KR100465749B1 - 가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법 - Google Patents

가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법에 관한 것으로서, 기존의 배관구조를 일부 개선하면서 소정의 순환라인을 조성하고, 또 냉온수 레버의 조작에 따른 보일러의 가동을 제어하여 온수 사용 전 배관 내의 물을 짧은 시간 동안 순환 및 예열시켜 뜨거운 물을 곧바로 사용할 수 있도록 함으로써, 온수사용시 따뜻한 물이 나올 때까지 기다려야 하는 불편함이나 찬 물을 그대로 버리는 불합리한 점을 해소할 수 있도록 한 가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법{Hot-water supply system of boiler for home use}
본 발명은 가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉온수 레버의 선택적인 조작을 통해서 보일러의 가동/정지를 제어하는 동시에 온수사용 전 배관 내의 물을 일정시간 순환 및 예열시킨 후 사용할 수 있도록 함으로써, 온수사용시 따뜻한 물이 나올 때까지 찬 물을 그대로 버리는 불합리한 점을 해소할 수 있도록 한 가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가정용 보일러는 냉온수 레버의 조작에 따라 가동되거나 정지되는 시스템으로 되어 있다.
예를 들면, 냉온수 레버를 완전히 한쪽(보통 오른쪽) 끝에 놓은 상태에서 ON시키면 냉수라인을 통해 냉수가 공급되고, 이때 보일러는 가동되지 않게 된다.
또한, 냉온수 레버를 그 이외의 구간에 놓고 ON 시키면 이때에는 온수라인으로도 물이 흐르면서 유수 감지기의 감지신호를 받은 컨트롤러의 출력제어에 의해 보일러가 가동되면서 온수가 공급된다.
그러나, 이러한 가정용 보일러의 경우 목욕이나 샤워를 할 때 냉온수 레버를 온수위치에서 ON 시키면, 배관 내에 남아있던 차가운 물이 나온 후에 보일러에 의해 가열된 물이 나오게 되는데, 이때 대부분의 사용자는 차가운 물을 그대로 흘려버리게 되므로 물의 낭비가 심하고, 또 따뜻한 물이 나을 때까지 기다려야 하므로 많은 시간을 허비해야 하는 불편함이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존의 배관구조를 일부 개선하면서 소정의 순환라인을 조성하고, 또 냉온수 레버의 조작에 따른 보일러의 가동을 제어하여 온수 사용 전 배관 내의 물을 짧은 시간 동안 순환 및 예열시켜 뜨거운 물을 곧바로 사용할 수 있도록 함으로써, 온수사용시 따뜻한물이 나올 때까지 기다려야 하는 불편함이나 찬 물을 그대로 버리는 불합리한 점을 해소할 수 있도록 한 가정용 보일러의 온수 공급장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온수 공급장치는 사용자의 조작을 위한 냉온수 레버, 온수공급을 위한 보일러, 냉온수 레버측으로 직결되는 냉수라인, 유수 감지기 및 보일러를 경유하여 냉온수 레버측으로 연결되는 온수라인 등을 포함하는 가정용 보일러의 온수 공급장치에 있어서, 상기 냉온수 레버측에 인접한 온수라인과 냉수라인 사이에는 첵밸브와 온도센서 및 전자밸브를 갖는 보조라인을 연결 설치하여 온수라인측에서 냉수라인측으로 보일러를 경유하는 물의 순환을 가능하게 하고, 상기 유수 감지기에 인접한 온수라인상에는 순환펌프를 설치하여 물의 강제 순환을 가능하게 하며, 상기 전자밸브, 순환펌프 및 보일러는 냉온수 레버의 조작에 따른 유수 감지기의 ON/OFF 신호와 보일러 출구측 및 전자밸브의 입구측에 각각 설치한 온도센서의 신호를 받아 제어신호를 출력하는 컨트롤러에 의한 제어를 받게 하여 물의 온도가 일정온도에 도달할 때까지 보일러의 가동과 물의 순환을 가능하게 하여서 온수라인의 찬물을 냉수라인으로 순환시키는 기능을 갖도록 한 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조라인상의 첵밸브는 냉수라인의 정상적인 흐름방향을 차단하는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자밸브는 컨트롤러에 의한 제어로 ON/OFF 개폐동작되는 솔레노이드 방식의 밸브나, 또는 물의 온도에 따른 팽창 및 수축작용을 통해 물의 흐름을양편에서 개폐하는 벨로우즈 타입으로 이루어져 컨트롤러에 의한 별도의 제어없이 물의 온도를 통한 자체적인 개폐가 가능한 밸브인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는 보일러의 가동 제어를 위한 입력신호를 냉온수 레버의 조작신호 이외에 유무선 제어기로부터 제공받을 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 온수 공급방법은 냉온수 레버의 반복조작에 따른 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호가 2∼3초 이내에 감지되었는 지의 여부를 판단하는 제1단계와, 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호가 2∼3초 이내에 감지되면 보일러를 가동시키는 제2단계와, 보일러 가동 후 보일러 출구측 물의 온도가 70∼90℃까지 상승하였는 지의 여부를 판단하는 제3단계와, 보일러 출구측 물의 온도가 70∼90℃까지 상승한 경우 순환펌프 및 전자밸브의 ON 작동을 실행하여 물을 순환시키는 제4단계와, 배관 내의 물을 순환시킨 후, 전자밸브 입구측 물의 온도가 30∼40℃인 지의 여부를 판단하는 제5단계와, 상기 제5단계에서 물의 온도가 30∼40℃에 못미치면 물을 계속 순환시키고, 30∼40℃에 도달하면 보일러의 가동 정지와 함께 전자밸브의 OFF 작동을 실행하여 물의 순환을 정지시키며, 계속해서 냉온수 레버의 ON 조작에 따른 보일러의 재가동을 통해 온수를 사용하는 제6단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1단계 및 제2단계에서는 냉온수 레버의 반복조작에 따른 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호를 판단 및 감지하는 과정 이외에 유무선 제어기의 ON 신호 입력여부를 판단 및 감지하여 보일러를 가동시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 온수 공급장치의 배관구조를 보여주는 개략도
도 2는 본 발명에 따른 온수 공급장치의 제어과정을 보여주는 순서도
〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉
10 : 냉온수 레버 11 : 냉수라인
12 : 보일러 13 : 온수라인
14 : 유수 감지기 15 : 컨트롤러
16 : 순환펌프 17 : 첵밸브
18a,18b : 온도센서 19 : 보조라인
20 : 전자밸브
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1는 본 발명에 따른 온수 공급장치의 배관구조를 보여주는 개략도이다.
본 발명에서 제공하는 온수 공급장치는 기존의 온수 공급장치, 예를 들면 사용자의 조작을 위한 냉온수 레버(10), 온수공급을 위한 보일러(12), 냉온수 레버(10)측으로 직결되는 냉수라인(11), 유수 감지기(14) 및 보일러(12)를 경유하여 냉온수 레버(10)측으로 연결되는 온수라인(13) 등을 포함하는 온수 공급장치를 이용하여 이와 연계적으로 적용한다.
이를 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 전자밸브(20), 첵밸브(17), 온도센서(18b)를 갖는 보조라인(19)을 냉온수 레버(10)측과 인접한 위치에서 냉수라인(11)과 온수라인(13) 사이에 연결 설치하여 보일러(12)를 경유하는 물의 순환과 이때의 물의 온도감지를 가능하게 한다.
이때의 물의 강제 순환을 위하여 유수 감지기(14)와 인접한 위치에 순환펌프(16)를 설치한다.
또한, 보일러(12)의 출구측에는 온도센서(18a)를 설치하여 이곳을 통과하는 온도값을 컨트롤러(15)에 제공할 수 있도록 한다.
여기서, 순환펌프(16)의 작동은 냉온수 레버(10)의 반복조작에 따른 유수 감지기(14)의 ON/OFF 반복신호를 받아 소정의 제어신호를 출력하는 컨트롤러(15)에 의해 제어되게 하고, 상기 첵밸브(17)는 냉수라인(13)의 정상적인 흐름방향을 차단하는 방향, 즉 냉수가 공급되는 방향에 대한 반대방향으로 설치하여 보일러를 거치지 않은 냉수가 이곳을 통해 직접 보내지지 않게 한다.
예를 들면, 냉온수 레버(10)의 반복조작에 따라 보일러(12)가 가동된 후, 보일러 출구측의 온도가 소정의 온도, 예를 들면 70∼90℃의 온도로 상승하면, 이때의 온도를 온도센서(18a)가 감지하여 컨트롤러(15)측에 제공하게 되므로서, 컨트롤러(15)의 제어를 통해 순환펌프(16)는 작동될 수 있는 것이다.
여기서, 보일러(12)의 가동을 위하여 컨트롤러(15)측에 제공되는 입력신호는 냉온수 레버(10)의 반복조작에 따른 유수 감지기(14)의 신호 이외에 별도의 유무선 제어기, 예를 들면 유선인 경우에는 냉온수 레버 일측에 설치되는 ON/OFF 스위치, 무선인 경우에는 리모콘 등과 같은 원격 제어수단을 사용하여 컨트롤러(15)측에 신호를 제공할 수도 있다.
즉, 상기 ON/OFF 스위치를 ON시키거나, 또는 리모콘을 ON 조작하면 보일러를 가동시킬 수 있다.
또한, 상기 전자밸브(20)는 온수라인(13)에서 냉수라인(11)측으로 직접 통하는 물의 흐름을 단속할 수 있게 된다.
또한, 상기 전자밸브(20)는 컨트롤러(15)의 제어에 의해 단순 ON/OFF 개폐작동되는 솔레노이드 방식의 밸브를 적용하거나, 또는 물의 온도에 따른 팽창 및 수축작용을 통해 물의 흐름을 양편에서 개폐하는 밸로우즈 타입을 적용할 수도 있는데, 밸로우즈 타입의 경우에는 컨트롤러(15)에 의한 별도의 제어없이 물의 온도를 통한 자체적인 개폐가 가능하고, 위와 같은 양방향 개폐시에는 별도의 첵밸브 기능을 겸할 수 있으므로, 별도의 첵밸브의 필요성도 배제할 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 온수 공급장치를 이용하여 온수를 사용하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
목욕이나 샤워, 기타 온수를 사용하기 위해 냉온수 레버를 연속해서 열었다 닫으면, 이때의 조작신호에 의해 유수 감지기의 ON,OFF 신호가 발생하고, 이 신호는 그대로 컨트롤러에 입력되어 컨트롤러의 제어를 통해 보일러가 가동한다.
여기서, 냉온수 레버의 위치는 한쪽으로 완전히 젖혀진 위치를 제외하고는 그 이외의 구간 어느 위치에 있던지 무관하다.
즉, 냉온수 레버를 한쪽으로 완전히 젖혀진 위치에 놓으면 온수라인으로 물이 흐르지 않아 유수 감지기의 신호가 발생하지 않기 때문이다.
만일, 보일러를 가동한 상태에서 냉온수 레버를 그대로 열어 놓으면, 보일러를 거친 물은 정상적인 온수라인을 통해 냉온수 레버측으로 공급되므로, 이때에는 어느 정도 차가운 물이 나온 후, 곧바로 온수를 쓸 수 있다.
물론, 이때의 순환펌프는 OFF 상태이고, 전자밸브도 OFF(폐쇄) 상태이다.
한편, 본 발명에서 제공하는 온수 공급장치에서는 온수 사용시 배관 내에 있는 찬 물을 데운 후, 곧바로 온수를 사용할 수 있다.
이를 위하여, 냉온수 레버의 연속 조작에 의해 보일러를 가동시킨 후, 곧바로 냉온수 레버를 닫으면, 이때의 조작신호 및 냉온수 레버의 상태에 따른 유수 감지기의 감지신호에 의해 보일러가 가동된다.
보일러의 가동에 따라 물이 어느 정도 데워진 후, 그 출구측에 있는 온도센서에 의해 물의 온도가 감지되는데, 이때 물의 온도가 70∼90℃의 온도로 상승하면, 이때의 온도값을 컨트롤러측에 제공하게 되고, 이와 동시에 컨트롤러의 제어에 의해 순환펌프가 작동하는 동시에 전자밸브가 열리게 되고, 계속해서 배관 내의 물은 물은 도면의 실선 화살표 방향과 같이 온수라인과 보조라인 및 냉수라인을 통해 보일러측으로 순환되며, 보일러측에서 보내지는 물의 온도가 전자밸브의 입구측에 있는 온도센서에 의해 적정온도, 예를 들면 30∼40℃로 감지되면, 온도센서로부터 입력되는 감지신호에 의한 컨트롤러의 제어를 통해 보일러는 가동이 정지되는 동시에 전자밸브도 닫히게 되고, 이때 냉온수 레버를 열면, 재차 물의 흐름에 따른 유수 감지기의 신호에 의해 보일러의 재가동과 동시에 데워진 물이 곧바로 냉온수 레버를 통해 나오게 되므로, 계속해서 온수를 사용할 수 있다.
여기서, 보일러 출구측에서 데워진 70∼90℃의 물은 냉온수 레버까지 연장되어 있는 배관을 거치면서 온도가 떨어지게 되고, 따라서 전자밸브의 입구측에 도달하는 시점에서는 30∼40℃ 정도를 유지하게 되므로, 실질적으로 순환되는 물은 보일러 출구측과 냉온수 레버 사이의 배관 내에 있던 물을 의미한다.
즉, 물을 순환시킨다는 의미보다는 보일러측과 냉온수 레버 사이에 있던 찬물을 밀어낸다는 의미이다.
이렇게 배관 내에서의 물은 순환펌프의 동력에 의해 순환함에 따라 적정온도까지 도달되는데 소요되는 시간은 그다지 길지 않으므로, 종전과 같이 찬물이 나온 후 더운물이 나을 때까지 기다리던 시간에 비해 짧은 시간 내에 더운물을 곧바로 사용할 수 있는 편리함이 있다.
한편, 위와 같은 컨트롤러의 제어를 이용한 본 발명의 온수 공급방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 2에 도시한 바와 같이, 먼저 온수의 사용을 위해 가정의 난방 시스템을 전체적으로 ON 상태로 유지한다.
처음 단계에서는 냉온수 레버의 조작에 따른 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호가 2∼3초 이내에 감지되었는 지의 여부를 판단한다.
즉, 냉온수 레버를 열었다 닫었다 하는 연속조작을 2∼3초 이내에 수행하면 온수라인으로 물이 흘렀다 곧바로 끊어지므로, 이때의 흐름상태를 유수 감지기에서 인식한 후, 그 신호를 컨트롤러측에 제공한다.
만일, 냉온수 레버를 연 후, 곧바로 닫지않고 그대로 두면, 유수 감지기로부터 신호발생이 없게 되므로, 컨트롤러에서는 어떠한 제어신호도 출력되지 않게 된다.
한편, 본 발명의 다른 구현예로서, 위의 컨트롤러측에 제공되는 신호는 냉온수 레버의 조작에 따른 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호 이외에 별도의 ON/OFF 스위치나 리모컨 등과 같은 유무선 제어기의 신호를 채용할 수 있다.
다음 단계에서는 상기 단계에서 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호가 2∼3초 이내에 감지되면, 또는 ON/OFF 스위치나 리모컨 등과 같은 유무선 제어기의 ON 신호가 감지되면, 컨트롤러의 출력제어를 통해 보일러를 가동시킨다.
냉온수 레버의 연속조작을 통해 사용자의 온수사용 의지가 있다고 판단되면, 컨트롤러는 보일러에 대한 신호를 출력하여 이때부터 보일러를 가동시킨다.
만일, 유수 감지기로부터 입력되는 신호가 없으면, 보일러의 가동이 이루어지지 않게 되므로, 이때에는 냉수를 그대로 사용할 수 있게 된다.
계속해서, 다음 단계에서는 냉온수 레버를 닫은 상태에서 보일러 가동에 따라 물이 어느 정도 데워진 후, 온도센서의 의해 감지되는 물의 온도가 70∼90℃ 정도까지 상승하면, 이때의 온도값이 컨트롤러에 제공되고 계속해서 컨트롤러의 제어를 통해 순환펌프를 ON시키는 동시에 전자밸브도 ON시켜서 배관 내의 물을 순환시킨다.
이때의 배관구간은 보일러 내부구간과 냉온수 레버 사이를 순환하는 구간을 의미하며, 순환펌프의 작동과 함께 폐회로로 되어 있는 배관 내의 물이 보일러측으로 보내지면서 물의 순환이 가능하게 되고, 이렇게 순환하는 물이 일정온도 이상으로 데워지면, 온도센서의 감지신호를 받은 컨트롤러의 제어에 의해 보일러는 가동을 정지한다.
즉, 위와 같이 전자밸브의 입구측에 있는 온도센서의 의해 감지되는 물의 온도가 30∼40℃ 정도가 되면, 이때의 신호가 컨트롤러에 입력되고, 컨트롤러는 보일러의 가동을 정지시키는 한편, 전자밸브의 OFF 실행 후, 냉온수 레버를 열고 온수를 사용할 수 있는 것이다.
이때, 냉온수 레버를 열면, 유수 감지기는 물의 흐름에 의해 재차 ON 신호를 컨트롤러에 제공하게 되고, 이에 따라 컨트롤러는 이때의 입력되는 유수 감지기의 ON 신호를 받아 보일러를 가동시켜줌으로써, 미리 예열시킨 온수 뿐만 아니라 계속적인 온수의 사용이 가능하게 되는 것이다.
여기서, 물의 순환이 완료된 후, 온수를 사용하는 상태에서 전자밸브의 OFF 작동이 실행되는 시점에서 컨트롤러에 의해 순환펌프도 OFF 시킬 수도 있지만, 배관상에 설치되어 있는 순환펌프로 인한 흐름저항을 최소화하거나, 또는 냉수의 공급압력에 비해 상대적으로 압력이 떨어지는 온수의 공급압력을 보조하는 측면에서 온수사용시에 한에 순환펌프를 계속 작동시키는 것도 바람직하다 할 수 있다.
따라서, 온수 사용 전에 배관 내의 차가운 물을 미리 예열한 후, 곧바로 온수를 쓸 수 있으므로, 종전과 같이 찬물을 그대로 흘려보내는 낭비와 물이 데워질 때까지 기다리는 등의 불편함없이 온수를 편리하게 사용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 온수 사용 전 배관 내의 물을 짧은 시간 순환 및 예열시켜 뜨거운 물을 곧바로 사용할 수 있도록 한 배관의 구조개선과 이때의 제어방법을 방법을 제공함으로써, 온수사용시 따뜻한 물이 나올 때까지 기다려야 하는 불편함이나 찬 물을 그대로 버리는 불합리한 점을 해소할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 사용자의 조작을 위한 냉온수 레버(10), 온수공급을 위한 보일러(12), 냉온수 레버(10)측으로 직결되는 냉수라인(11), 유수 감지기(14) 및 보일러(12)를 경유하여 냉온수 레버(10)측으로 연결되는 온수라인(13) 등을 포함하는 가정용 보일러의 온수 공급장치에 있어서,
    상기 냉온수 레버(10)측에 인접한 온수라인(13)과 냉수라인(11) 사이에는 첵밸브(17)와 온도센서(18b) 및 전자밸브(20)를 갖는 보조라인(19)을 연결 설치하여 온수라인(13)측에서 냉수라인(11)측으로 보일러(12)를 경유하는 물의 순환을 가능하게 하고, 상기 유수 감지기(14)에 인접한 온수라인(13)상에는 순환펌프(16)를 설치하여 물의 강제 순환을 가능하게 하며, 상기 전자밸브(20), 순환펌프(16) 및 보일러(12)는 냉온수 레버(10)의 조작에 따른 유수 감지기(14)의 ON/OFF 신호와 보일러 출구측에 설치한 온도센서(18a) 및 전자밸브(20)의 입구측에 설치한 온도센서(18b)의 신호를 받아 제어신호를 출력하는 컨트롤러(15)에 의한 제어를 받게 하여 물의 온도가 일정온도에 도달할 때까지 보일러의 가동과 물의 순환을 가능하게 하여서 온수라인의 찬물을 냉수라인으로 순환시키는 기능을 갖도록 한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 가정용 보일러의 온수 공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조라인(19)상의 첵밸브(17)는 냉수라인(11)의 정상적인 흐름방향을 차단하는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 가정용 보일러의 온수 공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자밸브(20)는 컨트롤러에 의한 제어로 ON/OFF 개폐동작되는 솔레노이드 방식의 밸브나, 또는 물의 온도에 따른 팽창 및 수축작용을 통해 물의 흐름을 양편에서 개폐하는 밸로우즈 타입으로 이루어져 컨트롤러(15)에 의한 별도의 제어없이 물의 온도를 통한 자체적인 개폐가 가능한 밸브인 것을 특징으로 하는 가정용 보일러의 온수 공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 보일러의 가동 제어를 위한 입력신호를 냉온수 레버의 조작신호 이외에 유무선 제어기로부터 제공받을 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가정용 보일러의 온수 공급장치.
  5. 냉온수 레버의 반복조작에 따른 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호가 2∼3초 이내에 감지되었는 지의 여부를 판단하는 제1단계;
    유수 감지기의 ON,OFF 반복신호가 2∼3초 이내에 감지되면 보일러를 가동시키는 제2단계;
    보일러 가동 후 보일러 출구측 물의 온도가 70∼90℃까지 상승하였는 지의 여부를 판단하는 제3단계;
    보일러 출구측 물의 온도가 70∼90℃까지 상승한 경우 순환펌프 및 전자밸브의 ON 작동을 실행하여 물을 순환시키는 제4단계;
    배관 내의 물을 순환시킨 후, 전자밸브 입구측 물의 온도가 30∼40℃인 지의 여부를 판단하는 제5단계;
    상기 제5단계에서 물의 온도가 30∼40℃에 못미치면 물을 계속 순환시키고, 30∼40℃에 도달하면 보일러의 가동 정지와 함께 전자밸브의 OFF 작동을 실행하여 물의 순환을 정지시키며, 계속해서 냉온수 레버의 ON 조작에 따른 보일러의 재가동을 통해 온수를 사용하는 제6단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 보일러의 온수 공급방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1단계 및 제2단계에서는 냉온수 레버의 반복조작에 따른 유수 감지기의 ON,OFF 반복신호를 판단 및 감지하는 과정 이외에 유무선 제어기의 ON 신호 입력여부를 판단 및 감지하여 보일러를 가동시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가정용 보일러의 온수 공급방법.
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