태양열이용시스템

정의와 흐름

태양열이용시스템은 태양 복사열을 집열부에서 흡수해 열매체에 전달하는 설비다.

전달된 열은 축열부에 저장한 뒤 이용부에서 냉난방과 급탕에 공급한다.

햇빛은 시간과 계절에 따라 변하므로, 저장 장치가 이 시스템의 핵심이다.

구성 요소

구성은 집열부, 축열부, 이용부, 제어장치 네 부분이다.

집열부는 열매체에 열을 전달하고, 축열부는 열을 필요한 시간까지 저장한다.

이용부는 열을 공급하고 부족분은 보조열원이 채우며, 제어장치가 순환을 조절한다.

원리와 계산

집열기가 흡수한 열은 열매체를 타고 축열조에 저장되었다가 이용부로 공급된다.

집열량은 집열면적, 일사량, 집열효율, 집열 시간을 곱해 구한다.

집열면적 4㎡, 일사량 0.5kW/㎡, 효율 0.5, 1시간이면 집열량은 1kWh다.

1kWh는 3.6MJ이다. 집열 효율은 열손실률과 집광장치 유무에 따라 달라진다.

순환 방식 비교

앞 문제의 정답은 2kWh다. 집열량은 집열 시간에 비례한다.

자연순환식은 비중차와 온도차로 흐르고, 펌프가 없어 구조가 단순하다.

강제순환식은 펌프와 온도차 제어기로 움직이며, 설치 위치 제약이 적다.

헷갈리는 점

헷갈리기 쉬운 것은 태양열과 태양광이다. 태양열은 열을, 태양광은 전기를 얻는다.

동절기에는 동파를 막기 위해 부동액을 열매체로 쓰며, 50:50 혼합 시 어는점은 약 -35℃다.

축열 방식은 현열, 잠열, 화학반응열로 나뉘며 축열 용량과 저장 속도를 함께 본다.

정리

정리하면 태양열이용시스템은 집열, 축열, 이용, 제어 네 부분으로 구성된다.

축열 방식과 동파 대책, 자연순환과 강제순환의 차이를 함께 기억한다.

답안에는 설계 조건과 기후 조건을 함께 반영한다고 쓴다.