KR100760985B1 - 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템 - Google Patents

병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템 Download PDF

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KR100760985B1 KR1020070027574A KR20070027574A KR100760985B1 KR 100760985 B1 KR100760985 B1 KR 100760985B1 KR 1020070027574 A KR1020070027574 A KR 1020070027574A KR 20070027574 A KR20070027574 A KR 20070027574A KR 100760985 B1 KR100760985 B1 KR 100760985B1
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Abstract

본 발명은 독립된 2개의 냉난방 시스템의 순환계를 병렬로 연결하고, 어느 한 순환계에 이미 설치된 팽창탱크를 이용하여 양 순환계의 팽창수 및 보충수를 제어하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템은 특정지역의 냉난방을 수행하기 위하여, 배관수가 순환되는 제1순환배관과, 상기 배관수에 열을 공급하는 제1열원설비와, 상기 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제1부하를 포함하는 제1순환계와; 상기 제1순환계의 인접지역 냉난방을 수행하기 위하여, 배관수가 순환되는 제2순환배관과, 상기 배관수에 열을 공급하는 제2열원설비와, 상기 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제2부하와, 자체적으로 팽창수 및 보충수의 제어를 위한 별도의 팽창탱크를 구비하는 제2순환계와; 상기 제1순환배관으로부터 팽창된 배관수를 제2순환배관으로 유출시키기 위한 팽창수관과; 상기 제2순환배관으로부터 상기 제1순환배관으로 보충수를 공급하기 위한 보충수관과; 상기 팽창수관을 통하여 이송되는 배관수의 흐름을 통제하는 제1밸브수단과; 상기 보충수관을 통하여 이송되는 배관수의 흐름을 통제하는 제2밸브수단을 포함한다.
제1순환계, 제2순환계, 제1전동밸브, 제2전동밸브, 압력센서, 제어부

Description

병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템{EXPANDED WATER AND MAKEUP WATER CONTROL SYSTEM FOR PARARELL CIRCULATION SYSTEM}
도 1 은 종래의 독립된 냉난방 시스템의 순환계를 나타낸 도면,
도 2 는 본 발명에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템 구성도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템 구성도,
도 4 는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템 구성도,
도 5 는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 제1순환계 11 : 제1순환배관
12 : 제1열원설비 13 : 제1부하
14 : 제1순환펌프 15 : 제1팽창탱크
16 : 제1수처리장치 20 : 제2순환계
21 : 제2순환배관 22 : 제2열원설비
23 : 제2부하 24 : 제2순환펌프
25 : 제2팽창탱크 26 : 제2수처리장치
30 : 팽창수관 31 : 제1병렬배관
32 : 팽창수펌프 34 : 제1바이패스관
37 : 수동밸브 40 : 보충수관
41 : 제2병렬배관 42 : 보충수펌프
44 : 제2바이패스관 47 : 수동밸브
50 : 제1밸브수단 52 : 제1감압밸브
54 : 제1체크밸브 56 : 제1전동밸브
60 : 제2밸브수단 62 : 제2감압밸브
64 : 제2체크밸브 66 : 제2전동밸브
70 : 압력센서 80 : 제어부
90 : 제1수질감지센서 92 : 제2수질감지센서
본 발명은 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 독립된 2개의 냉난방 시스템의 순환계를 병렬로 연결하고, 어느 한 순환계에 이미 설치된 팽창탱크를 이용하여 양 순환계의 팽창수 및 보충수를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
현재, 냉난방 시스템으로서, 소각장, 복합열병합발전에 의한 구역냉난방(CES;Community Energy Supply System) 또는 지역냉난방이 활성화되고 있다. 구역냉난방 또는 지역냉난방은 일개의 도시 또는 일정한 지역 내의 주거용, 상업용, 공공용 수용가에 집중된 열원설비(예컨대, 열병합발전소)에서 그들이 필요로하는 냉난방, 급탕 및 냉방에 필요한 열을 개별의 열생산시설(유류, 가스보일러 등)을 갖추지 않고 집중화된 열원설비로부터 경제적으로 생산된 열을 배관망을 통하여 공급하는 방식이다. 이러한 구역냉난방 또는 지역냉난방 열의 공급은 다음과 같이 이루어진다. 먼저 열원설비에서 만들어진 구역냉난방 또는 지역냉난방 열매체를 보온이 양호한 배관망을 통해 수용가 열교환기실까지 공급한다. 열교환기실에 공급된 열매체는 별도의 수용가용 열교환기를 통하여 수용가의 내부 순환 열매체에 열을 전달한뒤, 다시 열원설비로 회수된다. 열교환기실에서 열을 전달받은 수용가 순환수는 각 세대 및 빌딩의 각층에 공급된다. 이러한, 구역냉난방 또는 지역냉난방을 위한 열매체로는 주로 물이 사용되는데, 구역냉난방 및 지역냉난방의 특성상 물을 대체로 중고온(100℃ 이상)으로 가열하여 배관을 통하여 순환시키게 된다.
냉난방 시스템은 수용가의 부하, 예컨대, 냉난방기기와 연결되는 순환배관과, 상기 순환배관의 일측에 배관수를 가열 또는 냉각하도록 설치한 열원설비와, 상기 순환배관의 일측에 열원설비를 통해 가열 또는 냉각된 배관수를 순환시켜주도록 설치한 펌프와, 상기 순환배관의 일측에 분기되어 온도에 따라 팽창되는 물을 수용하도록 설치한 팽창탱크로 구성된다.
상기와 같은 종래의 냉난방 시스템의 작동을 살펴보면, 먼저 열원설비를 이용해 순환수를 가열한 후, 이송설비인 펌프를 구동시켜 상기 가열된 물을 순환시켜주면, 상기 순환되는 물은 배관을 따라 건물 내를 지나면서 건물 내에 설치된 냉난방기기를 통해 냉난방을 행하게 된다. 이때 밀폐된 배관 내를 순환하는 배관수의 온도가 올라감에 따라 상기 배관수는 팽창을 하게 되고, 이렇게 팽창된 배관수는 순환배관의 일측에 형성한 분기관을 통해 팽창탱크로 보내지게 되고, 다시 온도가 내려감에 따라 팽창수가 수축을 하게 되면 팽창탱크 내의 팽창수가 분기관을 통해 순환배관으로 보내져 순환하게 된다. 이때 팽창탱크 내에 모여있던 팽창수가 증발하거나 상기 배관내로 환수되어 줄어들게 되면, 팽창탱크내에 보충수를 유입시켜 계속 순환할 수 있게 되는 것이다.
또한, 위와 같은 냉난방 시스템에는 배관수의 부유고형물 또는 알카리도 등을 측정하게 되며 그 결과에 따라 이물질 여과 또는 약품 투입 등을 수행하는 수처리장치 등이 추가로 구비된다.
위와 같은 구역냉난방 또는 지역냉난방 시스템은 일정한 지역을 하나의 순환계로 묶어 구축이 되며, 최근에는 다수의 시스템들이 구축되고 있다. 도 1 에는 이러한 종래의 구역/지역냉난방 시스템의 독립적인 순환계 구성이 개략적으로 도시된 다. 도시된 바와 같이, 종래에는 독립된 각 순환계를 구성함에 있어서, 각 순환계에 별도의 팽창탱크(15,25)와 수처리장치(16,26) 등이 설비된다. 즉, 도 1 에 도시된 바와 같이, 특정지역의 제1순환계(10)에는 제1순환배관(11)이 설비되고, 여기에, 제1열원설비(12), 제1부하(13), 제1수처리장치(16), 그리고, 제1순환펌프(14)가 설비된다. 또한, 인접한 지역의 제2순환계(20)에도 마찬가지로, 제2순환배관(21)이 설비되고, 여기에, 제2열원설비(22), 제2부하(23), 제2수처리장치(26), 그리고, 제2순환펌프(24)가 설치된다.
그러나, 위와 같이, 인접하는 독립된 순환계 별로 각종 설비, 특히, 팽창탱크와 수처리장치 등을 독립적으로 구성하게 되면, 최초 설비비가 많이 들어갈 뿐만 아니라, 시설 설비가 복잡해지고, 배관수의 공급과 수처리에 들어가는 비용이 크기 때문에 시설 유지비용이 상승하는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 냉난방 시스템의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 인접하는 2개의 순환계를 병렬로 연결하여 어느 한쪽 순환계에 구비된 설비를 이용하여 다른쪽 순환계의 팽창수 및 보충수의 제어 및 부수적으로 양 순환계의 수질관리가 가능한 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적 및 장점들은 이하 더욱 상세히 설명될 것이며, 실시예에 의 해 더욱 구체화될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 청구범위에 나타난 수단 및 이들의 조합에 의해 실현될 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템은 특정지역의 냉난방을 수행하기 위하여, 배관수가 순환되는 제1순환배관(11)과, 상기 배관수에 열을 공급하는 제1열원설비(12)와, 상기 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제1부하(13)를 포함하는 제1순환계(10)와; 상기 제1순환계(10)의 인접지역 냉난방을 수행하기 위하여, 배관수가 순환되는 제2순환배관(21)과, 상기 배관수에 열을 공급하는 제2열원설비(22)와, 상기 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제2부하(23)와, 자체적으로 팽창수 및 보충수의 제어를 위한 별도의 팽창탱크(25)를 구비하는 제2순환계(20)와; 상기 제1순환배관(11)으로부터 팽창된 배관수를 제2순환배관(21)으로 유출시키기 위하여 상기 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21)으로부터 각각 분기되어 상호 연결되는 팽창수관(30)과; 상기 제2순환배관(21)으로부터 상기 제1순환배관(11)으로 보충수를 공급하기 위하여 상기 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21)으로부터 각각 분기되어 상호 연결되는 보충수관(40)과; 상기 팽창수관(30)을 통하여 이송되는 배관수의 흐름을 통제하는 제1밸브수단(50)과; 상기 보충수관(40)을 통하여 이송되는 배관수의 흐름을 통제하는 제2밸브수단(60)을 포함한다.
여기서, 상기 제1밸브수단(50)은 상기 팽창수관(30)을 기계식으로 개폐하는 제1감압밸브(52)이고, 상기 제2밸브수단(60)은 상기 보충수관(40)을 기계식으로 개폐하는 제2감압밸브(62)인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1밸브수단(50)은 상기 팽창수관(30)을 전기식으로 개폐하는 제1전동밸브(56)이고, 상기 제2밸브수단(60)은 상기 보충수관(40)을 전기식으로 개폐하는 제2전동밸브(66)인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 팽창수관(30)에는 제1병렬배관(31)이 구비되되, 상기 제1병렬배관(31)에는 상기 제1전동밸브(56)와 병렬로 배치되는 제1감압밸브(52)가 설치되고, 상기 보충수관(40)에는 제2병렬배관(41)이 구비되되, 상기 제2병렬배관(41)에는 상기 제2전동밸브(66)와 병렬로 배치되는 제2감압밸브(62)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)의 개폐를 제어하는 제어부(80)를 더 포함하되, 상기 제1순환계(10)에는 상기 제1순환배관(11)의 배관압력을 측정하는 압력센서(70)가 구비되며, 상기 제어부(80)는 상기 압력센서(70)로부터 측정된 배관압력값을 전송받아 이를 미리 저장된 최적의 배관압력값과 비교하여, 제1순환배관(11)의 측정된 배관압력값이 최적의 배관압력값 보다 큰 경우 상기 제1전동밸브(56)를 개방함과 동시에 상기 제2전동밸브(66)를 폐쇄하고, 측정된 배관압력값이 최적의 배관압력값 보다 작은 경우 상기 제1전동밸브(56)를 폐쇄함과 동시에 상기 제2전동밸브(66)를 개방하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1밸브수단(50)과 제2밸브수단(60)은 각각 배관수가 일방향으로만 흐르도록 역류를 방지하는 제1체크밸브(54), 제2체크밸브(64)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 팽창수관(30)에는 이송되는 배관수의 원활한 이송을 위하여 상기 제어부(80)의 제어에 따라 상기 배관수에 적정 압력을 가압하는 팽창수펌프(32)가 추가로 구비되며, 상기 보충수관(40)에는 이송되는 배관수의 원활한 이송을 위하여 상기 제어부(80)의 제어에 따라 상기 배관수에 적정 압력을 가압하는 보충수펌프(42)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2순환계(20)에는 배관수의 수질개선을 위한 수처리장치(26)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1순환배관에는 제1순환배관을 흐르는 배관수의 수질을 감지하는 제1수질감지센서(90)가 구비되며, 상기 제어부(80)는 배관수로서 적합한 수질 최적값을 미리 저장하며, 상기 제1수질감지센서(90)에 의해 측정된 제1순환배관의 배관수 수질값은 상기 제어부(80)에 전송되고, 제어부(80)에서는 상기 제1순환배관의 배관수 수질값과 배관수 수질 최적값을 상호 비교하여, 제1순환배관의 배관수 수질이 최적의 배관수 수질보다 낮은 경우, 상기 제어부(80)는 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)를 동시에 개방함에 따라 배관수를 순환시켜 제1순환배관의 배관수 수질과 제2순환배관의 배관수 수질을 균일하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1순환배관에는 제1순환배관을 흐르는 배관수의 수질을 감지하는 제1수질감지센서(90)가 구비되고, 상기 제2순환배관에는 제2순환배관을 흐르는 배관수의 수질을 감지하는 제2수질감지센서(92)가 구비되며, 상기 제어부(80)는 상기 제1수질감지센서(90)와 제2수질감지센서(92)로부터 측정된 수질 데이터를 전송받아 이를 상호 비교하여, 제1순환배관과 제2순환배관의 배관수 수질이 서로 상이한 경우 상기 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)를 동시에 개방하여 배관수를 상호 순환시킴에 따라 제1순환배관 및 제2순환배관의 배관수 수질을 동일하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 팽창수 및 보충수 제어 시스템의 구성을 첨부되는 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.
도 2 에는 본 발명에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템의 상세 구성도가 도시된다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시 스템은, 제1순환계(10), 제2순환계(20), 팽창수관(30), 보충수관(40), 제1밸브수단(50) 그리고 제2밸브수단(60)을 포함한다.
상기 제1순환계(10)는 후술하는 제2순환계(20)보다 비교적 규모가 작거나 같은 냉난방 시스템 배관계로서, 배관수가 순환되는 제1순환배관(11)과, 배관수에 열을 공급하는 제1열원설비(12)와, 배관수의 순환 동력을 제공하는 제1순환펌프(14)와, 가열된 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제1부하(13)를 포함한다.
상기 제1순환계(10)는 별도의 팽창탱크와 수처리장치 등을 포함하지 않는 것이 바람직하며, 이에 따라, 후술하는 제2순환계(20)의 팽창탱크(25) 또는 수처리장치(26) 등의 설비를 이용할 수 있도록 구성된다. 하지만, 보조적인 팽창수의 제어 및 수처리를 위하여 제1순환계(10)에 팽창탱크와 수처리장치를 설치하는 것도 무방하다.
상기 제2순환계(20)는 상기 제1순환계(10)보다 비교적 규모가 크거나 같은 냉난방 시스템 배관계로서, 배관수가 순환되는 제2순환배관(21)과, 배관수에 열을 공급하는 제2열원설비(22)와, 배관수의 순환 동력을 제공하는 제2순환펌프(24)와, 가열된 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제2부하(23)를 포함한다.
또한, 상기 제2순환계(20)는 자체적으로 팽창수 및 보충수 제어가 가능하도 록 팽창탱크(25)가 구비되고, 배관수의 수질개선을 위한 수처리장치(26)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2순환계(20)는 최초 설치시 독립적인 팽창탱크(25)와 수처리장치(26) 등을 포함하여 미리 시공된 냉난방시스템이고, 제1순환계(10)는 제2순환계(20)가 이미 시공되고 난 후에 새롭게 인접 지역에 냉난방 시스템을 구축하는 경우 시공되는 순환계일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1순환계(10)와 제2순환계(20)는 병렬로 연결된다. 즉, 제1순환계(10)의 제1순환배관(11)을 통해 순환하는 배관수가 온도 상승에 의해 팽창되는 경우 팽창수를 제2순환계(20)로 배출시킬 수 있도록, 상기 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21) 사이는 팽창수관(30)으로 연결되고, 제1순환배관(11)을 통해 순환하는 배관수가 온도 하강에 의해 수축되는 경우 제2순환배관(21)을 통해 순환하는 배관수를 제1순환배관(11)에 보충수로서 공급할 수 있도록, 상기 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21) 사이에는 보충수관(40)이 상기 팽창수관(30)과 병렬로 연결된다.
상기 팽창수관(30)에는 제1순환배관(11)으로부터 팽창된 배관수를 제2순환배관(21)으로 이송시키기 위한 팽창수펌프(32)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 팽창수관(30)에는 제1밸브수단(50)이 구비된다. 상기 제1밸브수단(50)은 기계식 또는 전기식으로 개폐됨에 따라 제1순환배관(11)의 배관수가 팽창수관(30)을 통하여 흐르는 것을 통제한다.
한편, 상기 보충수관(40)에는 제2순환배관(21)으로부터 제1순환배관(11)으로 보충수를 공급하기 위한 보충수펌프(42)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 보충수관(40)에는 제2밸브수단(60)이 구비된다. 상기 제2밸브수단(60)은 기계식 또는 전기식으로 개폐됨에 따라 제2순환배관(21)의 배관수가 보충수관(40)을 통하여 흐르는 것을 통제한다.
그리고, 상기 팽창수관(30)과 보충수관(40)의 양단에는 점검, 시운전 또는 정전과 같은 비상시를 대비하여, 그것들로부터 분기되어 병렬로 연결되며 수동밸브(37,47)의 조작에 따라 배관수를 흘려보낼 수 있도록 각각 제1바이패스관(34)과 제2바이패스관(44)이 설치되는 것이 바람직하다.
도 3 에는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 시스템 구성도가 도시된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 제1밸브수단(50)은 기계식으로 개폐되는 제1감압밸브(52)일 수 있다. 상기 제1감압밸브(52)는 제1순환배관을 흐르는 배관수가 온도 상승 등으로 인하여 부피가 팽창하여 배관 압력이 안전 허용범위 이상으로 상승하는 경우 배관수의 압력을 감압변환하여 제2순환배관으로 배관수를 흘려보내는 밸브로서 1차압력조절밸브이다.
그리고, 상기 제1밸브수단(50)은 배관수가 상기 팽창수관(30)을 통하여 제1순환배관(11)으로부터 제2순환배관으로 일방향으로만 흐르도록 역류를 방지하는 제1체크밸브(54)를 포함한다.
한편, 상기 제2밸브수단(60)은 기계식으로 개폐되는 제2감압밸브(62)일 수 있다. 상기 제2감압밸브(62)는 제1순환배관을 흐르는 배관수가 온도 하강 등으로 인해 부피가 감소하여 배관압력이 낮아지는 경우 상대적으로 압력이 높은 제2순환배관의 배관수 압력을 감압변환하여 제1순환배관으로 배관수를 흘려보내는 밸브로서 2차압력조절밸브이다.
그리고, 상기 제2밸브수단(60)은 배관수가 상기 보충수관(40)을 통하여 제2순환배관(21)으로부터 제1순환배관으로 일방향으로만 흐르도록 역류를 방지하는 제2체크밸브(64)를 포함한다.
한편, 도 4 에는 본 발명의 다른 바람직한 실시예가 도시된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 제1밸브수단(50) 및 제2밸브수단(60)은 각각 전기식으로 개폐되는 제1전동밸브(56)와 제2전동밸브(66)일 수 있다.
상기 제1전동밸브(56)는 제1순환배관(11)의 배관압력이 미리 설정된 최적 배관압력 이상으로 상승하는 경우 개방되어 팽창수를 제2순환배관(21)으로 유출시키고, 배관압력이 최적 배관압력 이하로 하강하는 경우 폐쇄된다.
상기 제2전동밸브(66)는 제1순환배관(11)의 배관압력이 미리 설정된 최적 배관압력 이하로 하강되는 경우 개방되어 보충수를 제1순환배관(11)으로 유출시키고, 배관압력이 최적 배관압력 이상으로 상승하는 경우 폐쇄된다.
상술한 바와 같이, 상기 제1밸브수단(50) 및 제2밸브수단(60)은 각각 선택적으로 기계식 또는 전기식으로 개폐되는 밸브들로 구성될 수 있으나, 기계식 밸브와 전기식 밸브가 동시에 구비되는 것도 바람직하다. 도 5 에는 이와 같이 제1밸브수단(50) 및 제2밸브수단(60)으로서 기계식 밸브와 전기식 밸브가 함께 사용되는 실시예가 도시된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 팽창수관(30)에는 제1전동밸브(56)가 설치되고, 상기 팽창수관(30)의 제1전동밸브(56) 양단에는 제1병렬배관(31)이 구비된다. 상기 제1병렬배관(31)에는 제1전동밸브(56)와 병렬로 배치되는 제1감압밸브(52)가 설치된다. 또한, 상기 보충수관(40)에는 제2전동밸브(66)가 설치되고, 상기 보충수관(40)의 제2전동밸브(66) 양단에는 제2병렬배관(41)이 구비된다. 상기 제2병렬배관(41)에는 제2전동밸브(66)와 병렬로 배치되는 제2감압밸브(62)가 설치되는 것이다. 이와 같이, 전동밸브와 감압밸브가 서로 병렬로 연결됨에 따라 배관수의 압력이 분배되기 때문에 배관 시스템의 안정성이 증대될 수 있다.
상술한 바와 같은 팽창수펌프(32)와 보충수펌프(42), 그리고 제1전동밸브(56)와 제2전동밸브(66)는 제1순환배관(11)의 배관압력의 변화에 따라 작동여부가 결정된다. 이에 따라, 상기 제1순환배관(11)의 일측에는 상기 제1순환배관(11)의 배관압력을 측정하기 위한 압력센서(70)가 구비된다. 또한, 상기 압력센서(70)에 의해 측정된 압력값에 기초한 상기 펌프들과 밸브수단들의 자동제어를 위해 본 발명에 따른 시스템은 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이 제어부(80)를 포함한다.
상기 제어부(80)는 마이크로컴퓨터와 메모리를 포함한다. 상기 마이크로컴퓨터는 다양한 처리기구를 이용하여, 정해진 프로그램을 구동하여 본 발명에 따른 팽창수 및 보충수 제어 시스템의 전동밸브들과 펌프들의 작동을 제어하며, 특히, 상기 압력센서(70)로부터 측정된 제1순환배관(11)의 배관압력값을 입력받고, 이에 근거하여 각 전동밸브 및 펌프의 작동을 제어한다. 그리고, 상기 메모리는 상기 전동밸브들과 펌프들의 작동을 위한 프로그램과 제1순환배관(11)의 최적 배관압력값을 저장한다.
이하, 본 발명에 따른 팽창수 및 보충수 제어 방법에 대하여 상세히 설명하 기로 한다. 각 밸브수단이 기계식인 경우에는 별도의 제어부(80) 없이 배관압의 변화에 따라 밸브 자체내에 내장된 스프링의 텐션에 의해 개폐되면서 자동으로 작동하게 된다. 따라서, 이하에서는 제어부(80)의 제어에 따라 전기식으로 개폐되는 전동밸브가 구비된 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 각 순환계에서는 각 열원설비로부터 생산된 열에 의해 순환배관 내에 있는 배관수가 가열된다. 가열된 배관수는 순환펌프에 의해 순환배관을 통하여 순환된다. 순환배관을 통하여 순환되는 배관수는 각 부하, 보다 상세하게는 수용가의 냉난방장치에 공급되어 냉난방을 수행하고 재차 순환배관을 통하여 다시 순환되어 돌아온다. 제2순환계(20)에는 독립적인 팽창탱크(25)와 수처리장치(26) 등이 구비되어, 독립적인 팽창수 및 보충수 제어와 배관수의 수처리 작업이 수행된다.
제1순환계(10)의 제1순환배관(11)을 통하여 순환되는 배관수의 온도가 급격히 상승하여 부피가 팽창되면 제1순환배관(11)의 배관압력이 증가한다. 이 경우, 제1순환배관(11)의 일측에 구비된 압력센서(70)가 배관압력값을 측정하여 이를 제어부(80)로 전송한다. 제어부(80)에서는 미리 저장된 최적의 배관압력값과 압력센서(70)에 의해 측정된 배관압력값을 비교한다. 상기한 바와 같이 배관수의 온도가 상승하여 배관압력이 최적 배관압력값 보다 커지면, 상기 제어부(80)는 제1전동밸브(56)를 개방시키고, 팽창수펌프(32)를 가동한다. 이렇게 되면, 상기 제1순환배관(11)으로부터 팽창된 배관수(팽창수)가 팽창수관(30)을 통하여 제2순환배관(21) 으로 유출된다. 이에 따라, 제1순환배관(11)의 배관압력이 하강되어 안전허용범위로 유지된다. 제2순환배관(21)에서는 제1순환배관(11)으로부터 팽창수가 유입되더라도 별도의 팽창탱크(25) 및 제어시스템이 구비되기 때문에 자체적으로 팽창수의 제어가 가능하다. 또한, 지역냉난방 시스템과 같은 비교적 대규모의 순환계인 제2순환계(20)에는 대부분 대규모의 축열조(미도시)가 구비되어 보조적인 팽창탱크 역할과 열의 완충역할을 수행할 수 있도록 구성되기 때문에, 제1순환배관(11)으로부터 제2순환배관(21)으로 팽창수가 유입되더라도 팽창탱크(25)와 축열조에 의해 배관수의 압력이 조절되므로 제2순환배관(21)의 안전성은 염려되지 않는다. 그리고, 상기 제2순환배관(21)에는 수처리장치(26)가 구비되고, 상기 수처리장치(26)에 의해 처리된 배관수가 상기 제1순환배관(11)의 배관수로서 사용되기 때문에 제1순환배관(11)에 별도의 수처리장치를 구비할 필요가 없게 된다.
한편, 제1순환배관(11)의 배관수 온도가 하강하여 배관압력이 하강하는 경우, 압력센서(70)에서 배관압력을 측정하여 이를 제어부(80)로 전송한다. 제어부(80)에서는 미리 저장된 최적의 배관압력값과 압력센서(70)에 의해 측정된 배관압력값을 비교한다. 상기한 바와 같이 배관수의 온도가 하강하여 배관압력이 최적 배관압력값 보다 작아지면, 상기 제어부(80)는 제1전동밸브(56)를 폐쇄하고 팽창수펌프(32)를 정지시키며 제2전동밸브(66)를 개방시킨다. 이렇게 되면, 상기 제2순환배관(21)을 순환하던 배관수가 보충수관(40)으로 통하여 제1순환배관(11)으로 유입되어 제1순환배관(11)의 보충수로서 공급되는 것이다. 제2수환배관에서는 제1순환 배관(11)으로 보충수를 공급하여 배관수가 부족하게 되더라도 별도의 팽창탱크(25)를 구비하기 때문에 자체적으로 보충수의 제어가 가능하다.
상기한 바와 같은 제1전동밸브(56)와 제2전동밸브(66)의 개폐 제어 및 각 펌프의 작동은, 상기 압력센서(70)가 제1순환배관(11)의 배관압력을 실시간으로 측정하여 제어부(80)에 전달함에 따라 실시간으로 수행된다. 즉, 실시간으로 배관압력을 측정함에 따라, 제1전동밸브(56)가 개방되면, 제2전동밸브(66)는 폐쇄되고, 반대로 제2전동밸브(66)가 개방되면, 제1전동밸브(56)는 폐쇄되는 동작을 반복 수행함에 따라, 실시간으로 팽창수 및 보충수의 자동 제어가 가능한 것이다.
팽창수와 보충수의 이송은 각 배관의 압력차에 의하여 자연스럽게 수행될 수 있고, 필요에 따라 배관수의 원활한 이송을 위하여 팽창수관(30)과 보충수관(40)에 각각 팽창수펌프(32)와 보충수펌프(42)가 구비되어 배관수에 적정 압력을 가함에 따라 배관수의 이송이 수행될 수도 있다. 이송되는 배관수는 제1체크밸브(54) 및 제2체크밸브(64)에 의해 역류가 방지되어 일방향으로만 흐를 수 있도록 제어된다.
앞서, 이미 언급한 바와같이, 상기 제2순환배관(21)에는 수처리장치(26)가 구비되고, 상기 수처리장치(26)에 의해 처리된 배관수가 상기 제1순환배관(11)의 보충수로서 사용되기 때문에 제1순환배관(11)에 별도의 수처리장치를 구비할 필요가 없게 된다. 즉, 상기와 같이, 제1순환계(10)와 제2순환계(20)를 병렬로 연결하 고, 제1전동밸브(56)와 제2전동밸브(66)를 동시에 열어주거나, 제1바이패스관(34) 및 제2바이패스관(44)의 수동밸브(37,47)를 동시에 열어주면, 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21)을 통하여 배관수가 계속적으로 순환하게 되고, 순환되는 배관수는 제2순환배관(21)에 설치된 수처리장치(26)에 의해 수질이 개선되어 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21)의 배관수 수질이 균일하게 유지될 수 있다.
이러한, 제1순환배관과 제2순환배관의 배관수 수질 관리는 상기 제어부(80)에 의해 자동적으로 수행될 수 있다. 이를 위해, 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 제1순환배관에는 제1순환배관을 흐르는 배관수의 수질을 감지하는 제1수질감지센서(90)가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제1수질감지센서(90)는 다항목의 수질측정기로서 배관수의 총 부유고형물의 농도, 알카리도, 가스용해도, 잔류염소농도, 유량 상태 및 온도 등을 감지할 수 있도록 구성된다.
상기 제1수질감지센서(90)에서 측정된 수질값은 제어부(80)에 전송된다. 상기 제어부(80)는 배관수로서 적합한 수질 최적값을 미리 저장하고 있으며, 제1수질감지센서(90)에 의해 전달된 제1순환배관의 배관수 수질값과 상기 미리 저장된 수질 최적값을 상호 비교한다. 비교결과 제1순환배관의 배관수 수질이 최적의 배관수 수질보다 낮은 경우, 제어부(80)는 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)를 동시에 개방하고 팽창수펌프와 보충수펌프를 가동함으로써 배관수를 순환시킴에 의해 제1순환배관의 배관수 수질과 제2순환배관의 배관수 수질을 균일하게 유지시킬 수 있다.
더 나아가, 상기 제2순환배관에는 제2순환배관을 흐르는 배관수의 수질을 감지하는 제2수질감지센서(92)를 추가로 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 제1수질감지센서(90)와 제2수질감지센서(92)에서 측정된 수질 데이터는 제어부(80)에 전송된다. 제어부(80)에서는 전달된 제1순환배관과 제2순환배관의 배관수 수질을 비교하여 양 배관수의 수질이 서로 상이한 경우 상기 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)를 동시에 개방하고 팽창수펌프와 보충수펌프를 가동함으로써 배관수를 상호 순환시킴에 따라 제1순환배관 및 제2순환배관의 배관수 수질을 균일하게 유지시킬 수 있다.
그러나, 상기와 같은 배관수 균일화 작업을 실시간으로 수행할 경우에는 본 발명의 주목적인 팽창수 및 보충수 제어 기능이 원활하게 수행되지 않을 수 있다. 따라서, 배관수 균일화 작업은 매일 반복적으로 수행되되, 하루중 특정 시간에 일정한 기간에 걸쳐서만 수행되도록 제어부(80)에 타이머 기능이나 예약 작동 기능등을 부가하는 것이 바람직할 것이다.
지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권 리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 인접하는 2개의 냉난방 순환계를 병렬로 연결하여 어느 한쪽 순환계에 구비된 팽창탱크와 수처리장치를 이용하여 다른쪽 순환계의 팽창수 및 보충수의 제어, 그리고 수질개선이 가능한 장점을 갖는다.

Claims (11)

  1. 특정지역의 냉난방을 수행하기 위하여, 배관수가 순환되는 제1순환배관(11)과, 상기 배관수에 열을 공급하는 제1열원설비(12)와, 상기 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제1부하(13)를 포함하는 제1순환계(10)와;
    상기 제1순환계(10)의 인접지역 냉난방을 수행하기 위하여, 배관수가 순환되는 제2순환배관(21)과, 상기 배관수에 열을 공급하는 제2열원설비(22)와, 상기 배관수에 의해 전달된 열을 소비하는 제2부하(23)와, 자체적으로 팽창수 및 보충수의 제어를 위한 별도의 팽창탱크(25)를 구비하는 제2순환계(20)와;
    상기 제1순환배관(11)으로부터 팽창된 배관수를 제2순환배관(21)으로 유출시키기 위하여 상기 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21)으로부터 각각 분기되어 상호 연결되는 팽창수관(30)과;
    상기 제2순환배관(21)으로부터 상기 제1순환배관(11)으로 보충수를 공급하기 위하여 상기 제1순환배관(11)과 제2순환배관(21)으로부터 각각 분기되어 상호 연결되는 보충수관(40)과;
    상기 팽창수관(30)을 통하여 이송되는 배관수의 흐름을 통제하는 제1밸브수단(50)과;
    상기 보충수관(40)을 통하여 이송되는 배관수의 흐름을 통제하는 제2밸브수단(60)을 포함하는, 병렬 순환계의 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1밸브수단(50)은 상기 팽창수관(30)을 기계식으로 개폐하는 제1감압밸브(52)이고, 상기 제2밸브수단(60)은 상기 보충수관(40)을 기계식으로 개폐하는 제2감압밸브(62)인 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1밸브수단(50)은 상기 팽창수관(30)을 전기식으로 개폐하는 제1전동밸브(56)이고, 상기 제2밸브수단(60)은 상기 보충수관(40)을 전기식으로 개폐하는 제2전동밸브(66)인 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 팽창수관(30)에는 제1병렬배관(31)이 구비되되, 상기 제1병렬배관(31)에는 상기 제1전동밸브(56)와 병렬로 배치되는 제1감압밸브(52)가 설치되고, 상기 보충수관(40)에는 제2병렬배관(41)이 구비되되, 상기 제2병렬배관(41)에는 상기 제2전동밸브(66)와 병렬로 배치되는 제2감압밸브(62)가 설치되는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)의 개폐를 제어하는 제어부(80)를 더 포함하되, 상기 제1순환계(10)에는 상기 제1순환배관(11)의 배관압력을 측정하 는 압력센서(70)가 구비되며, 상기 제어부(80)는 상기 압력센서(70)로부터 측정된 배관압력값을 전송받아 이를 미리 저장된 최적의 배관압력값과 비교하여, 제1순환배관(11)의 측정된 배관압력값이 최적의 배관압력값 보다 큰 경우 상기 제1전동밸브(56)를 개방함과 동시에 상기 제2전동밸브(66)를 폐쇄하고, 측정된 배관압력값이 최적의 배관압력값 보다 작은 경우 상기 제1전동밸브(56)를 폐쇄함과 동시에 상기 제2전동밸브(66)를 개방하는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1밸브수단(50)과 제2밸브수단(60)은 각각 배관수가 일방향으로만 흐르도록 역류를 방지하는 제1체크밸브(54), 제2체크밸브(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 팽창수관(30)에는 이송되는 배관수의 원활한 이송을 위하여 상기 제어부(80)의 제어에 따라 상기 배관수에 적정 압력을 가압하는 팽창수펌프(32)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 보충수관(40)에는 이송되는 배관수의 원활한 이송을 위하여 상기 제어부(80)의 제어에 따라 상기 배관수에 적정 압력을 가압하는 보충수펌프(42)가 추가 로 구비되는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2순환계(20)에는 배관수의 수질개선을 위한 수처리장치(26)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1순환배관에는 제1순환배관을 흐르는 배관수의 수질을 감지하는 제1수질감지센서(90)가 구비되며, 상기 제어부(80)는 배관수로서 적합한 수질 최적값을 미리 저장하며, 상기 제1수질감지센서(90)에 의해 측정된 제1순환배관의 배관수 수질값은 상기 제어부(80)에 전송되고, 제어부(80)에서는 상기 제1순환배관의 배관수 수질값과 배관수 수질 최적값을 상호 비교하여, 제1순환배관의 배관수 수질이 최적의 배관수 수질보다 낮은 경우, 상기 제어부(80)는 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)를 동시에 개방함에 따라 배관수를 순환시켜 제1순환배관의 배관수 수질과 제2순환배관의 배관수 수질을 균일하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1순환배관에는 제1순환배관을 흐르는 배관수의 수질을 감지하는 제1수질감지센서(90)가 구비되고, 상기 제2순환배관에는 제2순환배관을 흐르는 배관수 의 수질을 감지하는 제2수질감지센서(92)가 구비되며, 상기 제어부(80)는 상기 제1수질감지센서(90)와 제2수질감지센서(92)로부터 측정된 수질 데이터를 전송받아 이를 상호 비교하여, 제1순환배관과 제2순환배관의 배관수 수질이 서로 상이한 경우 상기 제1전동밸브(56) 및 제2전동밸브(66)를 동시에 개방하여 배관수를 상호 순환시킴에 따라 제1순환배관 및 제2순환배관의 배관수 수질을 동일하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 팽창수 및 보충수 제어 시스템.
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