게 제어하는 방법의 기본 방식을 청구항 1 및 청구항 2에 나타낸다. 즉, 상기 모듈의 냉각기구로 유입되는 냉각매체의 온도를 모듈 주위의 공기 온도와 같은 온도 내지는 설정된 온도까지 옥외 공기에 의해서 냉각하는 방법이며, 따라서 냉각매체를 옥외 공기에 의해서 냉각하기 위한 열교환기를 냉각기구로 유입되기 전의 냉각매체와 열교환할 수 있는 위치에 설치하는 구성이다. 냉각기구용 냉각매체로서는 온난지에서는 통상 물을 이용하고, 한랭지에서는 프로필렌글리콜 수용액 등의 부동액을 이용한다.The basic method of the method of optimally controlling the temperature of the solar cell of a photovoltaic module and the cooling mechanism thermally closely contacted with this is shown in
이 방식의 목적은, 태양전지 셀의 발전 특성을 높이기 위해서 셀의 온도를 가능한 한 저온으로 냉각한 상태에서 운전하는 것을 목표로 하고 있다. 이 때의 냉각매체의 온도는, 최적 상태를 상정하면 옥외 공기의 온도로 냉각한 경우이며, 그 후 태양전지 셀을 냉각하면서 온도 상승하여 출구온도에 도달하고, 태양광 전열 모듈에서 유출된다. 한편, 상기 열교환기에 부가적으로 설치되는 송풍기를 구동하는 모터는 전력을 소비하기 때문에, 이 전력소비 만큼을 상회하는 발전 셀의 특성 향상에 의한 발전량의 증가를 실현할 필요가 있다.The purpose of this system is to operate in a state where the temperature of the cell is cooled to the lowest possible temperature in order to improve the power generation characteristics of the solar cell. The temperature of the cooling medium at this time is a case of cooling to the temperature of the outdoor air, assuming the optimum state, after which the temperature rises while reaching the outlet temperature while cooling the solar cell, and flows out of the solar heat transfer module. On the other hand, since the motor for driving the blower additionally installed in the heat exchanger consumes electric power, it is necessary to realize an increase in the amount of power generated by the improvement of the characteristics of the power generation cell that exceeds this electric power consumption.
이하 대표적인 실용예로서, 열부하장치로서 온수 탱크를 이용하고, 이 온수 탱크에 물 또는 부동액을 열매체로서 저장하여 두고, 이 열매체를 태양광 전열 모듈을 순환하는 냉각매체로 과열(過熱)하는 태양광 전열 이용 시스템을 예로 하여 설명한다. 다수의 태양광 모듈을 조합한 모듈 유닛이 태양광 전열 이용 시스템에 사용된다. 이 모듈 유닛을 냉각하는 냉각매체가 이 모듈 유닛으로 유입될 때의 온도를 최적하게 제어하는 것이 중요하다. 상기한 바와 같이 발전 셀의 발전 특성, 냉각매체의 모듈 유닛에서 집열하는 열량, 냉각매체의 모듈 유닛 출구온도(이것은 열출력 온도이다), 모듈의 신뢰성, 냉각매체를 순환시키는 펌프의 상품 전력 등 많은 항목에 영향을 주기 때문이다.As a typical practical example, a solar heat transfer apparatus using a hot water tank as a heat load device, storing water or an antifreeze as a heat medium in the hot water tank, and superheating the heat medium with a cooling medium circulating the solar heat transfer module The use system will be described as an example. Module units combining multiple solar modules are used in solar heat transfer systems. It is important to optimally control the temperature at which the cooling medium cooling the module unit enters the module unit. As described above, the power generation characteristics of the power generation cell, the amount of heat collected in the module unit of the cooling medium, the module unit outlet temperature of the cooling medium (this is the heat output temperature), the reliability of the module, the product power of the pump circulating the cooling medium, and the like. This is because it affects many items.
냉각매체의 온도 및 외기 온도의 사이에서 열교환시키는 방법을 간단하고 실용적으로 하기 위해서 모듈 유닛의 입구에 열교환기를 설치하여 냉각매체와 옥외 공기를 열교환시키는 방법이 취해진다. 상기 열교환기가 송풍기를 가지는 강제냉각방식인 경우에는 항시 송풍기를 작동시키는 팬 모터에 의해서 전력이 소비된다는 결점이 있는 것이고, 모듈 유닛으로 냉각매체가 유입되기 직전의 배관을 노출시키고 이곳에 열손실을 조장하는 핀을 다수개 부착하여 자연 방열시키는 자연방열 열교환기에 의한 방법이 있는데, 이 방법은 상기 결점을 해소하는데 우수한 냉각방법이다. 청구항 1은 이 방법에 대해서 제안하고 있다. 이 방법은 냉각매체의 모듈 유닛에 대한 입구 온도를 외기 온도에 가까운 온도로 유입시켜서 발전 셀을 안정하게 냉각하면서 집열한다는 효과가 있다. 또한, 자연 방열이기 때문에 송풍팬과 전동기가 필요하지 않으며, 전동기의 소비 전력도 발생하지 않는다는 경제적인 이점이 있다.In order to make the method of heat exchange between the temperature of the cooling medium and the outside temperature simple and practical, a method of installing a heat exchanger at the inlet of the module unit to exchange heat between the cooling medium and the outdoor air is taken. When the heat exchanger is a forced cooling method having a blower, there is a drawback in that power is always consumed by a fan motor that operates the blower. The heat exchanger exposes a pipe immediately before the cooling medium flows into the module unit and promotes heat loss therein. There is a method by a natural heat exchanger to naturally radiate by attaching a plurality of fins, which is an excellent cooling method for solving the above-mentioned drawbacks.
다만, 이 경우는 열교환이 필요하지 않는 때에 이것을 정지시킬 수 없다는 결점이 있다. 즉, 냉각매체의 온도가 열부하장치에 공급되는 수돗물과 동일하고, 그 온도가 외기 온도보다 10℃정도 낮은 온도인 경우(이것은 통상 발생할 수 있는데), 이 경우는 냉각매체가 외기에 의해 가열되게 되므로, 그 만큼 발전 셀 온도가 상승하는 것은 하나의 결점으로서의 사례이다.In this case, however, there is a drawback that it cannot be stopped when heat exchange is not required. That is, when the temperature of the cooling medium is the same as the tap water supplied to the heat load device, and the temperature is about 10 ° C. lower than the outside temperature (this can usually occur), in this case, the cooling medium is heated by the outside air. In other words, the increase in power generation cell temperature is an example of a drawback.
그러나, 열부하장치의 열수요가 줄어든 경우, 즉 온수 탱크의 전체 온도가 가열되어 100% 축열되어 있는 경우, 냉각매체가 열부하장치에서 방열되지 않아 이 열부하장치의 출구에서의 온도가 고온상태 그대로가 되게 되는데, 이 경우에서도 상기 자연방열 열교환기가 자동적으로 방열시켜서 모듈 유닛에 대한 냉각매체의 온도를 저하시킨다는 기본 효과가 달성된다.However, when the heat demand of the heat load device is reduced, that is, when the entire temperature of the hot water tank is heated and 100% regenerated, the cooling medium is not radiated from the heat load device so that the temperature at the outlet of the heat load device remains at a high temperature. In this case, the basic effect is that the spontaneous heat exchanger automatically radiates heat to lower the temperature of the cooling medium with respect to the module unit.
청구항 1에는 항시 열교환시킨다고 하는 방식 외에, 외기 온도가 냉각매체보다 낮을 때에만 열교환시킨다고 하는 방법을 제시하고 있다. 이것을 실현하는 방법은, 쌍방의 온도를 검지하고서 해당 조건일 때에 냉각팬을 운전하는 내지는 열교환기에 냉각매체를 연통시키는(이것을 위해 냉각매체의 회로를 전환한다) 등의 방법이 있다. 이 방법에 의하면 상기한 바와 같이 항시 방열하는 것에 의한 결점이 해소될 뿐만 아니라, 그 때에 송풍기용 모터에 있어서의 전력 소비를 없게 할 수 있다는 효과가 있다.
청구항 2는 상기 방식을 더 확대 전개한 방식을 제시하고 있다. 냉각매체의 온도가 더 고온으로 될 때까지 열교환기를 동작시키지 않는, 즉 냉각팬을 운전하지 않는 방식이다. 냉각매체가 모듈 유닛으로 유입될 때의 온도가 상당한 정도의 고온에 도달할 때까지 냉각하지 않음으로써 외부로 방열시키지 않는 것이며, 모듈 유닛에서 얻어진 온열을 외부로 버리지 않음으로써 열손실을 최소로 억제하는 효과가 있다. 한편, 그 만큼 모듈 유닛의 온도가 고온으로 되기 때문에 발전 셀의 온도는 이것에 따라 상승하므로 발전량은 저하된다.
이상의 상정은 외기 열교환기의 냉각열량을 모듈 유닛에서의 집열량과 상응하는 정도로 가정한 경우, 상기한 냉각을 개시하는 온도는 열부하장치의 축열설정온도와 같거나 약간 저온으로 설정함에 의해서 모듈의 가열을 방지하고, 열손실의 저감과, 발전 셀의 발전량 증가와, 외기 냉각 열교환기의 송풍기 모터 동력 소비량의 저감의 3개의 요소를 밸런스시킬 수 있다. 이 최적 밸런스는 시스템에 따라서 다르지만, 상기한 냉각 개시온도를 열부하장치의 축열 탱크의 축열설정온도와 이것보다 20℃ 낮은 온도와의 사이의 범위에서 설정하고, 이 온도 이상으로 냉각매체가 모듈 유닛으로 유입되는 경우는 외기 열교환기로 냉각시키는 방식이다. 여기서, 축열설정온도란 본 시스템에 있어서 열부하장치로서의 축열 탱크 내의 축열재에 축열시키는 목표 온도이고, 이용하는데 적합하고 또한 축열에 적합하게 설정되는 온도이다. 예를 들면 통상의 급탕기에서는 55∼60℃ 정도로 설정된다.The above assumption assumes that the amount of cooling heat of the external heat exchanger corresponds to the amount of heat collected in the module unit, and the temperature at which the cooling is started is set equal to or slightly lower than the heat storage setting temperature of the heat load device. It is possible to balance the three factors of reducing the heat loss, increasing the power generation amount of the power generation cell, and reducing the blower motor power consumption of the outdoor cooling heat exchanger. The optimum balance varies depending on the system, but the above-mentioned cooling start temperature is set within a range between the heat storage set temperature of the heat storage tank of the heat load device and a temperature lower by 20 ° C, and the cooling medium is transferred to the module unit above this temperature. In case of inflow, it is cooled by an external heat exchanger. Here, the heat storage preset temperature is a target temperature for heat storage in the heat storage material in the heat storage tank as the heat load device, and is a temperature suitable for use and suitably set for heat storage. For example, in a normal hot water heater, it sets about 55-60 degreeC.
청구항 3은 공기 열교환기의 구조방식에 관한 것이다. 태양광을 이용한 온열수집장치에서는 태양광이 부족할 때의 보조 열원장치를 시스템에 조립하여 완성시킨다. 그 구조 기능은 태양광이 부족할 때에 상용전원 내지는 태양광 발전장치의 출력 전력을 이용하여 작동하는 압축기와 냉동 사이클을 가지는 공기 열원 히트 펌프장치이다. 이것에 사용되는 증발기는 공기 열교환기이기 때문에, 이 열교환기를 구성하는 관로를 서로 나누어서 내지는 열(列)마다 서로 나누어서 배치하여 일체의 열교환기로 하고, 통풍을 공동으로 이용함에 의해서 히트 펌프와 냉각매체용 공기 열교환기를 일체화하여 겸용하는 것이 가능하다. 태양광이 부족한 때에는 히트 펌프가 작동하며, 상기 공기 열교환기는 증발기로서 옥외 공기로부터 흡열하여 축열 탱크에 온열을 공급한다. 한편, 축열 탱크의 온열이 과잉으로 된 때에는 히트 펌프 기능은 정지하고 열교환기 기능만으로 하고 이것에 냉각매체를 연통시켜서 방열기로서 작동시키는 것이다.
그 효과는 공기 열교환기와 송풍기 및 모터를 쌍방의 기능에 사용할 수 있는 것이고, 시스템 전체의 간략화, 소형화, 가격 저감으로 이어지는 큰 효과가 있다.The effect is that the air heat exchanger, the blower and the motor can be used for both functions, and there is a great effect leading to the simplification, miniaturization, and cost reduction of the entire system.
태양광 전열 이용 시스템의 출력 온열은 축열 탱크에 축열되며, 급탕, 난방(예를 들면 바닥난방장치) 및 냉방(예를 들면 열이용 흡수식 냉동기계)에 이용한다. 당연한 것이지만 난방은 겨울에 냉방은 여름에 이용된다. 북반구에 있어서의 겨울에는 태양광의 조사 각도가 물가에 가깝게 되고, 여름에는 연직방향에 가깝게 된다. 따라서, 예를 들면 일본 동경지구에서는 충분히 고온의 온열을 얻기 위해서는, 겨울에는 남쪽 방향으로 35도(동경의 북위위도) 이상 경사시켜서 설치하고, 여름에는 35도보다 작은 각도로 하여 그다지 경사시키지 않는 것이 특성의 향상으로 이어진다. 즉, 발전량도 수집열량도 증가하고 수집열 온도도 높아지게 된다.The output heat of the solar electrothermal utilization system is regenerated in the heat storage tank, and is used for hot water supply, heating (for example, floor heating) and cooling (for example, a heat absorption absorption refrigeration machine). Not surprisingly, heating is used in winter and cooling is used in summer. In the northern hemisphere, the angle of irradiation of sunlight is close to the water's edge, and in summer it is close to the vertical direction. Thus, for example, in Tokyo, Japan, in order to obtain sufficiently high temperature heat, it is necessary to incline at least 35 degrees (north latitude in Tokyo) in the south direction in winter, and not to incline at an angle smaller than 35 degrees in summer. Leads to improvement of properties. That is, the amount of power generation and the heat of collection increases, and the temperature of the heat of collection increases.
급탕과 난방에는 사용하고 냉방에는 사용하지 않는 시스템의 경우, 그 지구(地區)의 지구상의 위도의 수치 이상으로 경사시켜서 설치하는 것이 유효하다. 특히 겨울에 공기 온도가 O℃ 부근의 저온으로 되면 태양광 모듈로부터의 방열량이 증가하기 때문에 수집 열량을 최대한 증가시킬 필요가 있기 때문이다. 또, 여름에 냉방운전을 할 경우에는 냉방용의 흡수식 냉동기 내지는 흡착식 냉방기의 작동에 필요한 온열의 온도는 65℃ 이상이기 때문에, 냉방운전을 중시하여 여름에 효율이 좋은 여름 전용의 각도로 설치하는 것이 바람직하다. 청구항 4, 5는 이상의 기술적 시점에서 제기되어 있는 것이고, 청구항 2의 설정온도의 제기와 함께 구성되어 있다. 여름과 겨울에 있어서의 축열 탱크의 목표 온도는 그 필요성에서 당연히 여름이 고온으로 설정된다.In the case of a system that is used for hot water supply and heating but not for cooling, it is effective to install the system by inclining the earth's latitude above the earth's latitude. In particular, when the air temperature is low in the vicinity of O ℃ in winter, because the heat radiation from the solar module increases, it is necessary to increase the amount of heat collected. In addition, when the cooling operation is performed in summer, the temperature of the heat required for the operation of the absorption chiller or the absorption chiller for cooling is 65 ° C. or higher. desirable.
이상의 설명에서는 냉각매체의 순환량의 설정에 대해서는 언급하지 않고 설명하여 왔으나, 이것도 시스템 전체의 특성을 좌우하는 중요한 항목이다. 예를 들면, 축열 탱크의 축열설정온도가 55℃인 경우(55℃는 목욕탕, 급탕에 필요 충분한 온도이다), 냉각매체가 수돗물 온도 25℃로 모듈 유닛으로 유입된 후 몇 도로 유출되는가? 라는 것이 중요한 포인트가 된다. 55℃로 유출시킬 경우는 1회 순환가열방식으로서 매체 순환량이 적고 펌프의 소비 전력이 적다. 이 경우에는, 축열 탱크는 그 상부로부터 차례로 55℃의 매체가 적층하여 축열되어 가는 것이 된다.In the above description, the setting of the circulation amount of the cooling medium has not been described, but it is also an important item that determines the characteristics of the entire system. For example, if the heat storage set temperature of the heat storage tank is 55 ° C (55 ° C is a temperature sufficient for a bath and a hot water supply), how many times does the cooling medium flow into the module unit at a tap water temperature of 25 ° C and then flows out? Is an important point. When it flows out at 55 ° C, it is a one-time circulating heating method, which has a small amount of medium circulation and low power consumption of the pump. In this case, in the heat storage tank, 55 ° C. media are laminated in order from the top thereof, and heat is stored.
한편, 순환량을 늘려서 출입구의 온도차를 10도 정도가 되도록 유량을 설정하는 방법이 있다. 이 경우, 최초 25℃의 축열 탱크는 냉각매체가 수회 순환하여 전체가 35℃로 되고, 이어서 전체가 45℃로 되고, 3스텝째의 수회의 순환에 의해서 목표인 55℃에 도달하게 된다. 이 경우, 전자에 비해서 펌프의 동력이 증가하여 소비 전력이 증가한다. On the other hand, there is a method of increasing the circulation amount so as to set the flow rate so that the temperature difference between the entrance and exit is about 10 degrees. In this case, the heat storage tank of the first 25 ° C is circulated several times by the cooling medium, and the whole becomes 35 ° C, and then the whole becomes 45 ° C, and the
그런데, 양자의 경우에 있어서의 특성은 단지 축열의 면에서는 전자가 우위이다. 펌프력이 적어도 되기 때문이다. 그러나, 태양광 전열 모듈의 경우, 다수의 발전 셀은 회로로 연결되어 모듈 유닛 전체가 1개의 전지로서 작동한다. 이 때, 상기 발전 셀은 전체 회로의 구성에서 볼 때 가장 발전 특성이 나쁜 셀의 특성에 따라서 전체 특성이 결정된다. 따라서, 전체 온도는 가능한 한 동일하게 하여 동일한 발전 특성으로 하는 것이 전체의 발전 특성이 향상된다.However, in both cases, the former is superior in terms of heat storage only. This is because the pumping power becomes minimal. However, in the case of the solar heat transfer module, a plurality of power generation cells are connected in a circuit so that the entire module unit operates as one battery. At this time, the overall characteristics of the power generation cell are determined according to the characteristics of the cell having the poorest power generation characteristics in the configuration of the entire circuit. Therefore, the whole power generation characteristics are improved as much as possible, making it the same power generation characteristic as much as possible.
따라서, 냉각매체의 유량을 늘려서 모듈 유닛 전체의 온도의 차를 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 냉각매체의 순환량을 늘리는 것은 순환펌프 동력의 소비 전력의 증가를 초래하는 것이 된다. 그래서, 청구항 6에 제시한 바와 같이, 냉각매체의 출입구 온도차(집열에 의한 온도 상승)는 8∼18℃의 범위가 되도록 유량을 설정하는 것을 제시하고 있다.Therefore, it is desirable to increase the flow rate of the cooling medium to make the difference in temperature of the entire module unit as small as possible. However, increasing the circulation amount of the cooling medium causes an increase in power consumption of the circulation pump power. Therefore, as set forth in claim 6, it is proposed to set the flow rate so that the entrance and exit temperature difference (temperature rise due to heat collection) of the cooling medium is in the range of 8 to 18 ° C.
이 설정은 발전 셀, 발전 전기회로 구성, 냉각매체 회로구성, 순환펌프 특성 등에 의해서 변화하는 것이지만, 최적한 운전상태를 실현시키기 위한 하나의 가이드 라인이 된다. 이것은 8℃ 이하로 하기 위해서는 급격하게 펌프동력이 증가하고, 18℃ 이상에서는 발전 특성의 악화가 현저하게 되기 때문이다. 이 온도차의 최적 설정은 시스템의 구성을 설정하는데 있어서 극히 중요한 요인의 하나이다.This setting varies depending on the power generation cell, the power generation electric circuit configuration, the cooling medium circuit configuration, the circulation pump characteristics, and the like, but serves as a guideline for realizing an optimal operating state. This is because the pump power rapidly increases to be 8 ° C or lower, and deterioration of power generation characteristics becomes significant at 18 ° C or higher. The optimal setting of this temperature difference is one of the most important factors in setting up the system configuration.
이상과 같은 설정 제어를 한 시스템에 있어서도 더 검토해야 할 과제가 있다. 그것은 예를 들면 냉각매체가 누설 등에 의해서 상실된 경우나, 사용자가 몇 칠에 걸쳐서 시스템을 사용하지 않은 경우에, 특히 여름철에 상기 태양광 전열 모듈의 발전 셀, 히트 싱트, 그 접합재 부분 등의 코어 부분의 온도가 상승하여, 예를 들면 접합부재의 수지의 내열 온도를 넘어 버린다는 현상이 발생하는 일이 있다. 청구항 7∼11에는 모듈의 내열성을 고려하여 상한의 허용온도를 규정하고, 모듈의 온도 상승을 저감시켜서 상한의 허용온도를 넘지 않기 위한 방책을 제시하고 있다. 종래부터 이 현상에 대응하기 위해서 모듈의 내부에 공기유로를 형성하고 이것을 개폐하는 방식이 검토되어 왔다.There is a problem to be further examined even in a system which has been subjected to the above setting control. For example, in the case where the cooling medium is lost due to leakage or the like, or when the user has not used the system for several days, the core part of the solar cell module, such as a power generation cell, a heat sink, and a joining part thereof, especially in summer. The temperature may increase, for example, the phenomenon that the heat resistance temperature of the resin of the joining member is exceeded may occur.
상기 공기유로에 외기를 통과시켜서 냉각하는 방법은 유효하지만 태풍, 폭우, 모래 섞인 먼지, 눈, 공기 중의 오물이 내부로 침입함에 의해서 내부가 오염되거나 곰팡이가 생기거나 벌레 등의 작은 생물이 자리잡고 사는 것을 어떻게 방지할 것인가가 중요하다. 따라서, 청구항 7에 제시한 바와 같이 공기유로의 출입구 부분에 이것을 방지하기 위한 루버 내지는 방충망이나 미로구조를 형성하는 것이 실용적이다. 공기유로를 미로구조로 하고 루버를 설치하여 폭우, 태풍시의 빗물의 침수를 방지하거나 방충망을 붙여서 벌레나 작은 생물의 침입을 방지한다.Cooling by passing the outside air through the air passage is effective, but the inside is contaminated by the invasion of typhoons, torrential rain, dust mixed with sand, snow, and air. How to prevent this is important. Therefore, as shown in
상기 공기유로에 옥외 공기를 유통시키기 위해서는 송풍기를 설치하는 방법과 자연 대류에 의한 방법이 있다. 어느 것으로 하더라도 통상의 운전시에는 냉각 효과가 작용하지 않고, 상한의 허용온도를 넘었을 때에 그 효과가 발휘될 수 있도록 하는 방법이 필요하다. 그 제어를 청구항 9에서는 바이메탈 서모로 검지하고서 공기유로의 개폐체(도어 등)를 직접 개폐하는 기술을 제시하고 있다. 극히 간단한 구조로 유효한 기능을 얻을 수 있다.In order to distribute outdoor air in the air passage, there are a method of installing a blower and a method of natural convection. In any case, there is a need for a method in which the cooling effect does not work during normal operation and the effect can be exerted when the upper limit allowable temperature is exceeded. In
태양광 전열 모듈을 실제로 설치할 경우에는 태양광의 조사를 효율좋게 받도록 남향으로 경사시킨다. 이 경우, 청구항 8에서는 송풍기를 설치하지 않고 자연 대류만으로 공기유로 내의 공기를 유동시켜서 냉각 효과를 얻을 수 있는 것을 제시하고 있다. 물론 청구항 10과 같이 1개의 모듈의 공기유로의 환기구에 1개 또는 2개 이상의 송풍기를 설치하는 것은 유효하다. 한편, 청구항 11에 제시한 바와 같이, 모듈 외부에 송풍기와 전동 모터를 수납한 환기 유닛을 설치하고 몇 개의 모듈의 각 공기유로와 연통시켜서 각각의 공기유로의 공기를 순환시켜서 냉각하는 방법도 실용적이다.In case of installing solar photovoltaic module, it is inclined southward to receive sunlight effectively. In this case, the claim 8 proposes that the cooling effect can be obtained by flowing the air in the air passage only by natural convection without installing a blower. Of course, it is effective to install one or two or more blowers in the ventilation opening of the air flow path of one module as in
상기한 바와 같이 공기유로에 공기를 유통시켜서 냉각하는 기능은 청구항 1∼청구항 6에 기제된 제어 내지는 기능에 추가하는 형태로 부여되는 것으로서 어디까지나 긴급시에 작동시키는 기능이다. 따라서, 당연히 축열 탱크의 축열설정온도에 대해서 상기한 냉각설정온도의 측이 낮은 온도이고, 상한의 허용온도는 축열설정온도보다 높은 온도로 설정된다.
As described above, the function of circulating and cooling the air in the air passage is given in the form of being added to the control or function described in
이상 설명한 바와 같이 간단한 방식, 구조의 기술시책에 의해서 발전 셀을 합리적으로 냉각하고 적정한 온도로 유지하여 발전 특성을 양호하게 유지할 수 있다. 이와 동시에, 상한의 허용온도를 결정하고 그 온도 이상으로 상승하는 것을 억제할 수 있기 때문에 높은 신뢰성을 유지할 수 있다. 그리고, 예를 들면 온열의 이용이 줄어들어서 잉여상태로 된 경우에서도 발전만의 운전을 안정하게 계속할 수 있는 것이다. 이들 효과에 의해서 경제적으로 우수한 높은 신뢰성의 태양광 전열 모듈 및 이것을 이용한 태양광 전열 이용 시스템의 실현에 공헌할 수 있는 것이다.
As described above, the power generation cell can be reasonably cooled and maintained at an appropriate temperature by a simple scheme and a technical measure of the structure, so that the power generation characteristics can be maintained well. At the same time, since the allowable temperature of the upper limit can be determined and the rise above the temperature can be suppressed, high reliability can be maintained. And, for example, even when the use of heat is reduced to become a surplus state, the operation of power generation only can be continued stably. These effects can contribute to the realization of a photovoltaic heat transfer module having a high economic efficiency and a solar heat transfer using system using the same.
도 1은 태양광 전열 이용 시스템의 전체 개요도
도 2는 6장의 태양광 전열 모듈을 지붕 위에 배치한 것을 나타내는 평면도
도 3은 지붕 위의 모듈의 설치 측면 구조도
도 4는 모듈의 단면 확대도
도 5는 모듈 내의 공기유로를 나타내는 도면
도 6은 모듈 평면 개략도1 is an overall schematic diagram of a solar electrothermal utilization system
2 is a plan view showing the arrangement of six solar heat transfer modules on a roof;
3 is an installation side structure diagram of the module on the roof
4 is an enlarged cross-sectional view of the module
5 shows an air flow path in a module
6 is a module plan schematic view
태양광 전열 이용 시스템을 가정용으로 설치한 경우의 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1은 시스템의 전체 개요를 나타낸다. 도 2는 6장의 태양광 전열 모듈을 지붕 위에 배치한 것을 나타내는 배치도이다. 도 3은 지붕 위에 1장의 모듈이 설치된 도면을 나타낸다. 시스템은 주로 6장의 태양광 전열 모듈(1)과, 출력 전력의 전력부하장치로서의 파워 컨트롤러(12)와, 보조 열원장치로서의 히트 펌프(10)와, 이용측 매체회로(6,7)와, 냉각매체 펌프(9)와, 냉각매체 유로 전환밸브(18)와, 온열 출력의 열부하장치인 축열 탱크(14)와, 최종 부하장치인 급탕 라인(16)과, 바닥난방장치(19)를 연결하여 구성되어 있다.An embodiment in the case where the solar electrothermal utilization system is installed for home use will be described in detail. 1 shows an overview of the system. Fig. 2 is a layout view showing the arrangement of six solar heat transfer modules on a roof. 3 shows a view in which one module is installed on a roof. The system is mainly composed of six solar
태양광은 낮 동안은 약 1KW/평방미터의 에너지 밀도로 모듈(1)의 표면 상에 조사된다. 모듈(1)의 발전 셀(2)의 전력변환효율은 13%이며, 따라서 130W/평방미터의 전력을 출력한다. 모듈(1)은 1.5평방미터의 것을 6장 사용하고 있기 때문에, 1시간당 130×1.5×6=1.17KWh가 파워 컨트롤러(12)로 출력되며, 내부 소비량 이상은 상용전원 라인(13)으로 역조류(逆潮流)되어 매전(賣電)된다.Sunlight is irradiated on the surface of the
한편, 매체회로(6,7)를 순환하는 냉각매체인 프로필렌글리콜 수용액(PG)이 발전 셀(2)의 배면에 있는 냉각기구를 구성하는 히트 싱크 평판(3)과 냉각 파이프(4)를 연통하여 발전 셀(2)을 냉각하면서 온열을 집열한다. 모듈(1)에 있어서의 열변환효율은 약 50%이다. 따라서, 온열은 500W/평방미터를 출력하며, 시스템 전체로서 상기한 바와 같은 계산식에 따라서 500×1.5×6=5.4KWh가 출력되어 축열 탱크(14)에 축열된다. 축열 탱크(14)에는 태양광 전열 모듈을 순환하여 집온(集溫)한 냉각매체인 프로필렌글리콜 수용액(PG)이 축열 탱크(14) 내의 저장탱크에 저장된 수돗물과 열교환하기 위한 열교환기가 수납되어 있으며, 수돗물은 온수로 되어 축열된다. 저장된 온수는 급탕 라인(16)에 의해서 급탕되어 소비되고, 상기 온열과 열교환된 바닥난방용 매체(부동액)가 바닥난방장치(19)를 순환하여 난방에 이용된다.On the other hand, an aqueous solution of propylene glycol (PG), which is a cooling medium circulating in the
펌프(9)에 의해서 순환되는 냉각매체(PG)는 태양광 전열 모듈(1)로부터 집열하면서 동시에 발전 셀(2)을 냉각한다. 이 때, 집열하여 온도가 약 10℃ 상승하도록 펌프(9)의 유량을 제어한다. 이 제어는 이용측 매체회로(6,7)에 부착된 냉각매체 온도센서를 판독하여 행해진다. 따라서, 수돗물과 같은 온도 25℃의 냉각매체는 35℃로 되어 태양광 전열 모듈(1)에서 유출되어 축열 탱크(14) 내의 수돗물을 약 34℃로 가열한다. 저장탱크 내의 수돗물은 그 상부가 최고 온도이고 그 하부가 최저 온도(즉 최초에는 수돗물의 초기 온도)의 상태로 저장된다. 그러나, 수돗물은 저장탱크의 하부에서 꺼내져서 냉각매체와 열교환된 후 저장탱크의 중간부로 되돌려지고, 이 때의 온도에 상응한 저장탱크 내의 온도 대역의 상하위치의 부분에 저장된다. 따라서, 운전 초기의 상태에서는 상기한 34℃로 가열되어 되돌려지는 온수는 최상부에 저장된다.The cooling medium PG circulated by the
이것을 계속하여 저장탱크 내 전체가 34℃에 도달한 후에 저장탱크의 하부에서 34℃의 수돗물이 꺼내져서 43℃ 정도로 가열되어 저장탱크에 되돌려진다. 이것을 반복하여 저장탱크 내의 수돗물이 축열설정온도로서 설정한 55℃에 도달한 때에 축열이 완료된다. 이 수돗물이 급탕에 사용되면, 새로운 수돗물이 저장탱크의 하부에 공급되기 때문에 저장탱크의 하부는 25℃ 정도의 수돗물로 채워지지만, 냉각매체와의 열교환이 계속됨으로써 저장탱크 내 전체가 55℃에 도달하도록 운전된다.After this, the whole storage tank reaches 34 degreeC, 34 degreeC tap water is taken out from the lower part of a storage tank, it heats about 43 degreeC, and is returned to a storage tank. This is repeated and the heat storage is completed when the tap water in the storage tank reaches 55 ° C set as the heat storage set temperature. When this tap water is used for hot water supply, since the new tap water is supplied to the lower part of the storage tank, the lower part of the storage tank is filled with tap water of about 25 ° C., but the whole inside of the storage tank reaches 55 ° C. as heat exchange with the cooling medium continues. To drive.
그 동안, 전환밸브(18)는 히트 펌프(10)를 경유하지 않는 바이패스회로 방향으로 냉각매체(PG)가 흐르도록 설정되어 있기 때문에, 냉각매체는 히트 펌프(10)에 의해서 냉각되어 있지 않다. 그러나, 냉각매체의 온도가 냉각설정온도(축열설정온도보다 약간 낮은 온도, 여기서는 50℃)를 넘은 때에는, 전환밸브(18)는 냉각매체가 히트 펌프(10)를 통과하는 방향으로 전환된다. 이 결과, 약 50℃의 냉각매체는 히트 펌프(10)의 열교환기에서 외부 공기에 의해서 40℃ 정도로 냉각된 후 태양광 전열 모듈(1)로 보내지고, 거기서 약 50℃로 가열되어 축열 탱크(14)로 되돌려진다.In the meantime, since the switching
그 동안, 태양광 전열 모듈(1)의 발전 셀(2)은 40∼50℃ 정도의 온도로 냉각된다. 이것에 의해서, 예를 들면 축열 탱크(14)의 온열이 사용되지 않아 온열 잉여상태에 있더라도, 발전 셀(2)은 고온으로 되지 않고 40∼50℃의 적정 온도로 냉각되면서 발전을 계속하는 것이 가능하게 되며, 연속적으로 운전을 계속할 수 있다. 또한, 난방이나 급탕에 온열이 소비되어 새로운 수돗물이 저장탱크에 공급되면, 냉각매체의 온도가 낮아짐으로써 히트 펌프에 의한 냉각이 정지된다. 이상의 결과, 태양광 전열 모듈에 의해서 발생한 전력과 온열은 항상 유효하게 이용된다.In the meantime, the
히트 펌프(10)에는 실외 공기와 열교환하는 열교환기와 송풍기가 수납되어 있다. 2열 파이프의 열교환기는 핀 튜브 열교환기로서 20개의 동관과 알루미늄 핀으로 구성되어 있다. 20개의 동관 중에서 6개에 냉각매체가 연통되어 있고 나머지 16개에 히트 펌프의 냉동 사이클 냉매가 연통되어 있다. 히트 펌프의 냉동 사이클은 비가 오는 날 등과 같이 태양광의 조사량이 부족하여 태양광 전열 모듈의 히트 싱크의 온도 상승이 불충분하고 또한 축열 탱크의 저장탱크 내의 온수의 온도가 낮아지게 되어 보조 열원으로서의 히트 펌프의 운전이 필요하다고 판단된 때에 작동한다. 고온으로 된 냉동 사이클 냉매는 히트 펌프 출력회로(8)를 통해서 축열 탱크(14)에 보내지고, 열교환기를 통해서 저장탱크 내의 수돗물을 가열한다. 이 때는 이용측 매체회로(7)에 있어서 냉각매체가 히트 펌프(10)를 바이패스하도록 전환밸브(18)가 설정된다.The
도 2는 지붕(25) 위에 설치된 태양광 전열 이용 시스템의 6장의 태양광 전열 모듈로 이루어지는 모듈 유닛을 나타내고 있다. 모듈 유닛은 6장의 태양광 전열 모듈을 시리즈로 연결하여 회로 구성되어 있다. 통상 6장마다 1회로로 하기 때문에, 만일 12장의 시스템이라면 2회로가 된다. 또, 가정용으로서는, 전체 시스템이 1.5평방미터의 모듈 5장을 이용한 시스템은 급탕만을 하는 경우에 채용되고, 10장 이상을 이용한 시스템은 급탕과 난방(및 경우에 따라서는 냉방도)을 하는 경우에 채용된다. 6∼9장은 한랭지라면 급탕만, 온난지에서 소규모 주택이라면 급탕과 난방도 가능하다. 난방을 할 경우에는 모듈의 설치 경사각도를 남향으로 북위 위도의 수치 이상으로 경사시켜서 설치하지만, 도 2의 사례는 모듈 6장으로 급탕과 난방을 하기 위해서 겨울에 수광량이 충분히 얻어지도록 북위 위도의 수치 이상의 경사각도, 즉 본 사례인 일본 동경지구라면 북위 35도이기 때문에, 경사각도는 35도 이상의 각도로 설치하는 것이 바람직하다. 한랭지라면, 급탕만이라도 동계에 그 집열량을 확보하기 위해서 경사각도는 북위 위도 이상 경사시키는 것이 바람직하다.FIG. 2 shows a module unit consisting of six solar heat transfer modules of a solar heat transfer use system installed on the
태양광 전열 모듈에는 금속재료 이외에 접합용 수지재료나 수지 기판이나 유기재료 발전 셀을 이용하는 일이 있다. 따라서, 장기간에 걸친 내열 온도를 명확하게 설정할 필요가 있으며, 일반적인 내열 유기재료에서는 110℃ 전후의 온도로 설정된다. 본 사례에서도 보호 필름, 발전 셀, 히트 싱크, 냉각기구와의 사이에 핫멜트 접합수지(EVA)를 이용하고 있기 때문에, 내열 온도는 110℃로 설정하고 있다. 그러나, 패널 설치시에 냉각매체를 봉입하기 전이나, 장시간 이용되지 않고 방치되거나, 어떤 문제에 의해 냉각매체가 누출되거나 한 경우에는 이것들의 온도가 110℃를 넘는 일이 있으며, 이 경우에는 어떠한 긴급 냉각대책을 도입하지 않으면 EVA 수지의 열화에 의한 변색이나 광투과율의 저감 등의 문제 발생이 상정된다.The solar heat transfer module may use a resin material for joining, a resin substrate, or an organic material power generation cell in addition to a metal material. Therefore, it is necessary to clearly set the heat-resistant temperature over a long period of time, and in general heat-resistant organic materials, it is set to the temperature around 110 degreeC. In this example, since the hot-melt bonding resin (EVA) is used between the protective film, the power generation cell, the heat sink, and the cooling mechanism, the heat resistance temperature is set to 110 ° C. However, if the cooling medium is left unused for a long time or the cooling medium leaks due to a problem when the panel is installed, the temperature may exceed 110 ° C. In this case, any emergency If no cooling measures are introduced, problems such as discoloration due to deterioration of the EVA resin and reduction of light transmittance are assumed.
각 태양광 전열 모듈(1)의 내부에는 냉각용 공기유로가 형성되는데, 본 사례에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 상부의 단열 공기층(21) 그 자체를 공기유로로서 이용하고 있다. 이것과는 달리 발포 수지층(22)과 냉각관 커버(33)의 사이에 공기유로가 되는 공간을 형성하고, 이곳에 냉각 공기를 흘려 보내서 히트 싱크를 냉각하여도 좋다. 냉각 공기를 송풍하는 방법은 3종류로 대별된다.A cooling air flow path is formed inside each of the solar
첫번째 방법은 도 3의 설치 측면 구조도에 나타낸 바와 같이 지붕 위에 경사지게 설치되기 때문에 상기 공기유로를 대기와 개폐시키면, 발전 셀(2)과 히트 싱크 평판(3)이 고온(50∼80℃)이기 때문에 자연 대류에 의한 냉각 공기를 순환시킬 수 있다.Since the first method is installed inclined on the roof as shown in the installation side structure diagram of FIG. 3, when the air flow path is opened and closed with the atmosphere, the
두번째 방법은 각 태양광 전열 모듈(1) 내에 송풍기와 전동기를 설치하여 송풍하는 방법이다.The second method is to install and blow a blower and an electric motor in each solar heat transfer module (1).
세번째 방법은 도 2에 나타낸 바와 같이 각 모듈의 공기유로는 환기 통풍로(103)를 통해서 환기 팬 유닛(102)에 연결되어 있다. 발전 셀(2) 내지는 히트 싱크 평판(3)의 온도가 상기한 내열 온도에 가까워졌을 때에 환기 팬 유닛(102) 내의 송풍기가 작동하여 환기 냉각을 한다. 이 환기 냉각을 하도록 설정한 온도를 안전온도라 하며, 내열 온도보다 낮게 설정한다. 본 사례에서는 85℃로 설정하고 있다. 그리고, 각 모듈의 코어부분의 온도는 85℃ 이하로 유지되기 때문에, 모듈의 모든 재료의 열에 의한 열화가 방지된다. 이 방식에서는 1개의 모듈마다 냉각 팬을 설치하는 방식에 비해서 송풍기와 전동기의 사용개수를 감소시킬 수 있다는 비용면, 품질면의 우위성이 있으며, 설치 공사성의 악화를 커버하고 있다고 생각된다.In the third method, as shown in FIG. 2, the air flow path of each module is connected to the
도 3에 지붕 위의 모듈설치 측면 구조를 나타내고 있다. 본 사례는 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 온열이 급탕과 난방에 이용되는 것으로, 설치지역은 일본 동경(북위 35도)의 사례이다. 모듈의 설치각도는 40도의 지붕 구배에 맞추고 있으며, 난방을 하는 동계에 태양광을 보다 많이 얻을 수 있는 각도로 되어 있다. 만일 온난지에서 난방은 하지 않고 냉방을 할 경우에는, 설치각도는 35도보다 작은 각도로 설치(예를 들면, 20도 정도)하여 하절기에 태양광으로부터 많은 에너지를 얻을 수 있도록 한다.3 shows a module mounting side structure on the roof. In this case, as shown in FIG. 1, heat is used for hot water supply and heating, and the installation area is an example of Tokyo (35 degrees north latitude) in Japan. The installation angle of the module is matched to the roof gradient of 40 degrees and the angle to obtain more sunlight during the winter season is heating. If cooling without heating in a warm place, the installation angle is set at an angle of less than 35 degrees (for example, about 20 degrees) so that a lot of energy can be obtained from sunlight in the summer.
도 3에서는 냉각 파이프(4)가 수평이 되도록 배치되어 있다. 상기한 사례와는 다르지만 모듈의 설치각도를 지붕의 경사보다 크게 할 경우에는 지붕면에서 떨어져서 모듈이 설치되는 배면의 공간 치수를 최소로 하기 위해서 모듈의 외형 치수를 가로측이 긴 형상으로 하는 방법이 채용된다(도 2 참조). 이 경우는 도 3과 같은 수평의 냉각 파이프를 전체 길이에 걸쳐서 설치하는 것이 아니라, 세로방향으로 배치하는 것이 바람직하다. 이것은 냉각 파이프의 직선부분의 길이를 짧게 하여, 냉각 파이프의 재료인 선팽창 계수가 큰 동관과 히트 파이프 및 발전 셀의 재료인 선팽창 계수가 작은 재료와의 반복적인 온도변화에 의한 팽창 변형과 이것에 의한 스트레스로부터 발생하는 접합부의 박리 등의 불량을 적게 하기 위해서이다.In FIG. 3, the
도 4는 모듈의 단면 확대도를 나타낸다. 발전 셀(2)은 유기재료 박막 등의 재료를 이용하는 일이 있어 내열성에 주의가 필요하지만, 본 사례는 실리콘 결정의 박판이다. 따라서, 내열성은 150℃ 정도는 충분히 견딜 수 있지만, 이 결정 셀의 사이를 전기회로를 구성하도록 연결하고 있는 동판 리본(도 4에서는 파상의 선으로 나타낸다)에는 셀과 히트 싱크 평판(3)의 사이의 열변형을 흡수할 수 있는 완화부가 있는 형상이 채용된다. 유리제의 상면 유리판(20), 철판 베이스의 히트 싱크 평판(3), 동관인 냉각 파이프(4), 철판 베이스의 냉각관 커버 등의 무기재료는 모듈의 사용범위의 온도에서는 재료적인 문제는 없다.4 shows an enlarged cross-sectional view of the module. The
그러나, 각 부재를 접합하고 있는 수지(31,32,37,38)는 EVA(에틸렌비닐 공중합체)를 이용하고 있다. 접합시에는 150℃ 정도로 가열하고 경화시켜서 전체를 접합하여 형성한다. 사용 운전시에 장기간 120℃ 이상의 고온에 노출되면 열화에 의해서 균열, 경화, 변색, 기포 발생 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 발포 수지층(22)은 내열성의 발포폴리에티렌을 이용하고 있지만, 수지이기 때문에 상기한 바와 마찬가지로 내열성의 우려가 있다.However, resin (31, 32, 37, 38) which joins each member uses EVA (ethylene vinyl copolymer). At the time of joining, it heats and hardens about 150 degreeC, and joins and forms the whole. When exposed to high temperatures of 120 ° C. or higher for long periods of operation, there is a possibility that problems such as cracking, hardening, discoloration, and bubble generation may occur due to deterioration. Although the foamed
이들 수지의 내열성을 고려하여 상술한 바와 같이 모듈로서의 내열성의 상한의 허용온도를 설정할 필요가 있으며, 본 사례에서는 이것을 100℃로 설정하고 있다. 따라서, 청구항 11 및 상기한 바와 같은 방법에 의해서 상한의 허용온도인 100℃에서 환기 팬 유닛(102)에 설치한 냉각 팬이 작동하여 100℃ 이하로 설정된 안전온도인 85℃까지 냉각하여 재료의 열화를 방지하고 있다. EVA와 내열 발포폴리에티렌은 그 실사용 내열성이 충분하여 상기 작동에 견딜 수 있도록 선정되어 있다.In consideration of the heat resistance of these resins, it is necessary to set the allowable temperature of the upper limit of the heat resistance as a module as described above. In this example, this is set to 100 ° C. Therefore, the cooling fan installed in the
도 5에는 공기유로로서의 단열 공기층(21)의 구성을 나타내고 있다. 이 공기유로의 출구부분에 개폐체(34)가 설치되며, 이 부분의 온도가 상한의 허용온도 100℃보다 약간 낮은 온도인 95℃에 도달한 때에 기계적으로 개방되고, 안전온도인 85℃에서 폐쇄되도록 바이메탈 서모에 의해서 작동시킨다. 개폐체(34)의 하류인 공기유로의 출구부에는 빗물막이용 방충망을 붙인 루버(36)가 부착되어 있다. 이 출구부는, 상기 루버(36)가 하측으로 향하여 있고 개폐체(34)를 사이에 두고 공기유로인 단열 공기층(21)과는 직각 구조로 되어 있어 미로구조를 구성하고 있다. 이 미로구조와 루버가 태풍이 올 때에 빗물이 발전 셀(2) 부분으로 침입하는 것을 방지하는 구조로 되어 있다. 발전 셀의 상면은 차폐 필름(30)이 붙여져 있기 때문에 미소한 빗물, 오염 가스 등으로부터 셀을 방지하는 구조로 되어 있다.5, the structure of the heat
도 6에 모듈 내의 냉각 파이프(4)의 평면구조를 나타낸다. 냉각 파이프는 70mm의 피치로 사행형상으로 또한 열팽창 변형을 고려하여 모듈의 짧은 변(邊)에 수용되는 짧은 길이로 절곡되어 있으며, 파이프의 단면은 도 4에 나타낸 바와 같이 D자 형상을 이루며, 그 평탄부가 히트 싱크 평판(3)에 맞닿는 방향으로 향하여 있다. 냉각관 커버(33)와 냉각 파이프(4)의 평탄면은 그 평탄면이 일치되도록 가공하여 조립되어 있으며, 히트 싱크 평판(3)과 평면끼리가 맞닿도록 되어 있다. 개폐체(34)는 도면에 나타낸 바와 같이 출입구 2개소에 설치하는 것으로 되어 있으나, 일측에는 개폐체(34)를 형성하고 타측에는 개방상태로 하는 것도 실용적으로는 채용 가능하다. 지금까지 서술하여 온 사례에서 설정한 온도를 다시 체크하여 보면, 내열 온도 110℃, 상한의 허용온도 100℃, 안전온도 85℃, 축열설정온도 60℃, 냉각설정온도 50℃로 되어 있다.
6 shows a planar structure of the
태양광 전열 이용 시스템에 있어서, 온열을 축열하고, 한편 이것이 과잉일 때에 방열시키는 방법, 온열을 수집하는 냉각매체의 제어방법, 시스템의 이상으로 온도 상승한 경우의 모듈의 과열을 방지하는 방법을 명확하게 하였다. 이 결과, 본 시스템을 상품으로서 완성시키는 것을 가능하게 하기 위한 중요한 설계, 상품 구상의 책정을 가능하게 하였다. 또, 차세대에 널리 보급할 수 있는 가능성이 있는 상기 시스템의 실현을 위해서 크게 공헌할 수 있다.
In the solar electrothermal utilization system, it is clear how to heat up heat while radiating heat when it is excessive, a method of controlling a cooling medium to collect heat, and a method of preventing overheating of a module when the temperature rises due to abnormality of the system. It was. As a result, it was possible to devise an important design and product design to enable the system to be completed as a product. In addition, the present invention can greatly contribute to the realization of the above system which can be widely used in the next generation.
1 - 태양광 전열 모듈 2 - 발전 셀
3 - 히트 싱크 평판 4 - 냉각 파이프
5 - 접속밸브 6 - 이용측 매체회로
7 - 이용측 매체회로 8 - 히트 펌프 출력회로
9 - 냉각매체 펌프 10 - 히트 펌프
11 - 출력측 전기회로 12 - 파워 컨트롤러
13 - 상용전원 라인 14 - 축열 탱크
15 - 수돗물 공급관 16 - 급탕 라인
17 - 난방용 출력회로 18 - 전환밸브
19 - 바닥난방장치 20 - 모듈 상면 유리판
21 - 단열 공기층 22 - 발포 수지층
23 - 모듈 틀체 24 - 모듈 고정구
25 - 지붕 30 - 차폐 필름
31 - 상측 접합수지 32 - 하측 접합수지
33 - 냉각관 커버 34 - 개폐체
35 - 냉각 공기 36 - 방충망과 루버
37 - 파이프 상측 접합수지 38 - 파이프 하측 접합수지
102 - 환기 팬 유닛 103 - 환기 통풍로1-Solar Cell Module 2-Power Cell
3-heat sink plate 4-cooling pipe
5-Connection valve 6-Media circuit on the use side
7-Media circuit on the use side 8-Heat pump output circuit
9-cooling medium pump 10-heat pump
11-output circuit 12-power controller
13-Commercial Power Line 14-Heat Storage Tank
15-Tap water supply line 16-Hot water supply line
17-Heating Output Circuit 18-Switching Valve
19-Floor heating system 20-Module glass top
21-Thermal insulation layer 22-Foamed resin layer
23-module frame 24-module fixture
25-roof 30-shielding film
31-Upper bonded resin 32-Lower bonded resin
33-Cooling tube cover 34-Switchgear
35-cooling air 36-screen and louver
37-Pipe joints on the upper pipe 38-Pipe joints on the lower pipe
102-Ventilation Fan Unit 103-Ventilation Vent
Claims (11)
상기 이용측 매체회로 내에 있어서 상기 냉각매체가 상기 열부하장치에서 상기 냉각기구로 되돌아가는 도중에 상기 냉각매체를 외기와 열교환시키기 위한 공기 열교환기를 설치하고, 시스템이 운전중일 때에는 항상 내지는 외기 온도가 상기 냉각기구로 되돌아가는 도중의 상기 냉각매체의 온도보다 낮을 때에 열교환시키는 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템.
The upper surface of the plate-shaped photovoltaic module that receives sunlight from the top surface is made of resin or glass having a solar permeability, and an air layer of sealing is disposed on the top surface of the plate-shaped module and its bottom surface to form an upper heat insulating layer. A lower heat insulating layer using a heat insulating material or an air layer is disposed at a bottom of the cooling medium, and a cooling medium therein is used to cool the solar cell on the lower surface of the solar cell assembly and the solar cell assembly between the upper heat insulating layer and the lower heat insulating layer. The solar cell module having the cooling mechanism formed by communicating with the solar cell assembly is generated as the solar cell assembly, and the solar cell module is used to collect the cooling medium in the cooling mechanism. Use of a power load device on the output side of the cooling medium in the middle of the electrical circuit on the output side of the solar cell In the solar heat system using a heat storage tank is installed as a heat load device using the heat medium during the course of the circuit, to supply both power and heat,
An air heat exchanger is installed in the medium circuit of the use side to exchange heat between the cooling medium and the outside air while the cooling medium is returned from the heat load device to the cooling mechanism. When the system is in operation, the air temperature is always returned to the cooling mechanism. A heat transfer system for use, characterized in that the heat exchange when the temperature is lower than the temperature of the cooling medium on the way.
상기 이용측 매체회로 내에 있어서 상기 냉각매체가 상기 열부하장치에서 상기 냉각기구로 되돌아가는 도중에 상기 냉각매체를 외기로 냉각시키기 위한 공기 열교환기를 설치하고, 상기 냉각매체의 온도가 상기 축열 탱크의 축열설정온도와 상기 축열설정온도보다 20℃ 저온인 온도의 사이에서 설정한 냉각설정온도 이상의 온도일 때에 열교환시켜서 상기 냉각매체를 냉각시켜 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템.
The upper surface of the plate-shaped photovoltaic module that receives sunlight from the top surface is made of resin or glass having a solar permeability, and an air layer of sealing is disposed on the top surface of the plate-shaped module and its bottom surface to form an upper heat insulating layer. A lower heat insulating layer using a heat insulating material or an air layer is disposed at a bottom of the cooling medium, and a cooling medium therein is used to cool the solar cell on the lower surface of the solar cell assembly and the solar cell assembly between the upper heat insulating layer and the lower heat insulating layer. The solar cell module having the cooling mechanism formed by communicating with the solar cell assembly is generated as the solar cell assembly, and the solar cell module is used to collect the cooling medium in the cooling mechanism. Use of a power load device on the output side of the cooling medium in the middle of the electrical circuit on the output side of the solar cell In the solar heat system using a heat storage tank is installed as a heat load device using the heat medium during the course of the circuit, to supply both power and heat,
An air heat exchanger for cooling the cooling medium to outside air is installed in the medium circuit of the use side while the cooling medium is returned from the heat load device to the cooling mechanism, and the temperature of the cooling medium is equal to the heat storage set temperature of the heat storage tank. And controlling the temperature by cooling the cooling medium by exchanging heat at a temperature equal to or higher than a cooling set temperature set between a temperature lower than the heat storage set temperature by 20 ° C.
상기 태양광 전열 이용 시스템을, 상기 태양광 전열 모듈과 병렬로 된 열원장치로서 외기 열원 전동 히트 펌프장치를 설치하고, 상기 태양광 전열 모듈의 출력 온열의 열량이 불충분한 때 등 추가의 열원이 필요한 때에 작동시켜서 상기 열부하장치에 온열을 공급하도록 구성한 시스템으로 하고,
상기 공기 열교환기를 상기 외기 열원 전동 히트 펌프장치의 외기 열원 열교환기와 일체로 내지는 상기 열교환기용 송풍기를 겸용하여 이용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템.
The method according to claim 1 or 2,
An external heat source electric heat pump device is installed as a heat source device in parallel with the solar heat transfer module, and an additional heat source is required, such as when the heat quantity of output heat of the solar heat transfer module is insufficient. The system is configured to supply heat to the thermal load device by
And the air heat exchanger is configured so that the air heat exchanger can be used in combination with the outside heat source heat exchanger of the outside heat source electric heat pump device or the blower for the heat exchanger.
상기 축열 탱크에 축열된 온열을 급탕과 난방에 사용하는 시스템에서는, 상기 냉각설정온도를 상기 축열설정온도와 상기 축열설정온도보다 20℃ 저온인 온도의 사이에서 설정함과 아울러, 상기 태양광 모듈을 그 모듈 평면이 상기 시스템이 설치되는 위치의 위도의 수치 이상의 남북방향의 경사각도를 갖고서 남쪽 방향을 향하여 하측으로 경사시켜서 설치한 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템.
The method according to claim 1 or 2,
In a system using hot heat stored in the heat storage tank for hot water supply and heating, the cooling set temperature is set between the heat storage set temperature and a temperature 20 ° C lower than the heat storage set temperature, and the solar module is And the module plane is inclined downward toward the south direction with an inclination angle in the north-south direction equal to or greater than the latitude value of the position where the system is installed.
상기 축열 탱크에 축열된 온열을 급탕과 냉방에 사용하는 시스템에서는, 상기 냉각설정온도를 상기 축열설정온도와 상기 축열설정온도보다 20℃ 저온인 온도의 사이에서 설정함과 아울러, 상기 태양광 모듈을 그 모듈 평면이 상기 시스템이 설치되는 위치의 위도의 수치 이하의 남북방향의 경사각도를 갖고서 남쪽 방향을 향하여 하측으로 경사시켜서 설치한 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템.
The method according to claim 1 or 2,
In a system using hot heat stored in the heat storage tank for hot water supply and cooling, the cooling set temperature is set between the heat storage set temperature and a temperature 20 ° C lower than the heat storage set temperature, and the solar module is And the module plane is inclined downward toward the south direction with an inclination angle in the north-south direction less than or equal to the latitude value of the position where the system is installed.
상기 이용측 매체회로에 상기 열부하장치로서 열교환기 내지는 축열 탱크를 설치하고, 상기 냉각매체의 태양광 전열 모듈의 출입구 간의 온도 상승치가 8∼18℃의 범위에서 설정한 온도 상승치 이하가 되도록 상기 냉각매체의 유량을 조정하기 위해서 상기 냉각매체의 순환펌프 내지는 그 외의 유량제어기구를 제어한 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템.
The upper surface of the plate-shaped photovoltaic module that receives sunlight from the top surface is made of resin or glass having a solar permeability, and an air layer of sealing is disposed on the top surface of the plate-shaped module and its bottom surface to form an upper heat insulating layer. A lower heat insulating layer using a heat insulating material or an air layer is disposed at a bottom of the cooling medium, and a cooling medium therein is used to cool the solar cell on the lower surface of the solar cell assembly and the solar cell assembly between the upper heat insulating layer and the lower heat insulating layer. The solar cell module having the cooling mechanism formed by communicating with the solar cell assembly is generated as the solar cell assembly, and the solar cell module is used to collect the cooling medium in the cooling mechanism. Use of a power load device on the output side of the cooling medium in the middle of the electrical circuit on the output side of the solar cell In the solar heat system using a heat load to install the apparatus using the heat medium during the course of the circuit, to supply both power and heat,
A heat exchanger or a heat storage tank is installed as the heat load device in the medium circuit of the use side, and the cooling medium so that the temperature rise value between the entrances and exits of the solar heat transfer module of the cooling medium is equal to or less than the temperature rise value set in the range of 8 to 18 ° C. And a flow control mechanism or other flow control mechanism of the cooling medium to control the flow rate of the solar cell.
태양전지 셀 조립물과 냉각기구 간의 접합을 위해서 열응답성의 접합 수지재를 이용하고,
상부 단열층 내의 공기층 내지는 및 하부 단열층 내에 공기유로를 형성하되 상기 공기유로 내의 공기를 태양광 전열 모듈의 외부의 공간으로 연통시키기 위해서 2개의 출입 환기구를 형성하고, 상기 환기구 중 적어도 1개에 개폐체를 설치하되 필요에 따라서 상기 환기구를 개폐하도록 구성하여 상기 공기유로 내의 통풍을 제어하고, 또한 상기 2개 환기구 내지는 상기 환기구에 가까운 상기 공기유로의 부분을 미로구조로 하거나 내지는 및 루버를 부착하거나 내지는 및 방충망을 부착하는 등 하여 외부로부터의 빗물막이 또는 방충구조로 한 것을 특징으로 하는 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 태양광 전열 이용 시스템에 이용된 태양광 전열 모듈.
In the solar heat transfer module,
For the bonding between the solar cell assembly and the cooling mechanism, using a heat-responsive bonding resin material,
An air flow path is formed in the air insulation layer in the upper insulation layer and in the lower insulation layer, and two entrance and ventilation openings are formed to communicate air in the air passage to the space outside of the solar heat transfer module, and at least one of the ventilation openings is provided with an opening and closing body. It is installed, but configured to open and close the ventilation openings as necessary to control the ventilation in the air flow path, and also to the labyrinth structure or to attach the louver to the two ventilation openings or the portion of the air flow path close to the ventilation openings The solar heat transfer module used in the solar heat transfer using system according to any one of claims 1, 2, or 6, wherein the rainwater barrier or the insect repellent structure from the outside is attached to each other.
발전 셀의 온도 내지는 상기 접합 수지재의 온도를 대표하는 부위의 온도가 상기 접합 수지재의 기능이 장기적으로 유지될 수 있는 최고 온도 이하로 정해진 일정한 상한의 허용온도 이상인 것을 검지하고서 상기 개폐체를 개방하여 상기 단열층 내를 외부에 연통시켜 자연 대류에 의해 통풍시키고, 상기 상한의 허용온도보다 낮고 또한 축열설정온도보다 높게 설정한 안전온도 이하인 것을 검지하고서 상기 개폐체를 폐지하여 자연 통풍을 정지시킴에 의해서 상기 발전 셀과 상기 접합 수지재의 온도를 제어시킨 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템에 이용된 태양광 전열 모듈.
The method according to claim 7,
The opening and closing body is opened by detecting that the temperature of the power generation cell or the temperature representing the temperature of the bonding resin material is equal to or higher than the allowable temperature of a certain upper limit determined to be equal to or less than the maximum temperature at which the function of the bonding resin material can be maintained for a long time. The electric power is generated by communicating with the outside to ventilate by natural convection, and detecting the temperature below a safety temperature set below the upper limit allowable temperature and higher than the heat storage set temperature, and closing the switch to stop natural ventilation. A solar heat transfer module used in a solar heat transfer using system characterized by controlling the temperature of a cell and said bonding resin material.
온도 검지형 금속재, 통칭 바이메탈 서모를 이용하여 직접 상기 개폐체를 개폐시키는 것을 특징으로 하는 태양광 전열 이용 시스템에 이용된 태양광 전열 모듈.
The method according to claim 8,
A photovoltaic heat transfer module used in a photovoltaic heat transfer system using a temperature sensing metal material, commonly known as a bimetal thermostat, to directly open and close the switch.
태양전지 셀 조립물과 냉각기구 간의 접합을 위해서 열응답성의 접합 수지재를 이용하고, 상부 단열층 내의 공기층 내지는 및 하부 단열층 내에 공기유로를 형성하되 상기 공기유로 내의 공기를 태양광 전열 모듈의 외부의 공간으로 연통시키기 위해서 2개의 출입 환기구를 형성하고, 상기 공기유로 내 내지는 상기 환기구 근방에 전동모터로 구동되는 소형 환기 팬을 설치하여 상기 공기유로 내에 공기를 순환시키고, 상기 소형 환기 팬을 발전 셀의 온도 내지는 상기 접합 수지재의 온도를 대표하는 부위의 온도가 상기 접합 수지재의 기능이 장기적으로 유지될 수 있는 최고 온도 이하로 정해진 일정한 상한의 허용온도 이상에서 작동시켜서 통풍시키고, 상기 상한의 허용온도보다 낮고 또한 축열설정온도보다 높게 설정한 안전온도 이하인 것을 검지하고서 통풍을 폐지시킴에 의해서 상기 발전 셀과 상기 접합 수지재의 온도를 제어시킨 것을 특징으로 하는 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 태양광 전열 이용 시스템에 이용된 태양광 전열 모듈.
In the solar heat transfer module,
A thermally responsive bonding resin material is used to bond the solar cell assembly and the cooling mechanism, and an air flow path is formed in the air layer in the upper heat insulating layer and the lower heat insulating layer, and the air in the air flow path is formed outside the solar heat transfer module. In order to communicate with each other, two access vents are formed, and a small ventilation fan driven by an electric motor is installed in the air passage or near the ventilation opening to circulate air in the air passage, and the small ventilation fan is connected to the temperature of the power generation cell. Or ventilated by operating above a certain upper limit of the allowable temperature, which is set at a temperature representative of the temperature of the bonding resin material to be below a maximum temperature at which the function of the bonding resin material can be maintained for a long time, and lower than the allowable temperature of the upper limit. Detects below the safety temperature set higher than the heat storage set temperature The solar heat transfer module used in the power generation cell, and solar heat utilization system according to any one of claims 1, claim 2 or 6, characterized in that that control the temperature material the bonding resin by Sikkim abolish report ventilation.
상기 환기구에 연결하여 상기 태양광 전열 모듈의 외부로 연장시킨 환기 통풍로를 설치하여 상기 태양광 전열 모듈의 외부에 설치한 환기 팬 유닛에 접속시키되, 적어도 2대 이상의 상기 태양광 전열 모듈을 1개의 환기 팬 유닛에 의해서 각각 상기 공기유로의 공기를 순환시키고, 상기 환기 팬을 발전 셀의 온도 내지는 상기 접합 수지재의 온도를 대표하는 부위의 온도가 상기 접합 수지재의 기능이 장기적으로 유지될 수 있는 최고 온도 이하로 정해진 일정한 상한의 허용온도 이상에서 작동시켜서 통풍시키고, 상기 상한의 허용온도보다 낮고 또한 축열설정온도보다 높게 설정한 안전온도 이하인 것을 검지하고서 통풍을 폐지시킴에 의해서 상기 발전 셀과 상기 접합 수지재의 온도를 제어시킨 것을 특징으로 하는 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 태양광 전열 이용 시스템에 이용된 태양광 전열 모듈.A thermally responsive bonding resin material is used to bond the solar cell assembly and the cooling mechanism, and an air flow path is formed in the air layer in the upper heat insulating layer and the lower heat insulating layer, and the air in the air flow path is formed outside the solar heat transfer module. In the photovoltaic heat transfer system using a plurality of solar heat transfer modules formed with two access vents in order to communicate with each other,
A ventilation ventilation path extending to the outside of the solar heat module by connecting to the ventilation port is connected to a ventilation fan unit installed on the outside of the solar heat module, wherein at least two or more of the solar heat module The ventilation fan unit circulates air to the air flow path, respectively, and the temperature of a portion representing the temperature of the power generation cell or the temperature of the bonding resin material in the ventilation fan is the maximum temperature at which the function of the bonding resin material can be maintained for a long time. By operating above the allowable temperature of a certain upper limit specified below to ventilate and detecting ventilation below a safe temperature set below the allowable temperature of the upper limit and higher than the heat storage set temperature, the ventilation of the power generation cell and the bonding resin material is prevented. Claim 1, 2 or 6 characterized by controlling the temperature The heat transfer module used in the photovoltaic solar heat utilization system according to a further slow.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101231137B1 (en) * | 2012-07-19 | 2013-02-07 | 주식회사 금강이엔지 | Cooling apparatus of solar cell module |
| KR20160067650A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 합자회사 주안에너지 | Heating, cooling and cleaning apparatus for photovoltaic panel using geothermal and the method thereof |
| CN110094813A (en) * | 2019-05-28 | 2019-08-06 | 浙江工业大学 | A kind of type variable solar air purification device |
| KR20220079239A (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-13 | 주식회사 한국니코 | Photovoltaic device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101493420B1 (en) | 2013-04-12 | 2015-02-16 | 전북대학교산학협력단 | Door lock |
| CN106712712B (en) * | 2016-12-09 | 2018-01-02 | 中国科学院广州能源研究所 | A kind of photovoltaic thermoelectricity integrated comprehensive TRT |
| CN113915778B (en) * | 2020-03-09 | 2023-11-03 | 山东省产品质量检验研究院 | Automatic regulation and circulation driving method for solar heat conducting medium |
-
2009
- 2009-09-07 JP JP2009205420A patent/JP2011058645A/en active Pending
-
2010
- 2010-09-06 KR KR1020100087021A patent/KR20110026394A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101231137B1 (en) * | 2012-07-19 | 2013-02-07 | 주식회사 금강이엔지 | Cooling apparatus of solar cell module |
| KR20160067650A (en) * | 2014-12-04 | 2016-06-14 | 합자회사 주안에너지 | Heating, cooling and cleaning apparatus for photovoltaic panel using geothermal and the method thereof |
| CN110094813A (en) * | 2019-05-28 | 2019-08-06 | 浙江工业大学 | A kind of type variable solar air purification device |
| KR20220079239A (en) * | 2020-12-04 | 2022-06-13 | 주식회사 한국니코 | Photovoltaic device |
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