KR100621667B1 - 다인자 온돌난방 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다인자 온돌난방 제어방법은, 복수의 제어위치온도의 현재값을 측정하여 측정치를 생성하고, 이를 이용하여 온돌난방을 가동 또는 정지시키는 제어방법에 있어서, 제1 제어위치온도에 대한 설정치와 제어편차, 제2 제어위치온도에 대한 상한치와 하한치를 저장하고, 제1 제어위치온도의 측정치가 설정치에 제어편차를 가한 값보다 클 경우 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 제1 제어위치온도의 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값보다 작을 경우 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하고, 상기 판단된 결과에도 불구하고, 제2 제어위치온도의 측정치가 상한치보다 크면 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 제2 제어위치온도의 측정치가 하한치보다 작으면 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하며, 온돌난방의 현재의 운전상태와 상기 판단된 결과를 비교하여 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시킴으로써, 거주자의 쾌적성을 향상시킬 수 있으며 에너지 소비량을 절감할 수 있다.

온돌난방, 제어방법, 제어장치, 제어위치온도

Description

다인자 온돌난방 제어방법 및 장치{Multi-factor control method and apparatus for ondol heating}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어방법을 나타낸 순서도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치를 나타낸 사시도.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치가 설치된 거실을 나타낸 평면도.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치가 설치된 거실 및 화장실을 나타낸 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 다인자 온돌난방 제어장치

103 : 표시창

104 : 기준온도 설정다이얼

105 : 상한치 설정버튼

106 : 하한치 설정버튼

107 : 모드전환 스위치

108 : 바닥온도 측정센서

109 : 실내온도 측정센서

110 : 저장부

120 : 온도센서부

130 : 판단부

140 : 작동부

본 발명은 제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다인자 온돌난방 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 온돌난방에서는, 1) 실내온도 설정치와 실내온도 측정치를 비교하여 온도제어밸브를 개폐하는 방식과 2) 실내온도에 상관없이 반복타이머 기능으로 온돌난방을 주기적으로 가동/정지하는 방식이 사용되고 있다. 그러나 상기 '1) 실내온도 설정치와 실내온도 측정치를 비교하여 온도제어밸브를 개폐하는 방식'은, 공동주택의 높은 단열성과 기밀성으로 인해 바닥온도가 낮아질 수 있으며 좌식생활을 중요시하는 거주자들에게는 쾌적성 저하를 초래하게 된다. 상기 '2) 실내온도에 상관없이 반복타이머 기능으로 온돌난방을 주기적으로 가동/정지하는 방식'의 경우, 외기온과 난방부하 변화에 따른 정확한 제어가 이루어지기 어려우며, 과열 혹은 과냉 현상으로 에너지 소비량이 증가할 우려가 있다.

즉, 종래의 온돌난방 제어방법은 실내온도 하나만을 기준으로 한 것으로, 이러한 제어방법에 의해서는 실내온도만이 제어되기 때문에 실내 공기 및 바닥표면의 온도가 모두 쾌적범위대(일반적으로 실내온도는 약 20℃, 바닥온도는 약 30℃)에서 유지될 때 쾌적감을 느끼는 온돌난방공간의 열적 특성상 실내의 쾌적환경 유지는 불가능하다는 문제가 있다. 온돌난방의 제어는 축열성을 갖는 온돌 고유의 열적특성과 온돌에서의 생활방식을 모두 고려해야 하기 때문에 실내공기 온도만을 제어대상으로 하는 난방방식과는 근본적으로 차별이 되어야 하는 것이다.

따라서, 온돌난방 공간의 열적 쾌적성을 유지하고 과열, 과냉을 방지하여 에너지 소비를 절감하기 위해 온돌의 실내온도와 바닥온도 모두를 동시에 제어하는, 3) 사용자의 취향에 따라 실내온도와 바닥온도를 선택적으로 제어하는 방식과 4) 사용자의 취향에 상관없이 실내온도와 바닥온도를 번갈아 가면서 제어하는 방식이 제안된 바 있다.

상기 '3) 사용자의 취향에 따라 실내온도와 바닥온도를 선택적으로 제어하는 방식'에 관한 종래기술로는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0202130호('실내공기온도와 방바닥온도를 선택적으로 제어하기 위한 온도제어장치')를 들 수 있다. 상기 고안의 경우, 실내온도는 설정범위에 들지만 바닥온도가 설정범위를 벗어날 수 있으며, 반대로 바닥온도는 설정범위에 들지만 실내온도는 설정범위를 벗어날 위험성이 있어, 쾌적성이 저하될 우려가 있다.

상기 '4) 사용자의 취향에 상관없이 실내온도와 바닥온도를 번갈아 가면서 제어하는 방식'에 관한 종래기술로는 대한민국 등록특허공보 제0146769호('두개의 제어인자를 가지는 온돌 난방공간의 제어 방법'), 대한민국 등록특허공보 제0161229호('연속난방식 온돌난방 주택의 다인자 온도제어장치'), 대한민국 등록특허공보 제0161230호('간헐난방식 온돌난방 주택의 다인자 온도제어장치')를 들 수 있다. 상기 발명들의 경우 실내온도와 바닥온도 각각에 대해 설정치를 둠으로써 모두 정밀하게 제어하는 것이 실질적으로 불가능하며 개별난방의 경우에는 보일러 가동시간이 길어져 과열로 인한 불필요한 에너지소비가 초래되는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래 기술들의 단점을 극복하기 위한 것으로서, 좌식생활과 침대생활이 공존하는 현실에서 실내온도 및 바닥온도가 모두 설정범위 내에서 유지되도록 하여 거주자의 쾌적성을 향상시키고, 과열로 인한 불필요한 에너지 소비를 절감할 수 있는 다인자 온돌난방 제어방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 태양에 따르면, 복수의 제어위치온도의 현재값을 측정하여 측정치를 생성하고, 이를 이용하여 온돌난방을 가동 또는 정지시키는 제어방법에 있어서, (a) 제1 제어위치온도 에 대한 설정치와 제어편차, 제2 제어위치온도에 대한 상한치와 하한치를 저장하는 단계; (b) 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 가한 값보다 클 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 감한 값보다 작을 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 판단된 결과에도 불구하고, 상기 제2 제어위치온도의 측정치가 상기 상한치보다 크면 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제2 제어위치온도의 측정치가 상기 하한치보다 작으면 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계; 및 (d) 상기 온돌난방의 현재의 운전상태와 상기 (b)단계 및 상기 (c)단계에서 판단된 결과를 비교하여 상기 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시키는 단계를 포함하는 다인자 온돌난방 제어방법이 제공된다.

상기 제1 제어위치온도는 실내온도이고, 상기 제2 제어위치온도는 바닥온도인 것을 특징으로 한다. 상기 제1 제어위치온도는 바닥온도이고, 상기 제2 제어위치온도는 실내온도인 것을 특징으로 한다.

또한, 복수의 제어위치온도를 이용하여 온돌난방을 가동 또는 정지시키는 제어장치에 있어서, (a) 제1 제어위치온도 및 제2 제어위치온도의 현재값을 측정하여 측정치를 생성하는 온도센서부와; (b) 제1 제어위치온도에 대한 설정치와 제어편차, 제2 제어위치온도에 대한 상한치와 하한치를 저장하는 저장부와; (c) 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 가한 값보다 클 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설 정치에 상기 제어편차를 감한 값보다 작을 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하며, 상기 판단에도 불구하고, 상기 제2 제어위치온도의 측정치가 상기 상한치보다 크면 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제2 제어위치온도의 측정치가 상기 하한치보다 작으면 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 판단부와; (d) 상기 온돌난방의 현재의 운전상태와 상기 판단부에서 판단된 결과를 비교하여 상기 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시키는 작동부를 포함하는 다인자 온돌난방 제어장치가 제공된다.

상기 제1 제어위치온도는 실내온도이고, 상기 제2 제어위치온도는 바닥온도인 것을 특징으로 한다. 상기 제1 제어위치온도는 바닥온도이고, 상기 제2 제어위치온도는 실내온도인 것을 특징으로 한다.

또한, 복수의 제어모드를 선택할 수 있는 모드전환부를 포함하는 온돌난방 제어장치에 있어서, 복수의 제어위치온도의 현재값을 측정하여 측정치를 생성하고, 이를 이용하여 온돌난방을 가동 또는 정지시키는 제어방법에 있어서, (a) 제1 제어위치온도에 대한 설정치와 제어편차, 제2 제어위치온도에 대한 상한치와 하한치를 저장하는 단계; (b) 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 가한 값보다 클 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 감한 값보다 작을 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 판단된 결과에도 불구하고, 상기 제2 제어위치온도의 측정치가 상기 상한치보다 크면 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제2 제어위치온도의 측정치가 상기 하한 치보다 작으면 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계; 및 (d) 상기 온돌난방의 현재의 운전상태와 상기 (b)단계 및 상기 (c)단계에서 판단된 결과를 비교하여 상기 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시키는 단계를 포함하는 온돌난방 제어방법에 의해 상기 온돌난방을 제어하는 제어모드를 포함하며, 상기 모드전환부는 상기 제어모드에 의해 상기 온돌난방이 제어되는 것을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어장치가 제공된다.

상기 제1 제어위치온도는 실내온도이고, 상기 제2 제어위치온도는 바닥온도인 것을 특징으로 한다. 상기 제1 제어위치온도는 바닥온도이고, 상기 제2 제어위치온도는 실내온도인 것을 특징으로 한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다인자 온돌난방 제어방법 및 장치의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 건물의 특정 위치에서의 온도를 이용하여 이를 기준으로 온돌난방을 제어하는 방법으로서, 제어대상이 되는 위치는 실내(공기), 거실의 바닥·벽·천정·창문, 외기, 유입온수, 배출온수 등 다양하게 설정될 수 있다. 난방대상이 되는 실내의 쾌적성을 향상시키고 에너지 소비량을 절감하기 위해 본 발명에서는 종래의 기술과는 달리 복수의 제어위치에 대한 온도를 이용하여 온돌난방을 제어하는 방법을 도출하였으며, 본 실시예에서는 실내온도와 바닥온도의 2개 제어위치에 대한 온도를 기준으로 하는 제어방법에 한정하여 설명하고자 한다.

2개의 제어위치온도 중 주요한 기준을 제1 제어위치온도로 하여 설정치와 제어편차를 설정하게 되며, 상기 제1 제어위치온도는 종래의 제어방법과 같이 현재의 측정치가 설정치보다 크거나 작음에 따라 온돌난방의 가동여부를 결정하게 된다. 이는 주로 난방대상 거실의 쾌적성을 향상시키기 위한 것으로 거주자의 취향에 따라 실내공기 또는 바닥표면의 온도가 원하는 범위 내에서 유지되도록 하는 것이다.

한편, 이에 추가하여 부수적인 기준을 제2 제어위치온도로 하여 상한치와 하한치를 설정하게 되며, 상기 제2 제어위치온도는 허용될 수 있는 범위를 벗어날 경우에만 온돌난방의 가동여부에 영향을 미치게 된다. 이는 주로 에너지소비량을 절감하기 위한 것으로 실내공기 또는 바닥표면의 온도가 원하는 범위 내에서 유지되더라도 바닥표면 또는 실내공기의 온도가 지나치게 높거나 낮을 경우에는 온돌난방을 가동 또는 정지시킴으로써 불필요한 에너지소비를 줄일 수 있으며, 거주자의 쾌적여부를 보다 다면적으로 고려할 수 있어 쾌적성을 향상시킬 수 있다.

본 발명 다인자 온돌난방 제어방법은 최종적으로 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시키는 단계를 포함한다. 이는 온돌난방이 가동 중일 경우에는 제어의 기준이 되는 값과 현재의 측정치를 비교하여 가동상태를 계속 유지하거나 정지하게 되며, 온돌난방이 정지 중일 경우에는 제어의 기준이 되는 값과 현재의 측정치를 비교하여 정지상태를 계속 유지하거나 가동하게 되는 것을 의미한다.

현재 우리나라의 주거문화는 일반적으로 좌식생활과 침대생활이 공존하고 있는 상태이며, 이에 따라 온돌난방 제어도 이 같은 거주자들의 생활패턴에 맞추어 고려되어야 한다. 이에 본 발명은 좌식생활과 침대생활을 하는 거주자의 쾌적성 향상을 도모하고 실내온도 혹은 바닥온도의 과열로 인한 에너지 낭비를 방지하기 위해 아래와 같은 4가지 모드로 운전이 가능하도록 온돌난방 제어방법 및 장치를 구성하였다.

(1) 실내온도 설정치와 실내온도 측정치를 비교하여 온돌난방을 제어하는 '실내온도 제어모드'.

(2) 실내온도 설정치를 기준으로 온돌난방을 제어하되 바닥온도 측정치가 미리 설정된 범위를 벗어날 경우, 바닥온도 설정범위를 기준으로 온돌난방을 제어하는 '실내온도 제어 및 바닥온도 상·하한 제어모드'.

(3) 바닥온도 설정치와 바닥온도 측정치를 비교하여 온돌난방을 제어하는 '바닥온도 제어모드'.

(4) 바닥온도 설정치를 기준으로 온돌난방을 제어하되 실내온도 측정치가 미리 설정된 범위를 벗어날 경우, 실내온도 설정범위를 기준으로 온돌난방을 제어하는 '바닥온도 제어 및 실내온도 상·하한 제어모드'.

이와 같은 4가지 제어모드의 실시예를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 사용자의 취향에 따라 제어모드를 선택하게 된다. 본 발명은 쾌적성 향상 뿐만 아니라 에너지 절감의 효과도 있으므로 제어모드의 선택을 사용자의 선택에만 의하는 것 보다는 계절, 시간, 지역, 외기온도 등의 조건에 따른 적정 제어모드 선택을 미리 안내하거나 직관적인 인터페이스를 제공하여 전문적인 지식이 없는 사용자도 쾌적하고 저렴한 난방 제어모드를 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제어모드의 선택은 반드시 사용자에 의한 것에 한정되는 것은 아니며, 미리 입력된 정보에 따라 해당 계절, 시간, 지역, 외기온도 등에 적절한 제어모드가 자동적으로 선택되는 제어방법도 포함됨은 물론이다. 이러한 제어모드의 선택은 특정 제어모드에 의해 온돌난방을 제어하고 있는 도중에도 이루어질 수 있으며, 이 경우 온돌난방의 제어는 도 1의 제어모드 선택(1) 단계에서 다시 시작하게 된다.

(1) 실내온도 설정치와 실내온도 측정치를 비교하여 온돌난방을 제어하는 '실내온도 제어모드'(10)에 있어서는, 먼저 실내온도를 측정(11)한다. 예를 들어, 실내온도 설정치를 21℃, 제어편차를 ±0.5℃로 설정할 경우에는 다음과 같이 온돌난방이 제어된다.

① 실내온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(21-0.5℃)보다 작을 경우(13)에는 온돌난방을 가동(15)한다.

② 실내온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(21-0.5℃)보다 크거나 같고(14), 설정치에 제어편차를 가한 값(21+0.5℃)보다 작거나 같을 경우(18)에는 온돌난방을 가동 또는 정지하지 않고 기존의 운전상태를 유지한다.

③ 실내온도 측정치가 설정치에 제어편차를 가한 값(21+0.5℃)보다 클 경우(17)에는 온돌난방을 정지(19)한다.

(2) 실내온도 설정치를 기준으로 온돌난방을 제어하되 바닥온도 측정치가 미리 설정된 범위를 벗어날 경우, 바닥온도 설정범위를 기준으로 온돌난방을 제어하는 '실내온도 제어 및 바닥온도 상·하한 제어모드'(30)에 있어서는, 먼저 실내온도 및 바닥온도를 측정(31)한다. 예를 들어, 실내온도 설정치를 21℃, 제어편차를 ±0.5℃, 바닥온도 상한치를 35℃, 바닥온도 하한치를 25℃로 설정할 경우에는 다음과 같이 온돌난방이 제어된다.

① 실내온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(21-0.5℃)보다 작을 경우(33)에는 온돌난방을 가동(35)한다.

② 상기 ①에도 불구하고, 바닥온도 측정치가 상한치(35℃)보다 클 경우(37)에는 온돌난방을 정지(42)한다.

③ 실내온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(21-0.5℃)보다 크거나 같고(34) 설정치에 제어편차를 가한 값(21+0.5℃)보다 작거나 같을 경우(41)에는 온돌난방을 가동 또는 정지하지 않고 기존의 운전상태를 유지한다.

④ 실내온도 측정치가 설정치에 제어편차를 가한 값(21+0.5℃)보다 클 경우(40)에는 온돌난방을 정지(42)한다.

⑤ 상기 ④에도 불구하고, 바닥온도가 하한치(25℃)보다 작을 경우(44)에는 온돌난방을 가동(35)한다.

(3) 바닥온도 설정치와 바닥온도 측정치를 비교하여 온돌난방을 제어하는 '바닥온도 제어모드'(50)에 있어서는, 먼저 바닥온도를 측정(51)한다. 예를 들어, 바닥온도 설정치를 30℃, 제어편차를 ±3℃로 설정할 경우에는 다음과 같이 온돌난방이 제어된다.

① 바닥온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(30-3℃)보다 작을 경우(53) 온돌난방을 가동(55)한다.

② 바닥온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(30-3℃)보다 크거나 같 고(54) 설정치에 제어편차를 가한 값(30+3℃)보다 작거나 같을 경우(58)에는 온돌난방을 가동 또는 정지하지 않고 기존의 운전상태를 유지한다.

③ 바닥온도 측정치가 설정치에 제어편차를 가한 값(30+3℃)보다 클 경우(57) 온돌난방을 정지(59)한다.

(4) 바닥온도 설정치를 기준으로 온돌난방을 제어하되 실내온도 측정치가 미리 설정된 범위를 벗어날 경우, 실내온도 설정범위를 기준으로 온돌난방을 제어하는 '바닥온도 제어 및 실내온도 상·하한 제어모드'(70)에 있어서는, 먼저 실내온도 및 바닥온도를 측정(71)한다. 예를 들어, 바닥온도 설정치를 30℃, 제어편차를 ±3℃, 실내온도 상한치를 25℃, 실내온도 하한치를 18℃로 설정할 경우에는 다음과 같이 온돌난방이 제어된다.

① 바닥온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(30-3℃)보다 작을 경우(73) 온돌난방을 가동(75)한다.

② 상기 ①에도 불구하고, 실내온도 측정치가 상한치(25℃)보다 클 경우(77)에는 온돌난방을 정지(82)한다.

③ 바닥온도 측정치가 설정치에 제어편차를 감한 값(30-3℃)보다 크거나 같고(74) 설정치에 제어편차를 가한 값(30+3℃)보다 작거나 같을 경우(81)에는 온돌난방을 가동 또는 정지하지 않고 기존의 운전상태를 유지한다.

④ 바닥온도 측정치가 설정치에 제어편차를 가한 값(30+3℃)보다 클 경우(80)에는 온돌난방을 정지(82)한다.

⑤ 상기 ④에도 불구하고, 실내온도가 하한치(18℃)보다 작을 경우(84)에는 온돌난방을 가동(75)한다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같은 제어모드를 모두 포함하며, 사용자의 선택에 따라 각 제어모드로 전환되어 온돌난방이 제어되도록 하는 모드전환부를 더 포함하는 다인자 온돌난방 제어장치가 제공된다. 상기 실시예는 거주자에 의해 선택된 제어모드별로 일정한 시간주기에 따라 현재의 제어위치온도를 측정하여 설정치 또는 상·하한치와 비교하여 온돌난방을 제어하게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 다인자 온돌난방 제어장치(100), 저장부(110), 온도센서부(120), 판단부(130), 작동부(140), 난방장치(200), 온도조절밸브(202), 조작부(300)가 도시되어 있다.

상기 저장부(110)에는 제1 제어위치온도의 설정치와 제어편차, 제2 제어위치온도의 상한치와 하한치가 입력되어 저장된다. 여기서 설정치는 거주자가 유지하기를 원하는 온도로서 직접 입력하는 것이 일반적이지만, 경우에 따라서는 온도자체를 입력하지 않고 '상/중/하'와 같이 입력하더라도 이를 설정치로 변환하여 저장될 수 있다. 제어편차의 경우 온돌난방의 축열성을 고려하여 원활한 제어가 이루어지도록 하기 위한 값으로 거주자에 의해 '난방제어의 감도'로서 입력될 수 도 있으나, 일반적으로 설계자 또는 장치 제공자에 의해 미리 입력되는 것이 바람직하다.

상기 입력은 조작부(300)를 통해 이루어진다. 조작부(300)는 버튼방식, 다이얼방식, 레버방식, 슬라이드방식 등 종래의 온돌난방 제어장치의 입력수단 뿐만 아니라, 적외선 수신부, 터치스크린, 외부기기(컴퓨터 등) 연결부, 음성인식부, 유/ 무선 네트워크 연결부 등 다른 용도의 장치에 사용되는 모든 입력수단을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 최근에는 주택에 있어서도 소위 '인텔리전트 하우스'의 개념이 도입되고 있으며, 이러한 추세를 반영한 조작부가 포함될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

한편, 상한치와 하한치의 경우 에너지 소비량을 절감하고 쾌적성을 다면적으로 실현하기 위한 값으로, 상기 제어편차에서와 같이 거주자에 의해 '계절별 제어모드'의 형식으로 입력될 수도 있으나, 일반적으로 설계자 또는 장치 제공자에 의해 미리 입력되는 것이 바람직하다.

상기 온도센서부(120)에는 복수의 온도센서를 포함한다. 본 실시예에서와 같이 실내온도와 바닥온도를 측정하는 경우에는, 실내공기 중에 실내온도 센서와 바닥표면 또는 온돌층 내에 바닥온도센서를 설치하여 제어위치에 대한 온도를 측정하게 된다. 상기 실내온도 센서는 본 발명 다인자 온돌난방 제어장치(100)가 설치되는 케이스에 통합되어 설치되는 것이 설치의 용이성 및 센서 보호 측면에서 바람직하다.

한편, 바닥온도센서의 경우 온돌난방을 시공할 때, 또는 바닥재를 시공할 때 미리 설치해 두었다가 제어장치(100)를 설치하면서 이를 온도센서부(120)에 연결하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 한정하고 있지 않지만, 바닥온도를 이용한 온돌난방 제어가 효과적으로 이루어지기 위해서는 바닥온도센서의 형상, 설치위치, 감도 등이 중요하다. 본 발명은 복수의 제어위치온도를 이용한 다인자 온돌난방 제어장치(100)에 관한 것이므로 필요에 따라서는 제3, 제4의 제어위치온도를 이용하 여 온돌난방을 제어할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

상기 판단부(130)는 상기 저장부(110)에 저장된 값과 상기 온도센서부(120)에 의해 생성된 값을 비교하여 온돌난방의 운전상태 유지여부를 판단하는 부분으로서, 제어방법 알고리즘이 프로그래밍된 마이크로프로세서의 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 내장된 패널 또는 외부기기와 연결하여 프로그래밍된 제어알고리즘을 추가, 변경, 삭제할 수 있도록 하는 것이 유지, 보수, 업데이트, 재활용 등의 측면에서 보다 바람직하다.

상기 판단부(130)로부터 판단된 결과는 상기 작동부(140)로 전달되며, 상기 작동부(140)는 전달된 정보를 받아 온돌난방을 작동하게 된다. 일반적으로 온돌난방은 보일러 등과 같은 난방장치(200)에 설치되어 있는 온도조절밸브(202)를 조작함에 의해 작동되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 판단부와 상기 작동부는 저장부와 온도센서부로부터 수신한 데이터들을 처리하여 제어신호를 난방장치에 전송하는 부분으로서, 별도의 하드웨어로 구성될 수도 있으나, 하나의 마이크로프로세서에 통합되어 구성되는 것이 보다 바람직하다.

상기 제어장치(100)는 일반적으로 온돌난방을 하는 주택의 거실에 설치되어 있는 난방온도 조절기에 통합되어 설치되는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 보일러에 직접 설치되거나, 각 거실을 통합하여 제어할 수 있도록 중앙에 설치되거나, 몇 개의 실을 그룹핑하여 각 그룹별로 제어장치를 설치하는 등 당업자에게 자명한 모든 설치방법이 포함될 수 있음은 물론이 다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치를 나타낸 사시도이다. 도 3을 참조하면, 제어장치(101), 표시창(103), 기준온도 설정다이얼(104), 상한치 설정버튼(105), 하한치 설정버튼(106), 모드전환 스위치(107), 실내온도 측정센서(109)가 도시되어 있다.

본 발명 다인자 온돌난방 제어장치는 도 1의 각 제어모드를 선택할 수 있는 모드전환부를 포함하는 것이 바람직하며, 모드전환 스위치(107)는 실내온도와 바닥온도, 상·하한 제어모드 여부를 선택할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 모드전환 스위치의 회전에 의해 실내온도 또는 바닥온도를 선택할 수 있으며, 모드전환 스위치의 가압에 의해 상·하한 제어모드 여부를 선택할 수 있다.

기준온도 설정 다이얼(104)을 회전시킴으로써 온도를 설정할 수 있으며, 상기 모드전환 스위치(107)를 실내온도에 위치시켰을 때에는 실내온도 설정치를, 상기 모드전환 스위치(107)를 바닥온도에 위치시켰을 때에는 바닥온도 설정치를 설정하게 된다. 한편, 모드전환 스위치를 상·하한 제어모드로 설정한 경우, 상한치는 상한치 설정버튼을, 하한치는 하한치 설정버튼을 이용하여 설정한다. 모드전환 스위치가 실내온도(또는 바닥온도)에 위치되어 있는 경우, 상기 상·하한치는 실내온도(또는 바닥온도)의 상·하한치에 해당한다.

제어장치의 케이스 내부에는 실내온도 측정센서(109)가 포함되어 있으며, 바닥온도 측정센서는 도시되어 있지 않다. 표시창(103)에는 전술한 바와 같은 설정상태 및 현재 실내온도(또는 바닥온도), 시간, 설정치, 제어편차(감도), 상한치, 하 한치 등이 표시되며, 기타 외출기능, 취침기능, 타이머기능 등의 편의기능에 대응하는 표시가 추가될 수 있다.

도 3에서는 주택의 거실에 설치되는 온도조절기에 본 발명 다인자 온돌난방 제어장치가 장착되어 있는 것을 나타냈으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 장치로, 또는 주택에 설치되는 중앙 제어장치(현관 모니터 장치, 통신장치, 방송장치 등)에 통합되는 등 당업자에게 자명한 모든 방법이 포함될 수 있다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치가 설치된 거실을 나타낸 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다인자 온돌난방 제어장치가 설치된 거실 및 화장실을 나타낸 평면도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 안방(2, 2'), 화장실(3, 3'), 윗목(4), 아랫목(5), 제어장치(101), 바닥온도 측정센서(108), 실내온도 측정센서(109)가 도시되어 있다.

본 발명 제어방법 및 제어장치는 온돌난방을 하는 주택의 거실에 사용될 것을 전제로 하고 있다. 즉, 본 발명 제어장치를 사용함에 따라 주택의 거실의 실내온도 및 바닥온도가 모두 설정범위 유지되도록 하여 쾌적성을 향상시키고, 에너지를 절감할 수 있게 된다. 그러나, 온돌난방을 하는 실제 주택의 거실, 예를 들면 안방과 같은 경우 온돌난방에 따라 바닥온도가 균일하게 분포되지 않는 경우가 있으며, 최근에는 아파트 등 주택의 거실에도 전통한옥의 '구들장' 개념과 같이 윗목과 아랫목을 형성하여 쾌적성을 만족시키면서도 에너지절약을 꾀할 수 있도록 하고 있다.

즉, 온돌난방을 위해 거실의 바닥에 매설되는 온수배관을 2 부분, 즉 윗목과 아랫목으로 구분하여 설치할 수 있다. 이는 윗목과 아랫목에 매설되는 배관을 달리하여 설치하는 것도 가능하며, 바람직하게는 하나의 배관을 아랫목에서는 피치간격이 좁게, 윗목에서는 피치간격이 넓게 하여 설치하는 것이 좋다. 도 4a는 하나의 안방(2) 공간을 사용자가 원하는 쾌적 온도범위로 제어하기 위해 바닥에 매설되는 온수배관을 윗목(4), 아랫목(5)의 2 부분으로 구분하여 설치하고 윗목(4)에 바닥온도 측정센서(108)를 설치한 것이다.

이 경우 바닥온도 측정센서(108)가 설치된 윗목(4)의 바닥온도를 제2 제어위치온도로 하여 윗목(4) 부분의 바닥온도를 하한치 이하로 내려가지 않도록 제어하고, 실내온도 측정센서(109)가 설치된 안방(2) 공간의 실내온도를 제1 제어위치온도로 하여 실내공기의 온도가 설정치 내에서 유지되도록 제어하게 된다. 즉, 실내온도는 주로 아랫목(5)에 공급되는 난방에 의해 제어되며, 바닥표면의 온도는 쾌적범위 이하로 내려가지 않도록 윗목(4)에 공급되는 난방에 의해 제어되는 것이다.

물론, 바닥표면 온도가 쾌적범위 이상 올라가지 않도록 하기 위해 바닥온도 센서를 아랫목(5)에 매설(미도시)하여 실내온도와 바닥온도가 동시에 쾌적범위에서 유지되도록 제어하는 것도 가능하다. 또한, 실내온도를 제2 제어위치온도로 하여 하한치 이상, 상한치 이하로 유지되게 하고 윗목(4) 또는 아랫목(5)의 바닥온도를 제1 제어위치로 하여 설정치와 제어편차에 의해 설정범위 내에서 유지되도록 제어하는 것도 가능함은 물론이다.

도 4b는 화장실(3')과 안방(2')을 모두 쾌적범위에서 제어하기 위해 화장실 (3')에 바닥온도 측정센서(108)를 설치한 것이다. 최근에는 안방에 전용 화장실이 부가되어 설계되는 사례가 많이 있고, 화장실의 바닥에 온돌난방이 설치되는 경우도 있으며, 생활수준이 향상됨에 따라 과거와는 달리 화장실에서 생활하는 시간이 길어지고 화장실 내에서의 쾌적에 대한 관심이 증대되고 있는 실정이다. 화장실은 주로 방수를 고려하여 자기질 타일로 내장을 하고 있는바, 바닥 또는 벽체 표면온도가 쾌적범위 이하로 내려갈 경우 상당한 불쾌감을 주게 된다.

따라서, 이 경우 바닥온도 측정센서(108)가 설치된 화장실(3')의 바닥온도를 제2 제어위치온도로 하여 화장실(3')의 바닥온도를 하한치 이하로 내려가지 않도록 제어하고, 실내온도 측정센서(109)가 설치된 안방(2') 공간의 실내온도를 제1 제어위치온도로 하여 실내공기의 온도가 설정치 내에서 유지되도록 제어하게 된다. 즉, 안방(2')의 실내온도는 안방(2')에 공급되는 온돌난방에 의해 제어되며, 화장실(3')의 바닥표면의 온도는 쾌적범위보다 내려가지 않도록 화장실(3')에 공급되는 난방에 의해 제어되는 것이다.

물론, 안방(2')의 실내온도를 제2 제어위치온도로 하여 하한치 이상, 상한치 이하로 유지되게 하고 화장실(3')의 바닥온도를 제1 제어위치로 하여 설정치와 제어편차에 의해 설정범위 내에서 유지되도록 제어하는 것도 가능하다. 도 4a 및 도 4b에서는 화장실(3, 3')이 안방(2, 2')과 분리된 공간으로 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이러한 형상의 주거에 한정되는 것은 아니며, 화장실(3, 3')의 출입문이 안방의 실내를 향하여 형성되어 있는 경우도 포함됨은 당업자에게 자명하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에는 상한치 이상 또는 하한치 이하로 벗어나지 않도록 제어하고자 하는 부위의 온도를 제2 제어위치온도로 하여 제어하는 제어방법 및 제어장치가 포함되며, 따라서 제2 제어위치온도는 1개 지점의 온도에만 한정되는 것은 아니고, 본 실시예와 같은 경우 윗목(4), 아랫목(5), 화장실 (3, 3')등 2 이상의 부위에 바닥온도 측정센서(108)를 설치하여 각각의 바닥온도를 제2 제어위치 온도로 하여 제어할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 좌식생활과 침대생활이 공존하는 국내 주거현실에 있어서 실내온도 및 바닥온도가 모두 설정범위 내에서 유지되도록 하여 거주자의 쾌적성이 향상되고, 과열로 인한 불필요한 에너지 소비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 다인자 온돌난방 제어방법으로 온돌난방이 제어되도록 하는 제어 모드를 선택할 수 있는 다인자 온돌난방 제어장치를 제공하여, 사용자가 실내온도 제어, 실내온도 제어 및 바닥온도 상·하한 제어, 바닥온도 제어, 바닥온도 제어 및 실내온도 상·하한 제어 등 복수의 제어 모드를 취향에 따라 선택할 수 있도록 함으로써, 다양한 연령·건강상태·기호·쾌적감에 대응하여 거주자의 쾌적성을 향상시킬 수 있으며 불필요한 난방을 하지 않도록 하여 에너지 소비량을 절감할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 복수의 제어위치온도의 현재값을 측정하여 측정치를 생성하고, 이를 이용하여 온돌난방을 가동 또는 정지시키는 제어방법에 있어서,

   (a) 제1 제어위치온도에 대한 설정치와 제어편차, 하나 이상의 제2 제어위치온도에 대한 상한치와 하한치를 저장하는 단계;

   (b) 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 가한 값보다 클 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 감한 값보다 작을 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계;

   (c) 상기 (b)단계에서 판단된 결과에도 불구하고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도의 각 측정치 중 하나가 상기 상한치보다 크면 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 하나의 제2 제어위치온도의 각 측정치 중 하나가 상기 하한치보다 작으면 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계; 및

   (d) 상기 온돌난방의 현재의 운전상태와 상기 (b)단계 및 상기 (c)단계에서 판단된 결과를 비교하여 상기 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시키는 단계

   를 포함하는 다인자 온돌난방 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 제어위치온도는 실내온도이고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도는 바닥온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 제어위치온도는 바닥온도이고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도는 실내온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어방법.
4. 복수의 제어위치온도를 이용하여 온돌난방을 가동 또는 정지시키는 제어장치에 있어서,

   (a) 제1 제어위치온도 및 하나 이상의 제2 제어위치온도의 현재값을 측정하여 측정치를 생성하는 온도센서부와;

   (b) 제1 제어위치온도에 대한 설정치와 제어편차, 하나 이상의 제2 제어위치온도에 대한 상한치와 하한치를 저장하는 저장부와;

   (c) 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 가한 값보다 클 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 감한 값보다 작을 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하며,

   상기 판단에도 불구하고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도의 각 측정치 중 하나가 상기 상한치보다 크면 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도의 각 측정치 중 하나가 상기 하한치보다 작으면 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 판단부와;

   (d) 상기 온돌난방의 현재의 운전상태와 상기 판단부에서 판단된 결과를 비교하여 상기 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시키는 작동부

   를 포함하는 다인자 온돌난방 제어장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 제어위치온도는 실내온도이고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도는 바닥온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제1 제어위치온도는 바닥온도이고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도는 실내온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어장치.
7. 복수의 제어모드를 선택할 수 있는 모드전환부를 포함하는 온돌난방 제어장치에 있어서,

   복수의 제어위치온도의 현재값을 측정하여 측정치를 생성하고, 이를 이용하여 온돌난방을 가동 또는 정지시키는 제어방법에 있어서, (a) 제1 제어위치온도에 대한 설정치와 제어편차, 하나 이상의 제2 제어위치온도에 대한 상한치와 하한치를 저장하는 단계; (b) 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 가한 값보다 클 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 제1 제어위치온도의 측정치가 상기 설정치에 상기 제어편차를 감한 값보다 작을 경우 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 판단된 결과에도 불구하고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도의 각 측정치 중 하나가 상기 상한치보다 크면 상기 온돌난방의 운전상태를 정지상태로, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도의 각 측정치 중 하나가 상기 하한치보다 작으면 상기 온돌난방의 운전상태를 가동상태로 판단하는 단계; 및 (d) 상기 온돌난방의 현재의 운전상태와 상기 (b)단계 및 상기 (c)단계에서 판단된 결과를 비교하여 상기 온돌난방의 운전상태를 유지 또는 변경시키는 단계를 포함하는 다인자 온돌난방 제어방법에 의해 상기 온돌난방을 제어하는 제어모드

   를 포함하며, 상기 모드전환부는 상기 제어모드에 의해 상기 온돌난방이 제어되는 것을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제1 제어위치온도는 실내온도이고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도 는 바닥온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 제1 제어위치온도는 바닥온도이고, 상기 하나 이상의 제2 제어위치온도는 실내온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 다인자 온돌난방 제어장치.

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