KR100477472B1 - 온급수의온도조절방법과이의장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 제2순환회로에서 가열된 온급수의 온도조절방법과 이의 장치에 관한 것으로, 신속한 반응과 우수한 온도안정성을 성취하기 위해, 온급수의 온도변화와 유량변화가 열교환기의 제2순환회로(8,7)상에서 감지(6,12)되고, 이들 감지된 변화에 따라 조정기(5)가 열교환기의 제1순환회로(2,3)내에서 유량을 조절하는 설정수단들을 제어하도록 이루어져 있다.

Description

온급수의 온도조절방법과 이의 장치

본 발명은 열교환기의 제2순환회로에서 가열되고 온급수의 온도와 유량이 측정되면서 조정기가 이 열교환기의 제1순환회로에서 유량을 제어하는 설정수단을 조절하도록 이루어진 온급수의 온도조절방법과 이의 장치에 관한 것이다.

이러한 장치는 독일 특허출원 DE-4206074A1호에 의해 이미 공지된 바, 이 종래장치는 온수저장용기와 순환펌프를 갖춘 폐쇄된 순환회로가 열교환기의 제1순환회로에 설치되며, 이 순환펌프는 제2순환회로에서 열교환기 전체의 압력강하 뿐만 아니라, 제1순환회로에서 열교환기 전체의 압력강하에 응하는 조정기에 의하여 제어되는데, 이 조정기는 열교환기가 단위시간당 전달되어야 하는 에너지의 양을 계산하도록 프로그램 되어져 있다. 여기서 다른 매개변수가 발생하게 되는 바, 이는 제2순환회로내에 있는 유량센서에 의하여 감지된 온급수의 유량이다.

이러한 순환회로에서는 다수개(4개이상)의 온도센서가 조정기에 연관된 연결을 필요하게 됨으로서 온급수의 급격한 소비변화경우에서는 양호한 온도안정성을 유지하기가 곤란하였다.

그리고, 열교환기들을 갖춘 유사한 장치들이 지역 중앙열공급망내에 이용되는데, 이 중앙열공급망의 공급 및 귀환라인들은 열교환기를 통하는 도시온수의 유량을 제어하는 설정수단들을 매개로 이 열교환기의 제1순환회로에 연결되어 있다.

이러한 구조 내지는 유사한 구조에 있어서, 몇 개의 하우징 유니트 내지는 많은 하우징 유니트가 있을지라도 온급수의 소비는 급격히 변화되면서 매일 확실한 시간주기 동안 상대적으로 신속하게 변화하게 된다. 유량이 변화될 때 온도센서는 단지 확실한 지연까지 이러한 변화를 감지하게 될 것이며 제2순환회로에 있는 물의 양은 이 물이 흘러나갈 때 이 제2순환회로에는 원하는 설정온도로 가열되지 않은 신선한 공급수에 의하여 채워지게 된다. 따라서 조정기가 열교환기의 제1순환회로에 있는 유량조절밸브를 가능한 재작용과 조절하기 전에 온급수의 고려할 만한 온도강하가 발생하게 된다.

따라서 유량이 급속히 변화할 때 온수온도를 일정하게 유지시키기 위하여 열교환기내에서 온급수를 가열하여야 하는 문제점이 야기되는데, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 국제특허출원(PCT) WO 86/06459호가 제안되는 바, 이 기술에는 제2순환회로가 혼합기(Mixer)에 연결되어 열교환기를 통과하여 가열된 온수가 냉수(가열되지 않은 물)와 섞여지며, 이와 같은 물의 혼합은 열조절용 밸브수단에 의하여 조절된다.

여기서 대유량변화는 동적반응이 불충분한데도 불구하고 이루어질 수 있지만, 제1순환회로의 설정수단을 조절하는 온도조절장치의 측정은 상술한 바와 같은 동일한 문제점을 야기시키는데, 이는 이 온도조절장치의 상태가 제2순환회로 내에서 유량흐름의 온도에 직접적으로 의존하기 때문이다.

종래 또 다른 공지의 장치인 스웨덴 특허 명세서 SE-B-328,388호를 살펴보면, 소비되는 물은 지역 중앙열공급망에 연결된 제1순환회로에 있는 열교환기내에서 가열되며, 여기서 한쪽은 열조절용 밸브 내지는 소요되는 온수회로(온급수)에 있는 대응온도센서에 의하여 분배되도록 선택되고, 그 대신 흐름센서가 중앙열공급망에 연결된 라인에 있는 밸브를 직접 조절하도록 되어 있다. 따라서 온급수의 유량변동은 이 온급수의 절대온도가 전혀 조절되지 않지만, 유입되는 소비유량의 온도 또는 중앙열공급망 내에 있는 물의 온도 등과 같은 다른 매개변수들에 의해 변화되어 신속한 반응을 일으키게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 조절장치의 회로도이고,

도 2는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 회로도이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 온급수의 온도가 비록 유량이 신속하게 변화될지라도 상대적으로 작은 변동으로 유지될 수 있도록 이 열교환기내에서 가열된 온급수의 온도를 더 신속하고 신뢰성 있게 조절하는 장치와 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 후술되는 특허 청구항 제 1항과 제 5항에서 각각 그 방법과 장치에 의하여 이루어지고, 더욱이 청구항 제 2항∼제 4항과 제 6항∼제 8항에 의하여 적합하게 설명된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 공급라인(2)과 귀환라인(3)을 갖춘 지역 중앙열공급망에 연결되어진 제1순환회로의 열교환기(1)가 도시되어 있는바, 이 공급라인(2)에는 유량조절밸브(4)가 설치되되, 이 유량조절밸브는 열교환기(1)의 온급수를 위한 제2순환회로에 배치된 온도센서(6)로부터 인가되는 신호에 대응하는 조정기(6)에 의하여 조절된다. 상기 제2순환회로에는 소비되는 물을 위한 이송라인(7)과 가열된 소비되는 물(즉 온급수)을 위한 출구라인(8)으로 이루어지는데, 이 출구라인(8)은 건물내에 있는 온수의 급수전(도면에는 단지 한 개의 급수전(9)이 도시되어 있음)에 연결되어 있음은 물론이다. 상기 열교환기(1)를 통한 정상적 흐름은 순환펌프(11)가 설치된 분지라인(10)에 의하여 유지되며, 이러한 시스템은 앞서 공지된 기술을 기초로 하고 있다.

본 발명에 따른 온도센서(6)는 제2순환회로의 출구라인(8), 바람직하기로는 열교환기(1)에 인접하게 설치되어 상기 출구라인(8)으로 흐르는 물의 일시적인 온도변화를 감지하도록 설치되어 있다.

더욱이 상기 제2순환회로의 이송라인(7)에는 미리 설정된 부하범위내에서 상대적인 유량파동을 측정하기 위한 유량센서(12)가 설치되어 있는 바, 또한 이 유량센서(12)는 출구라인(8)내의 온도가 상기 온급수의 유량의 갑작스런 증가 내지는 감소로 인하여 강하 내지는 상승되기 전에 제1순환회로에 있는 유량조절밸브(4)를 조절하기 위하여 장착된 조정기(5)에 연결되어 있다.

이러한 설치구조는 상당한 온도조절이 가능함에 따라 온급수의 온도가 이 온급수의 유량이 급격하게 변할지라도 거의 일정하게 내지는 상당히 좁은 범위내에서 유지될 수 있다.

한편, 순간적인 부하변화에 의하여 어떤 지연이 유량센서(12)와 온도센서(6)에 의하여 감지되어지면, 상기 유량조절밸브(4)는 자체위치가 변화되는데, 우선 전체적인 시스템의 열동력학적 특성을 고려할지라도 상대적인 유량의 흐름에 대하여 변화되며, 이 같은 유량조절밸브(4)의 위치변화는 특정시스템에 적용된 알고리즘에 의하여 결정되는 바, 이 알고리즘은 시스템의 동적특성을 고려하여 공급되는 비가열된 물소비에 요구되는 에너지의 변화를 기초로 하여 위치변화의 크기가 계산되어진다.

공급라인(2)의 온도 내지는 이 공급라인(2)과 귀환라인(3) 사이의 압력차로 인한 큰 변화를 갖춘 시스템에 있어서, 설정수단들인 상기 온도센서(13) 내지는 차등압력센서(14)는 상기 조절기(5)의 알고리즘의 자동적용을 위하여 배치된다.

주거건물내에서 측정한 온급수의 평균소비(24시간 기준)가 온수소비량 상위 약 20％를 점유하는데, 이 온수소비량의 상위는 약 5분의 축적된 상대적으로 짧은 시간동안에 발생되어 매우 짧은 소비정점과 유량변화가 매우 급속하게 이루어지는바, 이 같은 사항에도 불구하고 본 발명의 조절장치는 시스템이 이러한 상위소비 보다도 초과되거나 평균소비를 기초로 한 크기로 되어있더라도 온도안정성이 ±2℃ 범위내에서 유지가능 하도록 되어 있다.

따라서, 본 발명은 온급수의 온도안정성을 개선시킬 뿐만 아니라 조절장치의 신속한 반응과 간단한 구조로 인하여 설비가격을 절감할 수 있으며, 특히 단지 하나의 유량센서와 온도센서에 의하여 충분히 이루어진다.

도 2는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로, 도 1에 대응하는 부분에는 동일한 참조번호를 부여하고 있다.

앞선 실시예와의 차이는 조절기(5')에 정확한 센서신호가 인가되도록 상기 온도센서(6')에는 유량센서(12), 온도센서(13) 및, 차등압력센서(14)들이 연결되어 있는 것이다. 증가된 유량이 있을 때 온도센서는 감지된 온도보다도 더 낮은 온도에 대응하는 신호를 인가하게 될 것이다. 이러한 실시예는 조절기(5')를 제외한 다른 센서들(12,13,14,6')들은 단지 보충대체함에 따라 특히 기존시스템에 적합하게 되어 있다.

본 발명은 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 변경이 가능한 바, 예를 들어 열교환기는 서로 평행 내지는 일열로 2개 이상의 열교환기로 구성시킬 수도 있음은 물론이다.

Claims (8)

1. 조정기가 열교환기의 제1순환회로내에서 유량을 조절하는 설정수단들을 제어하면서 온급수의 온도와 유량이 측정되고 이 열교환기의 제2순환회로에서 가열된 급수가 건물의 다수개의 온급수전(栓)을 매개로 공급되는 온급수의 온도를 조절하는 방법에 있어서,

   상기 열교환기(6)의 제2순환회로상에서 온급수의 변화에 따라 상대적 내지 순간적인 유량 변화를 감지하는 단계뿐만 아니라 열교환기의 출구라인(8)에서 온급수의 온도변화들을 감지하는 단계와, 상기 온급수의 설정된 온도안정성을 유지하기 위하여 순간적으로 감지된 변화들의 크기에 대응하여 상기 설정수단들을 조절기가 제어하는 단계들로 이루어진 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상대적인 흐름변화를 순간적으로 감지한 센서신호는 열교환기의 출구라인에서 온급수의 온도를 감지한 센서에 인가되고 증가된 온급수의 유량이 한쪽에서 감지된 것보다 더 낮은 온도로 대응하여 조절기에 온도센서신호를 인가하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열교환기의 제1순환회로내에 있는 물온도가 감지되어 조정기와 설정수단들을 조절하도록 이용되는 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절방법.
4. 제 1항 내지 제 2항에 있어서, 상기 열교환기의 제1순환회로의 압력차가 감지되어 조정기와 설정수단들을 조절하도록 이용되는 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절방법.
5. 유량조절밸브(4)가 설치되는 제1순환회로의 공급라인(2)과 귀환라인(3)으로부터 열을 전달하도록 배치되고 온급수의 온도를 일정하게 유지하는 조정기(5,5')를 경유하여 이 유량조절밸브(4)를 조절하는 온도센서(6,6')가 설치되는 제2순환회로의 출구라인(8)과 이송라인(7)이 연결된 열교환기(1)를 이용한 온급수의 온도를 조절하는 장치에 있어서,

   상기 제2순환회로의 이송라인(7)에는 온급수를 위한 유량센서(12)가 설치되어 순간적이면서 상대적인 유량변화를 감지하여 조정기(5,5')를 조절하도록 설치되고, 상기 조정기(5,5')는 열교환기(1)의 출구라인을 구성하는 제2순환회로에 배치된 온도센서(6,6')에 의해 감지된 온도변화에 따라 제어되어지는 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 유량센서(12)는 온도센서(6')에 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 온도센서(13)는 열교환기(1)의 제1순환회로를 구성하는 공급라인(2)에 배치되어 조정기(5,5')를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절장치.
8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 차등압력센서(14)는 제1순환회로의 공급라인(2)과 귀환라인(3) 사이에 배치되어 조정기(5,5')를 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 온급수의 온도조절장치.