KR100753596B1 - 난방 제어시스템 및 난방 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난방 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 보일러와 연동하여 실내온도 조절이 가능한 난방 제어 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 상기 시스템은 :

난방공간의 난방수 공급온도를 감지하는 제 1온도 감지센서와; 난방공간의 난방수 환수온도를 감지하는 제 2온도 감지센서와; 난방공간의 난방수 환수량을 조절하기 위한 유량 조절기와; 환수온도 설정치를 얻기 위해 필요한 온도차(ΔT)를 입력하기 위한 키 입력부와; 상기 제 2온도 감지센서를 통해 감지되는 난방수 환수온도가, 상기 공급온도에서 상기 온도차(ΔT)를 차감하여 산출되는 환수온도 설정치와 일치하도록 상기 유량 조절기를 제어하며, 감지되는 난방수 환수온도가 환수온도 설정치와 일치하면 그 환수온도를 유지하기 위해 필요한 유량이 난방수 환수관을 흐르도록 상기 유량조절기를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

난방, 환수온도, 유량

Description

난방 제어시스템 및 난방 제어방법{System and Method For Heating Control}

도 1은 일반적인 가스 보일러의 난방수 순환구조를 설명하기 위한 배관구조 예시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 난방 제어 시스템의 구성을 도시한 예시도,

도 3은 도 2중 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 보일러용 난방수 회수관의 외관 예시도,

도 4는 유량조절기(18)에서 밸브구동기(18a)에 의해 상하 구동하는 유량조절밸브(18b)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

<도면부호의 간단한 설명>

10: 난방수 분배관 12,16: 온도감지센서

18: 유량조절기

18a: 밸브구동부 18b : 유량조절밸브

20 : 난방수 회수관 41 : 통공

42 : 밸브체 43 : 밸브로드

본 발명은 난방 시스템에 관한 것으로, 특히 보일러와 연동하여 실내온도 조절이 가능한 난방 제어 시스템과 그 방법에 관한 것이다.

일반적인 난방 및 온수겸용 가스보일러는 가스를 연료로 하여 주열교환기 내를 순환하는 물을 가열함으로써 이의 가열되는 물을 난방배관으로 순환시켜 난방출력을 얻도록 함과 아울러, 별도로 구비되는 온수 열교환기 측으로도 순환시켜 온수출력을 선택적으로 얻도록 하는 것이다.

즉, 열교환기에서 가열되는 물을 온수순환회로를 통해 난방사용시와 온수사용시로 구분하여 선택적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 함으로서 난방 및 온수사용을 겸할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 난방 및 온수겸용 가스보일러의 온수순환회로는 여러가지 방식이 제안되어 사용되고 있는데 그중의 일 예를 도 1에 도시하였다.

도 1은 가스보일러의 난방수가 순환되기 위한 배관구조를 개략적으로 도시한 것으로, 가스보일러의 난방배관에 물을 보충하게 되면 난방배관에 차있던 공기는 난방수 환수관(1)을 통하여 물탱크(3)로 배출되고, 순환펌프(P)의 구동에 의해 펌핑력이 가해지는 난방배관(4)내의 난방수는 환수되어 버너(5)에 의해 가열되는 열교환기(6)를 통과하는 과정에서 열교환된 후, 온수열교환기(8)가 분기되어지는 삼방변(2)의 안내를 받아 난방수 공급관(7)을 통하여 난방배관(4)으로 순환된다.

상술한 바와 같은 배관구조를 가지는 일반적인 가스보일러는 컨트롤 박스에 내장되는 컨트롤러에 의해 제어되는데, 상기 컨트롤러는 실내온도(혹은 난방수 환수온도)가 설정온도에 다다르면 연소중인 보일러를 소화시키고 다시 실내온도(혹은 난방수 환수온도)가 설정온도 미만이면 보일러를 연소시키는 방식으로 구동 제어한다.

이러한 보일러 시스템에서는 실내온도 변화에 따라 보일러의 연소와 소화가 이루어지므로 온도변화에 따라 빈번하게 보일러가 연소 및 소화되는 관계로 연료소모 및 난방효율에 있어 비효율적이라고 할 수 있다.

이에 본 발명의 목적은 실내 난방온도를 조절함에 있어 보일러의 연소와 소화회수를 절감시켜 보일러 구동효율을 극대화할 수 있는 난방 제어 시스템을 제공함에 있으며,

더 나아가 보일러 구동효율을 극대화할 수 있는 난방 제어 시스템에 이용되는 보일러용 난방수 회수관을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 난방 제어 시스템은,

난방공간의 난방수 공급온도를 감지하는 제 1온도 감지센서와;

난방공간의 난방수 환수온도를 감지하는 제 2온도 감지센서와;

난방공간의 난방수 환수량을 조절하기 위한 유량 조절기와;

환수온도 설정치를 얻기 위해 필요한 온도차(ΔT)를 입력하기 위한 키 입력부와;

상기 제 2온도 감지센서를 통해 감지되는 난방수 환수온도가, 상기 공급온도에서 상기 온도차(ΔT)를 차감하여 산출되는 환수온도 설정치와 일치하도록 상기 유량 조절기를 제어하며, 감지되는 난방수 환수온도가 환수온도 설정치와 일치하면 그 환수온도를 유지하기 위해 필요한 유량이 난방수 환수관을 흐르도록 상기 유량조절기를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 난방수 공급온도와 난방수 환수온도가 이상적인 온도차(10도 내지 15도)를 유지하도록 하기 위해 필요한 온도차(ΔT)를 입력하여 난방수 환수온도를 설정한 연후에, 그 설정된 난방수 환수온도와 감지부를 통해 리드된 난방수 환수온도가 일치하도록 난방수 유량을 제어함으로서 이상적인 난방운영을 할 수 있는 효과가 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 실행되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해 질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 난방 제어 시스템의 구성을 도시한 예시도이다. 본 발명에 따른 난방 제어 시스템은 난방수 공급관(7)을 실내 난방 배관과 연결시키는 난방수 분배관(10)과 상기 실내 난방 배관을 난방수 환수관(1)과 연결시키는 난방수 회수관(20)을 포함하는 시스템으로서, 난방공간의 난방수 공급온도를 감지하기 위한 하나 이상의 제 1온도 감지센서(12)와, 난방공간의 난방수 환수온도를 감지하기 위한 하나 이상의 제 2온도 감지센서(16)와, 각 난방공간 의 난방수 환수량을 조절하기 위한 다수의 유량 조절기(18)와, 난방수 공급온도와 난방수 환수온도의 온도차(ΔT)를 설정하기 위한 키 입력부와, 제 2온도 감지센서(16)를 통해 감지되는 난방수 환수온도가, 난방수 공급온도에서 상기 온도차(ΔT)를 차감하여 산출된 난방수 환수온도 설정치와 일치(혹은 오차범위내에 들도록)하도록 유량 조절기를 제어하되, 감지된 난방수 환수 온도와 난방수 환수온도 설정치가 일치(혹은 오차범위내에 들면)하면 그 설정치를 유지하기 위해 필요한 유량이 난방수 환수관을 흐르도록 유량조절기를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 컨트롤러와 키 입력부는 실내 온도조절기(14)에 포함된다.

참고적으로 상기 제 1온도 감지센서(12)는 난방공간의 난방수 공급온도를 감지하여 그 값을 실내 온도조절기(14)로 전달하여 주는 역할을 수행한다. 일 실시예에 있어서, 제 1온도 감지센서(12)는 도 3에 도시한 바와 같이 난방수 분배관(10)에 장착되되, 실내 난방 배관이 연결되는 분배구 각각에 장착된다. 도 2에서는 각각의 분배구에 제 1온도 감지센서(12)가 장착한 경우를 예시한 것이다. 또 다른 실시예에 있어서 제 1온도 감지센서(12)는 난방수 공급관(7)에만 장착될 수도 있다.

제 2온도 감지 센서(16)는 난방공간의 난방수 환수온도를 감지하여 실내 온도조절기(14)로 전달하여 주는 역할을 수행한다. 이러한 제 2 온도 감지센서(16)는 도 3에 도시한 바와 같이 난방수 회수관(20)에 장착되되, 실내 난방배관이 연결되는 회수구 각각에 장착된다. 도 2에서는 회수관(20)중 하나의 회수구 내에만 제 2 온도 감지센서(16)를 장착한 경우를 예시한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 가 장 큰 방을 기준방으로 설정되도록 하여 그 방의 난방 배관에 연결되는 회수구 내에 위치하는 제 2온도 감지센서(16)를 이용하여 난방수 환수온도의 체크가 이루어지도록 한다.

한편 각각의 실내 난방배관을 통해 흐르는 난방수 환수량을 조절하기 위한 유량조절기(18) 역시 도 3에 도시한 바와 같이 난방수 회수관(20)에 장착된다. 이러한 유량조절기(18)는 회수구에 연결되는 실내 난방배관의 수, 즉 난방시켜야 하는 공간의 수에 따라 하나 이상 설치될 수 있다.

상술한 유량조절기(18)는 밸브구동부(18a)와 유량조절밸브(18b)로 나눌 수 있다. 이러한 유량조절기(18)는 본원 출원인에 의해 선출원된 국내특허출원 10-2003-6714호에 게시된 난방밸브를 이용할 수 있는데, 보다 구체적으로는 도 4에 도시한 바와 같이 난방수 유입구(44)와 난방수 유출구(45)를 연통시키는 통공(41)과, 몸체 외측에서 내측방향으로 상하 유동하는 밸브로드(43)와, 상기 밸브로드(43)의 단부에 결합되어 상기 통공(41)을 개폐하는 밸브체(42)가 장착된 유량조절밸브(18b)와, 실내 온도조절기(14)에 포함된 컨트롤러의 제어에 따라 구동하는 모터와 그 모터의 구동에 의해 상기 밸브로드(43)를 상하 유동시키는 기어들을 포함하는 밸브 구동부(18a)를 포함한다.

상술한 유량조절기(18) 외에 본 발명의 실시예에 따른 난방 제어 시스템은 난방수 환수관(1)을 흐르는(혹은 난방수 환수관으로 유입되는) 난방수의 환수량을 검출하기 위한 난방수 환수량 검출부(22)를 더 포함할 수 있다. 이러한 난방수 환수량 검출부(22)는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 난방수 회수관(20)의 난방수 유 출구측에 장착되는 구성으로서, 난방수 환수관(1)으로 유출되는 난방수에 의해 회전하는 프로펠라(24)와, 상기 프로펠라(24)에 연결되는 회전축과, 상기 프로펠라(24)의 소정 부위에 장착되는 자석(28)과, 상기 프로펠라(24)의 회전에 의해 같이 회전하는 자석(28)의 자계를 감지할 수 있는 위치에 장착된 홀 센서(26)를 포함한다.

도 3에서는 상기 난방수 환수량 검출부(22)가 난방수 회수관(20)의 난방수 유출구측에 장착되는 것을 도시하였으나, 난방수 환수관(1)과 난방수 회수관(20)의 난방수 유출구측 사이에 별도의 부재로서 결합되는 구성으로 구현될 수도 있다.

이하 상술한 구성을 가지는 난방 제어 시스템의 동작을 부연 설명하기로 한다. 하기 설명에서는 난방공간으로 공급되는 난방수의 공급온도가 80℃, 온도차(ΔT)가 15℃인 것으로 가정하기로 한다. 이러한 난방수 공급온도는 계절에 따라 가변될 수 있다.

우선 제1단계로서 보일러 시공업자 혹은 보일러 사용자등은 키 입력부를 통해 난방수 환수온도 설정치를 산출하기 위해 필요한 온도차(ΔT)를 실내 온도조절기(14)에 구비된 키 입력부를 통해 컨트롤러로 입력한다.

상기 온도차(ΔT)는 이미 언급한 바와 같이 난방수 환수온도를 설정하기 위해 필요한 값으로, 실험에 의하면 난방수 공급온도와 난방수 환수온도가 10℃에서 15℃의 차를 유지할때 난방효율 및 에너지 효율이 가장 좋은 것으로 나타났다. 이에 본 발명의 실시예에서는 난방수 공급온도와 난방수 환수온도가 10℃에서 15℃의 차를 유지토록 하기 위해 사용자 등은 미리 온도차(ΔT)값을 입력하여 효율적인 난 방이 이루어지도록 유도함에 본 발명의 특징이 있다 하겠다.

사용자 등에 의해 온도차(ΔT)가 입력되면, 컨트롤러는 제2단계로서 감지부에 해당하는 제1온도감지센서(12)를 통해 리드된 난방수 공급온도에서 상기 온도차(ΔT)를 차감하여 난방수 환수온도 설정치를 산출한다. 본 발명의 실시예에서는 난방수의 공급온도를 80℃, 온도차(ΔT)를 15℃로 가정하였으므로 난방수 환수온도 설정치는 65℃가 될 것이다.

난방수 환수온도 설정치가 산출되면, 컨트롤러는 제3단계로서 제2온도감지센서(16)를 통해 리드되는 난방수 환수완도와 상기 난방수 환수온도 설정치가 일치(혹은 오차범위내에 들도록)하도록 유량조절기(18)를 제어한다.

만약 상기 유량조절기(18)의 제어로 인해 실내 온도가 상승하고 그로 인해 난방수 환수온도 역시 상승하여 상기 난방수 환수온도 설정치와 일치(혹은 오차범위내에 들면)하면, 컨트롤러는 제4단계로서 온도를 유지하기 위해 필요한 유량만이 난방수 환수관을 흐르도록 유량조절기(18)를 제어한다. 이때 상기 난방수 환수온도 설정치를 유지하기 위해 필요한 유량은 지역난방의 경우 난방수 최대 환수량 보다 적은 유량값을 가질 것이며, 개별난방의 경우에는 보일러 구동을 위해 필요한 최소 환수량 보다 큰 값을 가지도록 설정되어야 할 것이다. 아울러 상기 난방수 환수온도 설정치를 유지하기 위해 필요한 유량은 실험에 의해 획득되어 미리 컨트롤러의 내부 메모리에 저장되어 있어야 하며, 그 값들은 상기 난방수 환수온도 설정치에 따라 서로 다른 값을 가질 것이다.

상술한 바와 같이 사용자에 의해 입력된 온도차(ΔT)를 이용하여 난방수 환 수온도가 설정되면 그 난방수 환수온도를 유지하기 위해 필요한 유량이 난방수 환수관(1)을 흐르도록 유량조절기(18)들을 제어함으로서, 결과적으로 난방수의 환수온도는 큰 폭의 증감 없이 일정 범위내에서 지속적으로 유지되며 실내온도 또한 서서히 증가하게 되는 효과를 얻을 수 있다.

따라서 본 발명은 난방수의 유량제어 없이 단순히 난방수 환수온도만을 목표치와 비교하여 보일러의 구동을 제어하는 일반 보일러 시스템과 대비하여 볼때 불필요한 시동 에너지의 낭비를 사전에 차단하는 효과를 가지게 됨으로서, 결과적으로 보일러 구동효율이 높아지는 결과를 얻을 수 있는 발명인 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 난방수 환수온도가 사용자에 의해 입력된 온도차(ΔT) 정보에 기초하여 설정되고, 실제 난방수 환수온도가 설정된 난방수 환수온도에 다다르면 그 온도를 유지하기 위해 필요한 유량만을 흘려 주어 현재의 난방수 환수온도를 일정하게 유지시키기 때문에 보일러의 구동은 지속적으로 유지된다. 이는 곧 난방수의 유량제어 없이 단순히 난방수 환수온도만을 목표치와 비교하여 보일러의 구동을 제어하는 일반 보일러의 난방 제어 시스템과 대비하여 볼 때 불필요한 시동 에너지의 낭비를 사전에 차단하는 효과를 가지게 됨으로서, 결과적으로 보일러 구동효율이 높아지는 결과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명은 이 같은 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의해 해석되어져야 한다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 난방 제어 시스템에 있어서,

   난방공간의 난방수 공급온도를 감지하는 제 1온도 감지센서와;

   난방공간의 난방수 환수온도를 감지하는 제 2온도 감지센서와;

   난방공간의 난방수 환수량을 조절하기 위한 유량 조절기와;

   환수온도 설정치를 얻기 위해 필요한 온도차(ΔT)를 입력하기 위한 키 입력부와;

   상기 제 2온도 감지센서를 통해 감지되는 난방수 환수온도가, 상기 공급온도에서 상기 온도차(ΔT)를 차감하여 산출되는 환수온도 설정치와 일치하는 오차 범위 이내의 값에 도달하도록 상기 유량 조절기를 제어하며, 감지되는 난방수 환수온도가 환수온도 설정치와 일치하면 그 환수온도를 유지하기 위해 난방수 최대 환수량보다 적은 범위내에서 필요한 유량이 난방수 환수관을 흐르도록 상기 유량조절기를 제어하되, 적어도 설정된 난방수 최소 환수량 보다 큰 유량이 흐르도록 제어함을 특징으로 하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 제어 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 온도 차(ΔT)는 10~15℃ 사이의 값을 가짐을 특징으로 하는 난방 제어 시스템.
5. 제 3항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 환수온도 설정치를 유지하기 위해 필요한 유량의 값을 내부 메모리에 저장하며 그 유량의 값은 상기 환수온도 설정치에 따라 서로 다른 값을 가짐을 특징으로 하는 난방 제어 시스템.
6. 난방수 환수온도 설정치를 산출하기 위해 필요한 온도차(ΔT)를 입력받는 단계와;

   감지부를 통해 리드된 난방수 공급온도에서 상기 온도차(ΔT)를 차감하여 난방수 환수온도 설정치를 산출하는 단계와;

   감지부를 통해 리드된 난방수 환수완도와 상기 난방수 환수온도 설정치가 일치하도록 유량조절기를 제어하는 단계와;

   상기 난방수 환수완도와 난방수 환수온도 설정치가 일치하면, 그 온도를 유지하기 위해 필요한 최소 유량이 난방수 환수관을 흐르도록 유량조절기를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 제어 방법.

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