KR100254485B1

KR100254485B1 - 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치

Info

Publication number: KR100254485B1
Application number: KR1019970038364A
Authority: KR
Inventors: 전석영
Original assignee: 전석영
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 2000-08-01
Also published as: KR970070842A

Abstract

본발명은 날씨가 맑은날에는 태양열 에너지를 열원으로 하는 태양열온수난방기 만을 작동시켜 가정안의 욕탕 및 주방용으로 온수를 사용하고, 남은 여열의 온수는 판형열교환기와 온수난방보일러를 통하여 실내의 거실이나 방안을 난방케하며, 날씨가 흐리거나 우천등 햇빛이 조사(照射)되지 않을 경우에는 온수공급관에 설치된 온도센서에 의하여 자동으로 온수난방보일러를 작동시켜 난방용온수를 난방에 필요한 온도로 보조 가열하는 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치에 관한 것으로, 온도감지센서가 부착된 태양열 집열판과 온수감지센서가 부착된 축열조내부에 열매체를 순환시키는 열매체순환관에 열매체순환펌프을 설치한 태양열온수난방기와, 버너의 연소에 의해 보조 가열된 온수를 난방온수순환관에 의해 난방관으로 공급하며 난방온수순환관에는 온수순환펌프로 이루어지는 통상의 온수난방보일러에 있어 축열조에 온수감지센서와 온수순환관을 부설하고 판형열교환기를 설치하여 각 온수순환펌프와 온도 감지센서는 제어부에 의해 태양열온수난방기로 부터 가열된 온수가 판형열교환기에 의해 열교환되어 난방관을 자동으로 가열시키도록 한 것이다.

Description

태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치

본발명은 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 날씨가 맑은날에는 태양에너지를 열원으로 하는 태양열온수난방기 만을 작동시켜 가정안의 욕탕 및 주방용으로 온수를 사용하고, 남은 여열의 온수는 판형열교환기를 통하여 온수난방보일러 내의 온수를 가열시켜 실내의 거실이나 방안을 난방케하며, 날씨가 흐리거나 우천등 햇빛이 조사(照射)되지 않을 경우에는 온수공급관에 설치된 온도센서에 의하여 자동으로 온수난방보일러를 작동시켜 온수난방보일러의 연료를 최대한으로 절약하기 위한 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치에 관한 것이다.

종래에는 가정에 설치한 종래의 태양열온수기는 집열판과 축열조를 설치하여 날씨가 쾌청한날 온수만를 사용하거나, 실용신안 공개번호 95-9494 (95.4,19)에 기재되어 있는 바와같이 집열판(40)에 연결 되는 축열조(41)에 난방관(42)을 직접 설치하고 온수가 배출되는 순환관(43)에 순환펌프(44)를 설치하여 날씨가 쾌청한 날에는 난방을 할 수 있도록 한 것이 있으나, 이는 날씨가 흐리거나 우천등 햇빛이 조사(照射)되지 않을 경우 온수의 사용 및 실내의 거실이나 방안의 난방을 할 수 없어 난방을 하고자 할 경우에는 별도의 온수난방보일러를 인위적으로 가동하여 사용하였다.

그러나 가정에 설치한 태양열온수기는 날씨가 쾌청한 날에는 온수만 사용하거나, 난방과 온수를 사용할 수 있으나 날씨가 흐리거나 우천등 햇빛이 조사(照射)되지 않을 경우 거실이나 방안의 난방 및 온수를 사용하고자 할 경우에는 별도의 온수난방보일러를 자동적으로 가동하지 못하고 온수난방보일러를 사람이 직접 가동하여 사용하므로 인하여 상당한 불편이 있으며, 태양열온수기에서 데워진 온수를 효율적으로 난방에 활용하지 못하는 문제점이 있었다.

본발명은 태양에너지를 열원으로 하는 태양열온수난방기 만을 작동시켜 가정안의 욕탕 및 주방용으로 온수를 사용하고, 남은 여열의 온수는 제어부에 의해 온수순환펌프을 자동으로 작동시켜 판형열교환기를 통하여 온수난방보일러 내의 온수를 가열시켜 실내의 거실이나 방안을 난방케하며, 날씨가 흐리거나 우천등 햇빛이 조사(照射)되지 않을 경우에는 온수공급관에 설치된 온도센서에 의하여 자동으로 간편하게 온수난방보일러를 작동시켜 난방용온수를 난방에 필요한 온도로 보조 가열하여 온수난방보일러의 연료를 최대한으로 절약하며, 난방시 태양열온수난방기에서 데워진 온수를 효율적으로 활용하고자 하는 것이다.

제1도는 본발명에 의한 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치 회로도.

제2도는 제1도의 판형열교환기에 연결 설치된 온수난방보일러의 배관 상세도.

제3도는 본발명의 다른실시예인 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치 회로도.

제4도는 제3도의 판형열교환기에 연결 설치된 온수난방보일러의 배관 상세도.

제5도는 종래의 태양열온수기의 구성 회로도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 태양열 집열판 2a : 집열판온도감지센서

2b : 축열조 온수저온감지센서 2c : 축열조 온수고온감지센서

3 : 열매체순환펌프 4, 4a, 4b : 열매체순환관

5 : 축열조 6 : 온수순환관

7 : 판형열교환기 8 : 제1온수순환펌프

9 : 제2온수순환펌프 10 : 온수난방보일러

11 : 보일러수실 12 : 난방관

13 : 버너 14, 14a, 14b, 14c, 14d : 난방온수순환관

15 : 제3온수순환펌프 16a : 제1체크밸브

16b : 제2체크밸브 16c : 제3체크밸브

20 : 제어부 21 : 실내온도조절기

본발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 온도감지센서가 부착된 태양열집열판과 온수감지센서가 측면에 부착된 축열조내부에 열매체을 순환시키는 열매체순환관에 열매체순환펌프을 설치한 태양열온수난방기와, 버너의 연소에 의해 가열된 온수를 난방온수순환관에 의해 난방관으로 공급하며 난방온수순환관에는 온수순환펌프로 이루어지는 통상의 온수난방보일러에 있어 축열조에 온수감지센서와 온수순환관을 부설하고 판형열교환기를 설치하여 각 온수순환펌프와 온도감지센서는 제어부에 의해 태양열 집열판(1)에 의해 축열조로 부터 가열된 온수가 판형열교환기에 의해 열교환되어 난방관을 자동으로 가열시키도록 한 것이다.

이하 첨부된 도면 도 1과 도 2를 참고하여 제1실시예의 구성과 작용관계을 상세히 설명하면 다음과 같다.

집열판온도감지센서(2a)가 부착된 태양열 집열판(1)과 온수저온감지센서(2b)가 측면에 부착된 축열조(5)내부에 열매체을 순환시키는 열매체순환관(4)에 열매체순환펌프(3)을 설치한 태양열온수난방기와, 버너(13)의 연소에 의해 가열된 온수를 난방온수순환관(14)에 의해 난방관(12)으로 공급하며 난방온수순환관(14a)에는 제2온수순환펌프(9)로 이루어지는 통상의 온수난방보일러에 있어서, 상기 축열조(5)의 측면 상하부에는 축열조 온수고온감지센서(2c)와 온수순환관(6)(6a)을 부설하고 온수순환관(6)(6a)에는 판형열교환기(7)를 설치하며, 온수순환관(6a)에는 제1온수순환펌프(8)가 설치되고, 상기 판형열교환기(7)에는 난방온수순환관(14)(14a)이 설치되며, 상기 집열판온도감지센서(2a), 열매체순환펌프(3)와 축열조 온수저온감지센서(2b)가 연결 설치되는 태양열온수난방기 제어부(20a)와, 상기 축열조 온수고온감지센서(2c), 제1온수순환펌프(8)와 제2온수순환펌프(9), 버너(13)가 연결 설치되는 온수난방보일러 제어부(20b)로 이루어지는 제어부(20)를 설치하고, 상기 제어부(20)에 실내온도조절기(21)를 연결 설치하여 상기 제어부에 의해 태양열 집열판(1)에 의해 축열조로 부터 가열된 온수가 판형열교환기에 의해 열교환되어 난방관을 가열시키도록 구성된 것으로서 미설명 부호 22는 온수공급관로이다.

상기 구성에 대한 작용관계을 설명하면 다음과 같다.

태양열 집열판(1)에 햇빛이 충분하게 조사되어 열매체순환관(4a)내에 있는 열매체가 가열되면 집열판온도감지센서(2a)는 축열조(5)의 측면에 부착되어 있는 축열조의 온수저온감지센서(2b)가 집열판 온도감지센서(2a) 보다 낮을 경우 만 제어부(20)내에 있는 태양열온수난방기 제어부(20a)에서 열매체순환펌프(3)에 전원을 인가시켜 열매체순환펌프(3)를 작동시키면 태양열 집열판(1)에 의해 뜨거워진 열매체는 열매체순환관(4)을 통하여 순환시킨다.

상기 열매체는 축열조(5)내에 설치되어 있는 열매체순환관(4b)을 통하여 계속해서 순환되는 동시에 축열조(5)내에 있는 온수는 열전도에 의해 45℃이상 가열된다.

이때 실내온도조절기(21)에서 소정의 온도로 설정해 놓은 상태에서 온수난방보일러 제어부(20b)에 신호를 인가하면 온수난방보일러 제어부(20b)에서는 축열조의 온수고온감지센서(2c)에서 인가되는 신호를 비교하여, 실내에 설정된 온도보다 축열조(5)내의 온수 온도가 높으면 온수난방보일러 제어부(20b)에서는 제1온수순환펌프(8)와 제2온수순환펌프(9)에 동시에 전원을 인가하여 작동시킨다.

축열조내의 열매체순환관(4b)을 순환하는 열매체에 의해 가열된 온수는 상기 제1온수순환펌프(8)의 작동에 의해 온수순환관(6)을 통하여 판형열교환기(7)를 거쳐 제1온수순환펌프(8)와 온수순환관(6a) 및 축열조(5)를 거쳐 계속 순환되는 동시에 보일러수실(11) 및 난방관(12)내에 있는 차거워진 온수는 제2온수순환펌프(9)의 작동에 의해 난방온수순환관(14a)을 통하여 판형열교환기(7)에 의해 열교환된 후 판형열교환기(7)를 거친 후 난방온수순환관(14)을 통하여 보일러수실(11)에 공급된 후 난방관(12), 난방온수순환관(14a), 제2온수순환펌프(9)을 통하여 순차적으로 계속해서 순환한다.

이때 제2온수순환펌프(9)에 의해 순환되는 차거워진 온수는 판형열교환기(7)을 거치는 동안 상기 제1온수순환펌프(8)의 작동에 의해 온수순환관(6)을 통하는 열매체에 의해 가열된 온수에 의해 열교환이 이루어져 뜨겁게 데워진 상태에서 보일러수실(11)로 공급 순환되어 실내를 난방할 수 있는 것이다.

이와같이 태양열 집열판(1) 및 열매체에 의해 가열된 축열조의 여열의 온수를 온도센서에 의하여 제어부에서 자동적으로 온수순환펌프을 제어하고 열교환기에 의하여 실내의 난방을 할 수 있는 것이다.

한편 실내온도조절기(21)에서 소정의 온도로 미리 설정해 놓은 상태에서 야간이나 날씨가 흐리는등 태양열 집열판(1)에 햇빛이 충분하게 조사되지 않을 경우에는 축열조의 온수는 온도가 45 ℃ 이하로 되며, 집열판온도감지센서(2a)가 축열조(5)의 측면에 부착되어 있는 축열조의 온수저온감지센서(2b)의 온도보다 낮으면 태양열온수난방기 제어부(20)에서 열매체순환펌프(3)에 전원을 인가시키지 않으므로 열매체순환펌프(3)는 작동되지 않는다.

또한 상기 제어부(20)내에 있는 온수난방보일러 제어부(20b)에서는 축열조의 온수고온감지센서(2c)에 의하여 축열조의 온수 온도가 45 ℃ 이하 인 것을 감지하고, 온수난방보일러(10)내에 있는 버너(13)를 점화하고 연소시키는 동시에 제2온수순환펌프(9)에 전원을 인가하여 제2온수순환펌프(9)만을 가동시킨다.

상기 버너(13)의 연소에 의해 가열된 온수는 제2온수순환펌프(9)의 작동에 의해 보일러수실(11)와 난방관(12), 난방온수순환관(14a)을 거친 후 제2온수순환펌프(9), 판형열교환기(7), 난방온수순환관(14)을 통하여 순차적으로 순환하여 실내를 난방하게 되는 것이다.

이와같이 축열조(5)에 가열된 온수가 없을 경우에는 온수난방보일러만을 자동으로 작동시켜 실내의 난방을 하게 할 수 있는 것이다.

그리고 첨부된 도면 도 3과 도 4를 참고하여 제2실시예의 구성과 작용관계을 상세히 설명하면 다음과 같다.

집열판온도감지센서(2a)가 부착된 태양열 집열판(1)과 온수저온감지센서(2b)가 측면에 부착된 축열조(5)내부에 열매체을 순환시키는 열매체순환관(4)에 열매체순환펌프(3)을 설치한 태양열온수난방기와, 버너(13)의 연소에 의해 가열된 온수를 난방온수순환관(14)(14c)에 의해 난방관(12)으로 공급하며 난방온수순환관(14d)에는 제2온수순환펌프(9)로 이루어지는 통상의 온수난방보일러에 있어서, 상기 축열조(5)의 측면 상하부에는 축열조 온수고온감지센서(2c)와 온수순환관(6)(6a)을 부설하고 온수순환관(6)(6a)에는 판형열교환기(7)를 설치하고, 온수순환관(6a)에는 제1온수순환펌프(8)가 설치되고, 상기 판형열교환기(7)에는 난방온수순환관(14)(14d)이 설치되며, 상기 난방온수순환관(14)(14d)에는 제1체크밸브(16a)와 제3체크밸브(16c)를 설치하고, 난방온수순환관(14c)에 연결 설치되는 난방온수순환관(14)과 난방온수순환관(14a)사이에는 제2체크밸브(16b)와 제3온수순환펌프(15)가 연결 설치되는 난방온수순환관(14b)이 설치되고, 상기 집열판온도감지센서(2a), 열매체순환펌프(3)와 축열조 온수저온감지센서(2b)가 연결 설치되는 태양열온수난방기 제어부(20a)와, 상기 축열조 온수고온감지센서(2c), 제1온수순환펌프(8), 제2온수순환펌프(9), 제3온수순환펌프(15)와 버너(13)가 연결 설치되는 온수난방보일러 제어부(20b)로 이루어지는 제어부(20)를 설치하고, 상기 제어부(20)에는 실내온도 조절기(21)를 연결 설치하여, 제어부(20)에 의해 태양열 집열판(1)에 의해 축열조로 부터 가열된 온수가 판형열교환기에 의해 열교환되어 난방관을 가열시키도록 구성된 것으로서 상기 구성에 대한 작용관계을 설명하면 다음과 같다.

태양열 집열판(1)에 햇빛이 충분하게 조사되어 열매체순환관(4a)내에 있는 열매체가 가열되면 집열판온도감지센서(2a)는 축열조(5)의 측면에 부착되어 있는 축열조의 온수저온감지센서(2b)의 온도보다 높을 경우 제어부(20)내에 있는 태양열온수난방기 제어부(20a)에서 열매체순환펌프(3)에 전원을 인가시켜 열매체순환펌프(3)를 작동시키면 태양열 집열판(1)에 의해 뜨거워진 열매체는 열매체순환관(4)을 통하여 순환시킨다.

축열조내의 열매체순환관(4b)을 순환하는 열매체에 의해 가열된 온수는 상기 제1온수순환펌프(8)의 작동에 의해 온수순환관(6)을 통하여 판형열교환기(7)를 거쳐 제1온수순환펌프(8)와 온수순환관(6a) 및 축열조(5)를 거쳐 계속 순환되는 동시에 보일러수실(11) 및 난방관(12)내에 있는 차거워진 온수는 제2온수순환펌프(9)의 작동에 의해 난방온수순환관(14a)을 통하여 판형열교환기(7)에 의해 열교환된 후 판형열교환기(7)를 거친 후 난방온수순환관(14) 통하여 제3체크밸브(16c)을 거친후 보일러수실로 공급된다.

이때 난방온수순환관(14)을 지나는 온수는 일방향으로 만 통과하는 제3체크밸브(16c)를 통과하고 제2체크밸브(16b)에 이르러서는 차단되어 통과하지 못하고 난방온수순환관(14c)으로 만 흐르게 된다.

상기 보일러수실(11)에 공급된 온수는 난방관(12)과 난방온수순환관(14a)을 통과한 후 제1체크밸브(16a)를 지나서 제2온수순환펌프(9)에 의하여 순차적으로 계속해서 순환한다.

한편 실내온도조절기(21)에서 소정의 온도로 미리 설정해 놓은 상태에서 야간이나 날씨가 흐리는등 태양열 집열판(1)에 햇빛이 충분하게 조사되지 않을 경우에는 축열조의 온수는 온도가 45 ℃ 이하로 되며, 집열판온도감지센서(2a)가 축열조(5)의 측면에 부착되어 있는 축열조의 온수저온감지센서(2b)의 보다 낮으면 태양열온수난방기 제어부(20a)에서 열매체순환펌프(3)에 전원을 인가시키지 않으므로 열매체순환펌프(3)는 작동되지 않는다.

또한 상기 온수난방보일러 제어부(20b)에서는 축열조의 온수고온감지센서(2c)에 의하여 축열조의 온수 온도가 45 ℃ 이하 인 것을 감지하여 온수난방보일러(10)내에 있는 버너(13)를 점화하고 연소시키는 동시에 제3온수순환펌프(15)에 전원을 인가하여 제3온수순환펌프(15)만을 가동시킨다.

상기 버너(13)의 연소에 의해 보조 가열된 온수는 제3온수순환펌프(15)의 작동에 의해 보일러수실(11)와 난방관(12)내에 있는 온수는 순환되며, 제3온수순환펌프(15)의 작동에 의해 순환되는 온수는 제2체크밸브(16b)를 통과한 후 판형열교환기(7)쪽으로 순환되는 제3온수순환펌프(15)의 흡인력에 의해 난방온수순환관(146)으로 순환되고, 온수는 제3체크밸브(16c)에 의해 차단되어 보일러수실(11)쪽으로 순환하며, 보일러수실(11)쪽으로 순환된 온수는 난방관(12)과 난방온수순환관(14a)을 통하여 순환되며, 판형열교환기(7) 및 제2온수순환펌프(9)쪽으로 순환되려는 온수는 제3온수순환펌프(15) 및 제2체크밸브(16b)쪽으로 순환되는 온수는 제3체크밸브(16c)에 의해 차단되어 보일러수실(11)쪽으로 공급되며 제3온수순환펌프(15)에 의해 난방관(12), 난방온수순환관(14a) 및 난방온수순환관(14b)을 통한 후 제2체크밸브(16b), 난방온수순환관(14c)를 통하여 순차적으로 계속 순환하여 실내를 난방하게 되는 것이다.

본발명에 사용되는 온수난방보일러는 기름이나 가스를 연료로 하여 버너에 의해 연소되는 온수난방보일러로 되어 있으나 기름보다 가격이 저렴한 심야전기를 열원으로 하는 전기온수난방보일러 등의 보일러를 사용하여도 된다.

상기와 같이 본발명은 태양에너지를 열원으로 하는 태양열온수난방기만을 작동시켜 가정안의 욕탕 및 주방용으로 온수를 사용하고, 남은 여열의 온수는 제어부에 의해 온수순환펌프을 자동으로 작동시켜 판형열교환기를 통하여 온수난방보일러내의 온수를 가열시켜 실내의 거실이나 방안을 난방케하며, 날씨가 흐리거나 우천 등 햇빛이 조사(照射)되지 않을 경우에는 온수공급관에 설치된 온도센서에 의하여 자동으로 간편하게 온수난방보일러를 작동시켜 난방에 필요한 온수를 보조 가열하여 사용하므로서 온수난방보일러의 연료를 최대한으로 절약하며, 난방시 태양열온수난방기에서 데워진 온수를 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

집열판온도감지센서(2a)가 부착된 태양열 집열판(1)과 온수저온감지센서(2b)가 측면에 부착된 축열조(5)내부에 열매체을 순환시키는 열매체순환관(4)에 열매체순환펌프(3)을 설치한 태양열온수난방기와, 버너(13)의 연소에 의해 가열된 온수를 난방온수순환관(14)에 의해 난방관(12)으로 공급하며 난방온수순환관(14a)에는 제2온수순환펌프(9)로 이루어지는 통상의 온수난방보일러에 있어서, 상기 축열조(5)의 측면 상하부에는 축열조 온수고온감지센서(2c)와 온수순환관(6)(6a)을 부설하고 온수순환관(6)(6a)에는 판형열교환기(7)를 설치하며, 온수순환관(6a)에는 제1온수순환펌프(8)가 설치되고, 상기 판형열교환기(7)에는 난방온수순환관(14)(14a)이 설치되며, 상기 집열판온도감지센서(2a), 열매체순환펌프(3)와 축열조 온수저온감지센서(2b)가 연결 설치되는 태양열온수난방기 제어부(20a)와, 상기 축열조 온수고온감지센서(2c), 제1온수순환펌프(8)와 제2온수순환펌프(9), 버너(13)가 연결 설치되는 온수난방보일러 제어부(20b)로 이루어지는 제어부(20)를 설치하고, 상기 제어부(20)에 실내온도조절기(21)를 연결 설치하여, 제어부에 의해 태양열 집열판(1)에 의해 축열조로 부터 가열된 온수가 판형열교환기에 의해 열교환되어 난방관을 가열시키도록 한 것을 특징으로하는 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치.
집열판온도감지센서(2a)가 부착된 태양열 집열판(1)과 온수저온감지센서(2b)가 측면에 부착된 축열조(5)내부에 열매체을 순환시키는 열매체순환관(4)에 열매체순환펌프(3)을 설치한 태양열온수난방기와, 버너(13)의 연소에 의해 가열된 온수를 난방온수순환관(14)(14c)에 의해 난방관(12)으로 공급하며 난방온수순환관(14d)에는 제2온수순환펌프(9)로 이루어지는 통상의 온수난방보일러에 있어서, 상기 축열조(5)의 측면 상하부에는 축열조 온수고온감지센서(2c)와 온수순환관(6)(6a)을 부설하고 온수순환관(6)(6a)에는 판형열교환기(7)를 설치하고, 온수순환관(6a)에는 제1온수순환펌프(8)가 설치되고, 상기 판형열교환기(7)에는 난방온수순환관(14)(14d)이 설치되며, 상기 난방온수순환관(14)(14d)에는 제1체크밸브(16a)와 제3체크밸브(16c)를 설치하고, 난방온수순환관(14c)에 연결 설치되는 난방온수순환관(14)과 난방온수순환관(14a)사이에는 제2체크밸브(16b)와 제3온수순환펌프(15)가 연결 설치되는 난방온수순환관(14b)을 설치하며, 상기 집열판온도감지센서(2a), 열매체순환펌프(3)와 축열조 온수저온감지센서(2b)가 연결 설치되는 태양열온수난방기 제어부(20a)와, 상기 축열조 온수고온감지센서(2c), 제1온수순환펌프(8), 제2온수순환펌프(9), 제3온수순환펌프(15)와 버너(13)가 연결 설치되는 온수난방보일러 제어부(20b)로 이루어지는 제어부(20)를 설치하고, 상기 제어부(20)에는 실내온도조절기(21)를 연결 설치하여, 제어부에 의해 태양열 집열판(1)에 의해 축열조로 부터 가열된 온수가 판형열교환기에 의해 열교환되어 난방관을 가열시키도록 한 것을 특징으로하는 태양열온수난방기와 온수난방보일러의 난방 제어장치.