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태양광 모듈 및 이를 이용한 에너지 자립형 신선 외기 난방시스템

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2016-04-04 (월) 09:47 조회 : 2023

 

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본 발명은 태양광 모듈 및 이를 이용한 외기 난방시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 태양에너지를 이용한 외기 난방시스템 외벽으로부터 일정간격 이격되도록 설치되는 집열판 집열판의 일측에 설치되어 태양광으로부터 전기를 생성하는 태양광 모듈 외벽과 집열판 사이의 이격공간의 공기를 실내로 유입하기 위한 것으로, 외벽의 상단에 형성되는 유입구 및 유입구에 설치되고 태양광 모듈에 연결되는 송풍팬을 구비한다. 이때, 태양광 모듈은 광전지층과 절연층 사이에 개재되며, 마루와 골을 갖도록 굴곡진 형태의 격벽 부재에 의해서 두 개 이상의 냉각배관으로 구분될 수 있다.


기술분야


본 발명은 태양광 모듈 및 이를 이용한 에너지 자립형 신선 외기 난방시스템에 관한 것으로, 냉각 시스템을 개선하여 효율을 높인 태양광 모듈과 이를 포함하는 신선 외기 난방시스템에 관한 것이다.


배경기술


태양열 에너지는 무공해, 무소음, 무한에 가까운 에너지 자원이라는 특성으로, 주요 대체 에너지원의 하나이다.
특히 태양열에너지는 화석연료의 사용을 자제하려는 규제와 추세로 인해서 이용이 늘어나고 있다.
이러한 태양열 에너지를 이용하는 것의 일환으로, 광자와의 충돌시에 전자를 방출하는 특수한 반도체, 예를 들어 태양 규소, 황화 아연(ZnS) 또는 비소화 갈륨(GaAs)이 사용하여 제작하는 태양 전지가 있다.
그리고 태양광 전지의 효율은 입사광의 양및 광전지층에 배열되는 광전지의 온도에 매우 의존한다.
즉, 광전지의 온도가 높을수록 태양광 전지의 효율은 저하된다. 따라서 태양 전지가 고온으로 상승하는 것을 방지하기 위해서 냉각수단을 갖는 태양 전지 모듈에 대한 선행기술들은 제안된 바 있다.
하지만 대부분의 선행기술들은 단일의 냉각제를 이용하며, 냉각제의 유로를 위한 냉각관의 설치가 복잡한 구조를 갖는다.
그리고 태양열을 이용하는 방법으로 대한민국 특허출원 제2002-28178호는 양측의 금속판 사이에 우레탄 용액 또는 발포수지를 주입시켜 경화시킨 샌드위치 패널을 이용한 태양열 이용방법을 제시하고 있다.
이러한 샌드위치 패널을 이용한 구조는 외벽이 외부와 직접 접하지 않고 공기층이라는 완충공간을 확보함으로써, 실내와 실외의 온도차이를 줄여서 난방 손실을 낮추고, 공기층에서 데워진 공기를 일부 실내로 유입시켜서 난방비를 일부 절감시킬 수 있다.
그러나 상기의 선행문헌은 가열된 공기를 실내로 유입시키거나 이격공간 사이의 공기를 배출시키기 위한 송풍팬을 구동시키기 위해서 추가적인 전원을 필요로 하고 있다.
또한, 유로 자체가 실내와 실외를 차단시키는 구조로 이루어져 환기를 위해서는 별도의 창이나 수단을 더 필요로 한다.

 

문제점


따라서, 본 발명은 상기 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조를 이용하여 태양 전지의 열을 효율적으로 냉각시킴으로써, 효율을 높일 수 있는 태양광 모듈을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 태양광 모듈을 포함하는 난방시스템에서 구조를 간단히 하면서 열효율을 높이고 에너지를 절약할 수 있는 외기 난방시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.


해결과제


상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 의한 태양광 모듈은 태양전지를 포함하는 광전지층 광전지층과 이격된 상태에서 대면하는 절연층 및 광전지층과 절연층 사이의 영역을 두 개 이상의 냉각배관으로 구분하기 위한 격벽 부재를 구비한다.
이때 격벽 부재는 광전지층의 하부면과 맞닿는 마루 및 절연층의 상부면과 맞닿는 골을 포함하도록 굴곡진 형태로 형성된다.
격벽 부재에 의해서 규정되는 복수 개의 냉각배관은 수랭을 위한 냉각배관과 공랭을 위한 냉각배관이 교번적으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 태양에너지를 이용한 외기 난방시스템 외벽으로부터 일정간격 이격되도록 설치되는 집열판 집열판의 일측에 설치되어 태양광으로부터 전기를 생성하는 태양광 모듈 외벽과 집열판 사이의 이격공간의 공기를 실내로 유입하기 위한 것으로, 외벽의 상단에 형성되는 유입구 및 유입구에 설치되고 태양광 모듈에 연결되는 송풍팬을 구비한다.
이때, 태양광 모듈은 광전지층과 절연층 사이에 개재되며, 마루와 골을 갖도록 굴곡진 형태의 격벽 부재에 의해서 두 개 이상의 냉각배관으로 구분될 수 있다.
격벽 부재에 의해서 규정되는 복수 개의 냉각배관은 수랭을 위한 냉각배관과 공랭을 위한 냉각배관이 교번적으로 형성될 수 있다.
집열판은 외부의 공기를 이격공간으로 유입하기 위한 통공을 포함할 수 있다.
태양광 모듈과 송풍팬을 연결하는 배선에 설치되는 제어장치 및 제어장치와 연결되며, 실내와 이격공간에 각각 장착되는 온도센서를 더 포함할 수 있다.
이에 따라서 온도조건에 따라 풍팬이 구동되도록 할 수 있다.
이때 송풍팬의 구동조건은 이격공간의 온도가 실내온도보다 5℃ 크고, 실내온도가 25℃ 이하일 때 제어장치가 송풍팬에 전원을 공급하여 구동시키도록 할 수 있다.
그리고 이격공간의 상단에는 제어장치에 의해 구동되며, 이격공간의 고온공기를 배출시키기 위한 배출팬을 더 포함할 수 있다.
또한 배출팬은 이격공간의 온도가 30℃ 이상일 때 제어장치로부터 전원을 공급받아 구동될 수 있다.


효과


본 발명에 따른 태양광 모듈에 의하면, 간단한 구조를 이용하여 두 가지 이상의 서로 다른 냉매제를 이용할 수 있는 냉각배관을 형성할 수 있다.
따라서 광전지층의 열을 효율적으로 냉각시키고, 광전지의 효율을 높일 수 있다.
또한, 이러한 태양광 모듈을 이용하여 추가적인 전원공급이 없이도 구동이 가능한 외기 난방시스템을 제공할 수 있다.
그리고 건물 외벽에 설치되는 외장재를 대체할 수 있으며, 집열판과 태양광 모듈을 하나로 구현하여, 건축비용을 절감시킬 수도 있다.


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