KR100276804B1 - 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 태양열을 이용한 보일러, 심야전기를 이용한 축열식 보일러, 연소연료를 이용한 기름보일러를 복합적인 열교환시스템으로 구성하고, 이 열교환기들의 난방(온수공급) 작동을 태양열, 축열식 보일러, 기름보일러의 우선순위를 가지고 작동하도록 자동제어하는 장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

종래의 에너지 절약형 난방시스템으로서, 태양열을 이용한 온수기와 연소연료로서 예를 들면 기름보일러를 함께 설치한 난방시스템이나, 심야전기를 이용한 축열식 보일러와 기름보일러를 함께 설치한 난방시스템이 널리 제공되고 있으나, 개별적인 난방시스템을 단순병합 운전하기 때문에 열역류현상이 생기는 것은 물론, 최적의 최소유지비용/최대열효율 운전이 불가능하였다.

본발명은 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법에 관한 것으로서, 태양열온수기와 심야전기온수기 및 기름보일러를 함께 설치한 난방시스템에서, 각 난방요소의 우선 작동순위를 1.태양열온수기, 2.심야전기 온수기, 3.기름보일러의 순위를 가지고 가동시킴으로써 열효율을 극대화시키고 에너지 소비량을 최소화시킬 수 있도록 한 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법을 제공한다.

Description

복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법

본발명은 태양열을 이용한 보일러, 심야전기를 이용한 축열식보일러, 연소연료를 이용한 기름보일러를 복합적인 열교환 시스템으로 구성하고, 이 열교환기들의 난방(온수공급) 작동을 태양열, 축열식보일러, 기름보일러의 우선순위를 가지고 작동하도록 자동제어하는 장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

종래의 에너지 절약형 난방시스템으로서, 태양열을 이용한 온수기와 연소연료로서 예를들면 기름보일러를 함께 설치한 난방시스템이나, 심야전기를 이용한 축열식보일러와 기름보일러를 함께 설치한 난방시스템이 널리 제공되고 있다.

이와 같은 복합식 난방시스템에서는 열효율을 극대화하고 에너지 이용효율을 극대화할 수 있도록 하기 위한 다양한 기술들이 제시되고 있다.

예를들어, 종래의 특허출원 제97-5939호(태양열온수기와 온수보일러를 이용한 난방장치)의 경우에는 태양열온수기를 통해서 공급되는 온수로서 온수보일러의 난방수를 가열함으로써 온수보일러의 열효율을 높일 수 있도록 하였으며, 종래의 실용신안등록출원 제97-01398호(태양열온수기를 이용한 복합난방시스템)의 경우에는 태양열을 집열하여 온수를 온수 저장탱크 및 난방부에 순환되도록 하여 난방 및 온수를 동시에 사용할 수 있도록 하고, 일몰시간이나 동절기에는 보일러 및 심야전기를 이용하게 함으로써 연료비 및 소비전력을 줄일 수 있도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술들은 적어도 2개이상의 난방장치 각각에 순환펌프를 설치하고 태양열이나 축열식보일러, 기름보일러 등의 온수가 각 난방요소들을 모두 순환하도록 가동하기 때문에 열효율이 기대한 것만큼 향상되기 어려운 제약을 안고 있다.

특히, 태양열과 심야전기 및 기름보일러를 단순하게 병합 운전하는 정도에 그치기 때문에 각각의 난방시스템이 가지는 에너지와 비용절감의 특성(가동비용은 태양열이 최소이고, 그 다음에는 심야전기를 이용한 축열식온수기이며, 기름보일러는 가장 많은 연료비를 부담시킨다)을 다중 복합적으로 운용(가동)하기 어렵다.

예를 들면, 주간에 태양열을 이용해서 축열된 온수를 공급하는 경우에도 기름보일러가 작동되면 태양열에 의한 온수의 공급은 그 온수의 유용성 여부에 관계없이 중단되고, 심야전기를 이용해서 축열된 온수를 공급하는 경우에도 기름보일러가 작동되면 태양열에 의한 온수의 공급은 그 온수의 유용성 여부에 관계없이 중단되며, 심야전기를 이용해서 축열된 온수를 공급하는 경우에도 기름보일러가 작동되면 심야전기 온수의 사용이 배제되는 등의 개별작동 시스템이기 때문에 각각의 난방요소의 상호 의존 및 보완적인 가동제어가 어려웠다.

본발명은 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법에 관한 것으로서, 태양열온수기와 심야전기온수기 및 기름보일러를 함께 설치한 난방시스템에서, 각 난방요소의 우선 작동순위를 1.태양열온수기, 2.심야전기온수기, 3.기름보일러의 순위를 가지고 가동시킴으로써 열효율을 극대화시키고 에너지 소비량을 최소화시킬 수 있도록 한 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법을 제공한다.

특히 본발명에서는, 태양열온수기 작동중에는 심야전기온수기나 기름보일러의 가동을 중단시키고, 심야전기온수기 작동중에는 기름보일러의 가동을 중단시키되 심야전기온수기의 가동중에라도 태양열온수기의 온도가 설정된 온도이상으로 증가하면 심야전기온수기 및 기름보일러 가동을 중단시키고 태양열온수기를 가동시키며, 기름보일러의 작동중에라도 태양열온수기 또는 심야전기온수기의 온도가 설정된 온도이상으로 증가하면 기름보일러의 가동을 중단시키고 태양열온수기 또는 심야전기온수기를 가동시킴으로써, 주/종 난방시스템을 태양열-심야전기-기름보일러의 순위로 자동제어할 수 있도록 한 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법을 제공한다.

도1은 본발명의 복합 열교환시스템의 계통도

도2는 본발명의 복합 열교환시스템의 제어장치 회로도

도3은 본발명의 복합 열교환시스템의 제어방법의 플로우차트

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:태양열온수기 2:심야전기온수기 3:기름보일러

4:냉수드레인부 5:온수드레인부 6:보일러 물통

7:순환펌프 8:태양열 온수밸브 9:심야전기 온수밸브

10:기름보일러 온수밸브 11:제1역지밸브 12:제2역지밸브

13:제3역지밸브 14:온도감지부 15:전원부

15a:정류기 15b:정전압IC 16:태양열 릴레이

16a,16b,16c:스위치접점 17:심야전기 릴레이 17a,17b,17c:스위치접점

18:기름보일러 릴레이 18a,18b,18c,18d:릴레이 스위치접점

19:태양열 온수표시기 20:심야전기 온수표시기 21:기름보일러 온수표시기

Pi:입력포트 Po:출력포트

상기의 목적을 달성하기 위한 본발명의 복합 열교환시스템의 자동 제어장치는; 태양열온수기와 심야전기온수기 및 기름보일러의 온수 순환계를 가지며, 태양열온수기의 온수순환을 제어하기 위한 태양열 온수밸브 및 역지변과, 심야전기온수기의 온수순환을 제어하기 위한 심야전기 온수밸브 및 역지변과, 기름보일러의 온수순환을 제어하기 위한 기름보일러 온수밸브 및 역지변과, 상기 태양열온수기의 온도감지수단과, 상기 심야전기온수기의 온도감지수단과, 상기 기름보일러의 온도감지수단과, 상기 온도감지수단들에 의해서 감지된 온도에 따라서 태양열온수기, 심야전기온수기, 기름보일러의 우선순위를 가지면서 하위 순번의 난방시스템 작동중에 상위 순번의 난방시스템 온도가 설정온도 이상이면 하위 순번의 난방시스템 가동중단과 함께 상위순번의 난방시스템 가동으로 난방가동을 전환시키는 스위칭수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기의 복합 열교환시스템의 자동 제어장치에 의해서 이루어지는 본발명의 복합 열교환시스템의 자동제어방법은; 태양열온수기의 온수온도, 심야전기온수기의 온수온도, 기름보일러의 온수온도를 감지하는 단계와, 상기 감지된 온도에 대하여 태양열 온수온도, 심야전기 온수온도, 기름보일러 온수온도의 순번으로 그 감지온도를 각각의 설정온도와 비교하는 단계와, 상기 온도 비교단계의 비교결과에 따라서 태양열온수기, 심야전기온수기, 기름보일러 온수기의 순위로 각 난방시스템중의 하나를 가동시키는 단계와, 상기 난방시스템 가동중에 상위순번의 온수온도가 설정된 온도이상으로 증가하면 현재 가동중인 하위순번의 난방시스템 가동을 중단시키고 그 상위 순번의 난방시스템부터 재가동시키는 단계로 제어함을 특징으로 하는 복합 열교환시스템의 자동 제어방법이다.

도1은 이와 같은 본발명의 복합 열교환시스템의 자동 제어장치의 일실시예의 계통도이며, 도2는 그 제어회로도이고, 도3은 도1 및 도2의 장치의 제어수순을 나타낸 플로우차트이다.

먼저, 도1을 참조하여 본발명이 적용되는 복합 열교환시스템을 설명하면 다음과 같다.

태양열을 집열하여 온수를 공급하기 위한 태양열온수기(1)와, 심야전기를 이용해서 온수를 공급하는 축열식 전력시스템으로서 심야전기온수기(2)와, 연소연료로서 유류를 이용한 기름보일러(3)와, 난방순환계를 거쳐서 회수되는 냉수드레인부(4)와, 난방수 공급을 위한 온수드레인부(5)를 가지며, 상기 각각의 요소들을 파이프라인으로 연결하여 온수 순환계를 구비하였다.

또한, 상기 온수기의 급수를 위한 보일러 물통(6)이 구비되고 온수순환을 위한 순환펌프(7)를 냉수드레인부(4)의 출력단에 설치하였다.

한편, 상기 태양열온수기(1)의 급수측에서 급수여부를 제어하기 위한 태양열 온수밸브(8)를 구비하고, 상기 심야전기온수기(2)의 급수측에서 급수여부를 제어하기 위한 심야전기 온수밸브(9)를 구비하고, 상기 기름보일러(3)의 급수측에서 급수여부를 제어하기 위한 기름보일러 온수밸브(10)를 구비하며, 상기 각각의 밸브들은 전동밸브로서 전원의 공급에 대응하여 개방과 폐쇄 작동을 수행한다.

그리고, 태양열온수기(1)의 가동시에 개방되고 심야전기온수기(2)나 기름보일러(3)의 가동시에는 태양열온수기(1)측으로 온수가 역류되지 않도록 하기 위한 제1역지밸브(11)와, 심야전기온수기(2)의 가동시에 개방되어 심야전기 온수가 공급되도록 하고 태양열온수기(1)나 기름보일러(3)의 가동시에는 심야전기온수기(2)측으로 온수가 역류되지 않도록 하기 위한 제2역지밸브(12)와, 기름보일러(3)의 가동시에 개방되어 온수가 공급되도록 하고 태양열온수기(1)나 심야전기온수기(2)의 가동시에는 태양열 온수나 심야전기 온수가 역류되지 않도록 하기 위한 제3역지밸브(13)를 더 포함하여 구성되었다.

상기 태양열온수기(1)와 심야전기온수기(2) 및 기름보일러(3)의 온수온도를 감지하기 위한 온도감지수단을 가지는데, 태양열온수기와 심야전기온수기의 온도감지를 위하여 팽창변을 구비하며 도2에 부호 14로서 표기하였다.

도2는 상기 도1의 전동밸브(8,9,10)들을 소정의 순위에 따라 개폐작동시키기 위한 제어장치의 회로도로서, 제어장치에 DC전원을 공급하기 위한 전원부(15)를 가진다.

이 전원부(15)는 입력교류(ACV)를 직류(DC)로 변환하기 위한 정류기(15a)와 정류된 DC전원을 정전압전원으로서 회로 각부에 공급하기 위한 정전압IC(15b) 및 평활콘덴서(C0)를 포함한다.

태양열 릴레이(16)는 온도감지부(14)와 연결되어 태양열 온수온도가 설정온도 이상이 되면 작동하고, 이 태양열 릴레이(16)의 작동에 따라서 그 스위치접점(16a, 16b,16c)들이 전환된다.

태양열 릴레이(16)가 오프되면 스위치접점(16a,16b,16c)들은 도면에서 실선으로 나타낸 위치로 전환되고, 태양열 릴레이(16)가 온되면 점선으로 나타낸 위치로 전환되며, 릴레이 스위치접점(16a)은 태양열 온수밸브(8)에 전원을 정/역방향으로 공급(밸브개폐)할 수 있도록 연결되었고, 이러한 방향제어를 위하여 다이오드(D1,D2)가 연결되었으며 서지전류 흡수를 위한 콘덴서(C1,C2)가 고정접점측에 연결되었다.

심야전기 릴레이(17)는 온도감지부(14)와 연결되어 심야전기 온수온도가 설정온도 이상이 되면 작동하고, 이 심야전기 릴레이(17)의 작동에 따라서 그 스위치접점(17a,17b,17c)들이 전환된다.

심야전기 릴레이(17)가 오프되면 스위치접점(17a,17b,17c)들은 도면에서 실선으로 나타낸 위치로 전환되고, 심야전기 릴레이(17)가 온되면 점선으로 나타낸 위치로 전환되며, 릴레이 스위치접점(17a)은 심야전기 온수밸브(9)에 전원을 정/역방향으로 공급(밸브개폐)할 수 있도록 연결되었고, 이러한 방향제어를 위하여 다이오드(D3,D4)가 연결되었으며 서지전류 흡수를 위한 콘덴서(C3,C4)가 고정접점측에 연결되었다.

기름보일러 릴레이(18)는 심야전기 렐레이 스위치점점(17b)과 연결되어 태양열 온수온도와 심야전기 온수온도가 설정온도 이하가 되면 작동하고, 이 기름보일러 릴레이(18)의 작동에 따라서 그 스위치접점(18a,18b,18c,18d)들이 전환된다.

기름보일러 릴레이(18)가 오프되면 스위치접점(18a,18b,18c,18d)들은 도면에서 실선으로 나타낸 위치로 전환되고, 기름보일러 릴레이(18)가 온되면 점선으로 나타낸 위치로 전환되며, 릴레이 스위치접점(18a)은 기름보일러 온수밸브(10)에 전원을 정/역방향으로 공급(밸브개폐)할 수 있도록 연결되었고 이러한 방향제어를 위하여 다이오드(D5,D6)가 연결되었으며 서지전류 흡수를 위한 콘덴서(C5,C6)가 고정접점측에 연결되었다.

릴레이 스위치접점(18c,18d)에는 공지의 기름보일러의 작동패널상에 구비되는 온도설정부로부터의 입력포트(Pi)와 기름보일러 내부에 설치되는 온도센서로 연결되는 출력포트(Po)를 가지며 이 입출력포트 사이에 보일러 순환펌프의 작동온도를 설정해 주는 의사저항(Dummy R)(VR1)이 연결된다.

한편, 태양열 릴레이(16)의 작동에 따라서 태양열 온수가동 여부를 표시하기 위한 태양열 온수표시기(19)로서 발광다이오드(LED) 및 부하저항(R1)이 릴레이 스위치접점(16c)에 연결되었고, 심야전기 릴레이(17)의 작동에 따라서 심야전기 온수가동 여부를 표시하기 위한 심야전기 온수표시기(20)로서 발광다이오드(LED) 및 부하저항(R2)이 릴레이 스위치접점(17c)에 연결되었고, 기름보일러 릴레이(18)의 작동에 따라서 기름보일러의 가동여부를 표시하기 위한 기름보일러 온수표시기(21)로서 발광다이오드(LED) 및 부하저항(R3)이 릴레이 스위치점점(18b)에 연결되었다.

이와 같이 구성된 본발명의 복합 열교환시스템의 자동 제어장치의 동작을 상기 도1 내지 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2 및 도3에 도시한 바와 같이, 태양열온수기(1)의 온수온도(Ts)를 온도감지부(14:팽창변)가 감지하여 그 감지온도(Ts)가 설정온도(Tsref: 예=0℃∼100℃중에서 설정)보다 높아지면 온도감지포트(H1-C1)가 접속되어 태양열 릴레이(16)에는 전원부(15)로부터 DC전원이 인가된다.

전원이 인가됨에 따라서 태양열 릴레이(16)가 작동하여 그 릴레이 스위치점점(16a,16b,16c)들은 실선위치에서 점선위치로 전환된다.

릴레이 스위치점점(16a)이 점선위치로 전환되면 전원부(14)의 교류전원(ACV)이 다이오드(D2)와 릴레이 스위치점점(16a)을 통해서 태양열 온수밸브(8)에 반파정류된 직류전원으로 공급되므로 태양열 온수밸브(8)는 개방된다.

태양열 온수밸브(8)가 개방되면 도1에 도시한 바와 같이 순환펌프(7)의 가동에 의해서 냉수드레인부(4), 밸브(8), 태양열온수기(1), 제1역지밸브(11), 온수드레인부(5)의 계통으로 태양열 온수가 급수된다.

이때 제2역지밸브(12)와 제3역지밸브(13)는 태양열 온수츨력에 의해서 폐쇄되므로 태양열 온수가 심야전기온수기(2)나 기름보일러(3)쪽으로는 급수되지 않는다(열역류 현상 차단).

한편, 릴레이 스위치접점(16c)이 점선위치로 전환되면 전원부(14)의 DC전원이 저항(R1)을 통해서 태양열 온수표시기(19)에 전원이 공급되어 태양열 온수가 공급되고 있음을 표시한다.

이후에 태양열 온수온도(Ts)가 설정온도(Tsref) 이하로 떨어지게 되면 온도감지부(14)의 감지포트(H1-C1)가 떨어지게 되고 감지포트(C1-L1)가 접속되며, 이것에 의해서 태양열 릴레이(16)는 오프되며, 릴레이 스위치접점(16a,16b,16c)들은 모두 실선 위치로 전환된다.

릴레이 스위치(16a)가 실선위치로 전환되면 전원부(15)의 교류전원(ACV)이 태양열 온수밸브(8)와 릴레이 스위치접점(16a), 다이오드(D1)를 통해서 반대로 공급되므로 태양열 온수밸브(8)는 폐쇄 작동된다.

그리고, 릴레이 스위치접점(16c)이 오프되어 태양열 온수표시기(19) 또한 오프된다.

이와 같이, 태양열 온수온도(Ts)가 설정온도(Tsref) 이하로 떨어져 있고 심야전기 온수온도(Tc)가 설정온도(Tcref) 이상이면 온도감지부(14)의 온도감지포트(C2-H2-L1-C1)가 접속된다.

그러므로 이 경우에는 전원부(15)의 (+)로부터 심야전기 릴레이(17)와 감지포트(C2-H2-L1-C1)-전원부(15)의 (-)로 전원이 공급되어 심야전기 릴레이(17)가 온된다.

심야전기 릴레이(17)가 온되면 릴레이 스위치 접점(17a,17b,17c)들은 점선위치로 전환된다.

릴레이 스위치접점(17a)이 점선위치로 전환되면 전원부(15)의 교류전원(ACV)이 다이오드(D4)와 릴레이 스위치접점(17a)을 통해서 반파정류된 직류(DC)전원으로 심야전기 온수밸브(9)에 공급되어 심야전기 온수밸브(9)가 개방된다.

심야전기 온수밸브(9)가 개방되면 순환펌프(7)의 가동에 의해서 냉수드레인부(4), 밸브(8), 태양열온수기(1), 제1역지밸브(11), 온수드레인부(5)의 계통으로 태양열 온수가 급수된다.

이때 제2역지밸브(12)와 제3역지밸브(13)는 태양열 온수츨력에 의해서 폐쇄되므로 태양열 온수가 심야전기온수기(2)나 기름보일러(3)쪽으로는 급수되지 않는다(열역류 현상 차단).

한편, 릴레이 스위치접점(16c)이 점선위치로 전환되면 전원부(14)의 DC전원이 저항(R1)을 통해서 태양열 온수표시기(19)에 전원이 공급되어 태양열 온수가 공급되고 있음을 표시한다.

한편, 이와 같이 심야전기 온수가 공급되는 중에 태양열 온수온도(Ts)가 설정온도(Tsref)보다 높아지면 상기한 바와 같이 릴레이(16)가 작동하고 그 스위치 접점(16a,16b,16c)들이 점선위치로 전환되어 태양열 온수가 공급되며, 이때 온도감지포트(L1-C1)가 떨어지게 되므로 심야전기 릴레이(17)는 오프된다.

심야전기 릴레이(17)가 오프되면 릴레이 스위치접점(17a)이 실선위치로 전환되므로 전원부(15)의 교류전원(ACV)이 심야전기 온수밸브(9)와 스위치접점(17a), 다이오드(D3)의 개방시와 반대방향으로 반파정류된 직류전원이 공급되어 온수밸브(9)가 폐쇄작동된다.

또한, 심야전기 온수온도(Tc)가 설정온도(Tcref) 이하로 떨어지게 되면 온도감지부(14)의 감지포트(C2-H2)가 떨어지게 되어 심야전기 릴레이(17)가 오프되고 그 접점(17a,17b,17c)들도 실선 위치로 전환되므로 밸브(9)가 닫히고 심야전기 온수표시기(20)는 오프된다. 이러한 경우에는 기름보일러(3)가 작동하게 된다.

기름보일러(3)는 태양열온수기(1)와 심야전기온수기(2)가 모두 가동하지 않을 때만 가동되는데, 이것은 릴레이(16,17)들이 모두 오프되었을 때 그 스위치접점(16b, 17b)이 실선위치로 전환되어 전원부(14)의 (-)단과 기름보일러 릴레이(18)의 (-)단이 연결됨으로써 릴레이(18)에 전원부(15)의 (+)(-)전원이 공급되기 때문이다.

기름보일러 릴레이(18)가 작동하면 그 릴레이 스위치접점(18a,18b,18c,18d)들은 모두 점선위치로 전환된다.

릴레이 스위치접점(18a)이 점선위치로 전환되면 전원부(15)의 교류전원(ACV)이 다이오드(D6)와 스위치접점(18a)을 통해서 기름보일러 온수밸브(10)에 반파정류된 직류전원으로 공급되므로 기름보일러 온수밸브(10)가 열린다.

기름보일러 온수밸브(10)가 열리면, 순환펌프(7)의 가동에 의해서 냉수드레인부(4), 밸브(10), 기름보일러(3), 제3역지밸브(13), 온수드레인부(5)의 계통으로 기름보일러의 온수가 급수된다.

이때 제1역지밸브(11)와 제2역지밸브(12)는 기름보일러 온수츨력에 의해서 폐쇄되므로 기름보일러 온수가 태양열온수기(1)나 심야전기온수기(2)쪽으로는 급수되지 않는다(열역류 현상 차단).

한편, 릴레이 스위치접점(18b)이 점선위치로 전환되면 전원부(15)의 DC전원이 저항(R3)을 통해서 기름보일러 온수표시기(21)에 전원으로 공급되어 기름보일러가 작동중에 있음을 표시한다.

이와 같이 기름보일러 작동중이라도 태양열 온수온도(Ts)가 설정온도(Tsref)이상으로 올라가면 릴레이(16) 및 그 스위치접점(16b)의 작동(점선위치로 전환)에 의해서 기름보일러 릴레이(18)의 전원이 오프되므로 기름보일러 난방에서 태양열 난방상태로 자동전환되고, 또한 기름보일러 작동중이라도 태양열 온수온도(Ts)가 설정온도(Tsref) 이하이지만 심야전기 온수온도(Tc)가 설정온도(Tcref) 이상으로 올라가면 릴레이(17) 및 그 스위치접점(17b)의 작동(점선위치로 전환)에 의해서 기름보일러 릴레이(18)의 전원이 오프되므로 기름보일러 난방에서 심야전기 난방상태로 자동전환된다.

한편, 릴레이 스위치접점(18c,18d)은 보일러 순환펌프(7)의 작동을 다음과 같이 제어한다.

기름보일러가 작동중인 상태, 즉 릴레이 스위치접점(18c,18d)이 점선위치로 전환되면 이때에는 입력포트(Pi)와 출력포트(Po)가 모두 릴레이 스위치접점(18c,18d)들에 의해서 직접 연결된다.

그러므로, 기름보일러 내부의 온도센서에서 감지된 신호가 포트(Po)-릴레이 스위치접점(18c,18d), 포트(Pi)를 통해서 기름보일러 작동패널에 직접 공급되므로 기존의 기름보일러처럼 작동패널에 설정된 온도에 따라서 기름보일러의 가동여부(즉, 순환펌프의 작동사이클)가 자동제어될 수 있다.

그러나, 기름보일러(3)가 작동하지 않을 때는 릴레이 스위치접점(18c,18d)이 모두 실선위치로 전환되어 있으므로, 이때에는 입출력포트(Pi,Po)사이에 가변저항(VR1:반고정저항)이 개입된다.

이 반고정저항(VR1)의 저항값은 출력포트(Po)로 입력될 기름보일러 내부의 온도센서의 감지온도값과 같은 온도값을 입력포트(Pi)를 통해서 작동패널에 공급해 주게 된다.

이와 같이 하면, 공지의 기름보일러 제어시스템(즉, 순환펌프(7)의 가동제어회로)는 가변저항(VR1)에 의해서 설정된 온도를 기준으로 하여 순환펌프(7)의 온,오프 사이클을 수행하게 되므로 태양열온수기(1) 또는 심야전기온수기(2)가 가동될 때 기존의 1개의 순환펌프(7)로 난방사이클을 그대로 수행할 수 있게 되는 것이다.

즉, 실내의 조작패널상에 설정된 설정온도(가변저항(VR1)에 의해서 설정된 값)을 기준으로, 난방설정온도가 되면 순환펌프(7)가 정지되어 태양열온수기, 심야전기온수기, 기름보일러, 온수를 차단하여 열손실을 최대한 억제할 수 있고, 또한 난방설정온도 이하가 되면 순환펌프(7)가 다시 작동하여 태양열이나 심야전기 온수 공급이 재개된다.

본발명의 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법에 의하면 태양열온수기를 제1순위의 난방시스템으로 하고, 그 다음에 심야전기온수기, 그리고 최하위 순번으로 기름보일러를 난방시스템으로 하는 난방제어가 가능하다.

그러므로 본발명의 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법에 의하면 에너지 사용효율을 극대화할 수 있고, 에너지비용이 큰 순위의 난방시스템을 최소한으로 작동시키기 때문에 유지비용 또한 절감할 수 있게 된다.

또한, 본발명의 복합 열교환시스템의 자동 제어장치와 방법에 의하면 전동밸브와 역지밸브를 적절하게 개폐함으로써 열역류현상을 차단할 수 있게 되었으며, 특히 순환펌프의 작동이나 기름보일러의 급탕기능은 태양열온수기나 심야전기온수기의 작동여부에 관계없이 그대로 사용할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 태양열온수기와 심야전기온수기 및 기름보일러의 온수 순환계를 가지며, 태양열온수기의 온수순환을 제어하기 위한 태양열 온수밸브 및 역지변과, 심야전기온수기의 온수순환을 제어하기 위한 심야전기 온수밸브 및 역지변과, 기름보일러의 온수순환을 제어하기 위한 기름보일러 온수밸브 및 역지변과, 상기 태양열온수기의 온도감지수단과, 상기 심야전기온수기의 온도감지수단과, 상기 기름보일러의 온도감지수단과, 상기 온도감지수단들에 의해서 감지된 온도에 따라서 태양열온수기, 심야전기온수기, 기름보일러의 우선순위를 가지면서 하위 순번의 난방시스템 작동중에 상위 순번의 난방시스템 온도가 설정온도 이상이면 하위 순번의 난방시스템 가동중단과 함께 상위순번의 난방시스템 가동으로 난방가동을 전환시키는 스위칭수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복합 열교환시스템의 자동 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭수단은 태양열 온수온도 감지수단에 의해서 설정온도 이상의 온수온도가 감지되면 심야전기/기름 보일러의 가동을 차단함과 함께 태양열 온수밸브를 개방하고 나머지 온수밸브들은 폐쇄작동시키는 제1의 릴레이 스위치수단과, 심야전기 온수온도 감지수단에 의해서 설정온도 이상의 온수온도가 감지되면 기름보일러의 가동을 차단함과 함께 심야전기 온수밸브를 개방하고 나머지 온수밸브들을 폐쇄작동시키며 상기 제1의 릴레이 스위치수단의 작동에 종속되어 심야전기온수기의 작동여부가 제한되는 제2의 릴레이 스위치수단과, 기름보일러 온수온도 감지수단에 의해서 설정온도 이상의 온수온도가 감지되면 기름보일러 온수밸브를 개방하고 나머지 온수밸브들을 폐쇄작동시킴과 함께 상기 제1의 릴레이 스위치수단 또는 제2의 릴레이 스위치수단의 작동에 종속되어 기름보일러의 가동여부가 제한되는 제3의 릴레이 스위치수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복합 열교환시스템의 자동 제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스위칭수단에 의해서 기름보일러의 순환펌프 작동 기준온도를 설정해 주는 수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복합 열교환시스템의 자동 제어장치.
4. 태양열온수기의 온수온도, 심야전기온수기의 온수온도, 기름보일러의 온수온도를 감지하는 단계와, 상기 감지된 온도에 대하여 태양열 온수온도, 심야전기 온수온도, 기름보일러 온수온도의 순번으로 그 감지온도를 각각의 설정온도와 비교하는 단계와, 상기 온도 비교단계의 비교결과에 따라서 태양열온수기, 심야전기온수기, 기름보일러 온수기의 순위로 각 난방시스템중의 하나를 가동시키는 단계와, 상기 난방시스템 가동중에 상위순번의 온수온도가 설정된 온도이상으로 증가하면 현재 가동중인 하위순번의 난방시스템 가동을 중단시키고 그 상위 순번의 난방시스템부터 재가동시키는 단계로 제어함을 특징으로 하는 복합 열교환시스템의 자동 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 온도 비교단계에서 태양열 온수온도가 설정된 온도이상이면 태양열 온수밸브를 개방하고 나머지 온수밸브를 폐쇄시켜서 태양열 온수만을 공급하고, 태양열 온수온도가 설정된 온도이하를 계속하여 유지하면서 심야전기 온수온도가 설정된 온수온도 이상이면 심야전기 온수밸브만 개방하여 심야전기 온수만을 공급하고, 태양열 온수온도 및 심야전기 온수온도가 설정된 온도 이하를 계속하여 유지하면 기름보일러를 가동시키고 그 온수밸브만을 개방시키는 과정으로 제어하여 우선순위에 따른 난방수 공급을 실행함을 특징으로 하는 복합 열교환시스템의 자동 제어방법.