KR100851671B1 - 온돌형 난방장치 및 그 제어방법 - Google Patents

온돌형 난방장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실내공간의 바닥에 온수를 공급하는 온돌형 난방장치의 밸브를 개폐함으로써, 상기 실내공간의 바닥온도를 제어하는 온돌형 난방장치의 제어방법에 관한 것으로서, 난방의 목표 최대온도(St max)를 설정하는 목표 최대온도 설정단계; 난방의 목표 최소온도(St min)를 설정하는 목표 최소온도 설정단계; 현재의 실내온도(Rt)를 측정하는 실내온도 측정단계;를 포함하고, 실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 이상인 경우(1번 경우), 실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 미만이고 목표 최소온도(St min) 이상인 경우(2번 경우), 실내온도(Rt)가 상기 목표 최소온도(St min) 미만인 경우(3번 경우)로 구분하며, 밸브의 개방시간은 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 길어지고, 밸브의 폐쇄시간은 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온돌형 난방장치의 제어방법을 제시함으로써, 에너지의 낭비가 없으면서도 사용자로 하여금 불쾌감을 야기하지 않는 효율적인 난방이 가능하도록 한다.
온돌, 온도, 제어

Description

온돌형 난방장치 및 그 제어방법{UNDERFLOOR HEATING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 온돌형 난방장치의 제어방법을 설명하기 위한 그래프.
도 2는 본 발명에 의한 온돌형 난방장치의 제어방법의 실시예를 설명하기 위한 표.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
Rt : 실내온도 St max : 목표 최대온도
St min : 목표 최소온도
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 실내의 온돌형 난방장치를 효율적으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
실내의 난방에 사용되는 장치에는, 온수 파이프를 바닥에 매설하는 온돌방식, 벽면에 인접하여 온수 파이프로 구성된 방열기를 노출 설치하는 방열방식 등의 다양한 종류가 있는데, 전자는 우리나라 고유의 난방형식으로서 대부분의 주택이 이를 채택하고 있다.
일반적 난방장치에서는 난방에 의한 실내온도의 적정 유지가 중요하지만, 온돌형 난방장치에서는 실내온도뿐만 아니라 바닥온도 또한 적정하게 유지되는 것이 중요하다.
실내온도가 적정하게 유지되더라도 바닥온도가 적정온도 이하로 떨어지는 경우, 바닥에 앉거나 누워서 생활하는 한국인의 생활 습성상, 불쾌감을 느끼기가 쉽기 때문이다.
실내온도를 적정온도에서 일정하게 유지하기 위해서는, 위 온수 파이프에 공급되는 온수의 밸브를 적정시간마다 개방 또는 폐쇄하는 것이 필요하다.
도 1은 목표온도(St)의 유지를 위하여, 온수 밸브를 개방하다가 소정 시점(CTa)에서 폐쇄한 상태를 온도와 시간의 그래프로 나타낸 것이다.
종래의 온도제어 시스템은 온도의 측정 중 현재온도가 목표온도(St)에 이르는 시점(CTa)에 이르러, 비로소 밸브를 폐쇄하도록 제어하는 구성을 취하고 있다.
그러나, 밸브를 폐쇄한다 하여 실내 배관을 흐르는 온수가 즉시 식는 것이 아니므로, 밸브의 폐쇄시점(CTa) 이후에도 실내 온도는 어느 정도 지속적으로 상승하게 되고, 이는 목표온도 이상의 오버 히팅을 유발하는바, 에너지의 낭비, 실내온도의 과열 등의 문제가 나타난다.
즉, 온수 밸브의 개폐에 의한 실내온도의 적정 유지는 효율적인 온돌형 난방을 위하여 대단히 중요한 요소이고, 더욱 구체적으로는 밸브의 폐쇄시점을 어느 시점으로 설정하는가가 가장 중요하다고 할 수 있다.
그런데, 종래의 온돌형 난방장치의 제어방법은 효율적이지 못하여, 도 1의 곡선을 나타내는 경우가 대부분이었는바 문제로 지적되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에너지의 낭비가 없으면서도 사용자로 하여금 불쾌감을 야기하지 않는 효율적인 난방이 가능하도록 하는 난방장치 및 그 제어방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 실내공간의 바닥에 온수를 공급하는 온돌형 난방장치의 밸브를 개폐함으로써, 상기 실내공간의 바닥온도를 제어하는 온돌형 난방장치의 제어방법에 있어서, 난방의 목표 최대온도(St max)를 설정하는 목표 최대온도 설정단계; 난방의 목표 최소온도(St min)를 설정하는 목표 최소온도 설정단계; 현재의 실내온도(Rt)를 측정하는 실내온도 측정단계;를 포함하고, 상기 실내온도(Rt)가 상기 목표 최대온도(St max) 이상인 경우(1번 경우), 상기 실내온도(Rt)가 상기 목표 최대온도(St max) 미만이고 상기 목표 최소온도(St min) 이상인 경우(2번 경우), 상기 실내온도(Rt)가 상기 목표 최소온도(St min) 미만인 경우(3번 경우)로 구분하며, 상기 밸브의 개방시간은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 길어지고, 상기 밸브의 폐쇄시간은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온돌형 난방장치의 제어방법을 제시한다.
상기 밸브의 개방시간과 상기 밸브의 폐쇄시간의 합은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우가 모두 동일하도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 설정된 범위 내에서, 상기 실내온도(Rt)가 1℃ 이상 상승하는 경우, 상기 밸브의 폐쇄시간을 더 연장하는 것이 바람직하다.
상기 연장되는 밸브의 폐쇄시간은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 짧아지도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 목표 최대온도(St max)와 상기 목표 최소온도(St min)의 온도차는 2~3℃인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 상기 온돌형 난방장치의 제어방법에 의해 제어되는 온돌형 난방장치를 제시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명은 기본적으로 실내공간의 바닥에 온수를 공급하는 온돌형 난방장치의 밸브를 개폐함으로써, 실내공간의 바닥온도를 제어하는 온돌형 난방장치의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 제어방법은, 난방의 목표 최대온도(St max)를 설정하는 목표 최대온도 설정단계; 난방의 목표 최소온도(St min)를 설정하는 목표 최소온도 설정단계; 현재의 실내온도(Rt)를 측정하는 실내온도 측정단계;를 포함하고, 실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 이상인 경우(1번 경우), 실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 미만이고 목표 최소온도(St min) 이상인 경우(2번 경우), 실내온도(Rt)가 상기 목표 최소온도(St min) 미만인 경우(3번 경우)로 구분하며, 밸브의 개방시간은 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 길어지고, 밸브의 폐쇄 시간은 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 제어방법의 원리에 관하여 설명하면 다음과 같다.
바닥온도를 가장 정밀하게 제어하기 위해서는, 실내 바닥구조 내부에 온도센서를 설치하고, 이에 의해 측정된 값을 기준으로 난방장치를 제어하는 것이 가장 바람직하지만, 이는 설치를 위하여 과도한 수고와 비용이 소요되고, 파손의 발생시 보수가 어렵다는 문제가 있다.
따라서 실내의 공간에 노출되도록 온도센서를 설치하고, 이에 의해 측정된 값을 기초로 적절하게 바닥온도를 제어하는 방식을 취하는 것이 현실적이라 할 수 있다.
또한, 바닥온도는 실내온도(기온)에 비해 적은 온도차에 의해서도 그 변화를 쉽게 감지할 수 있다는 특징을 가지므로, 사용자로 하여금 적정온도가 유지된다는 느낌을 갖도록 하기 위해서는, 온도변화의 편차가 가급적 적을 것이 요구된다.
본 발명은 위와 같은 바닥온도 제어의 특수성을 모두 고려한 것으로서, 최소한의 온도차의 범위 내에서 온도변화가 이루어지도록, 난방의 목표 최대온도(St max)와 난방의 목표 최소온도(St min)를 설정하고, 이를 기준으로 온수 밸브의 개폐가 이루어지도록 한 것이다.
또한, 사람은 기온이 따뜻한 경우에는 바닥온도의 변화에 둔감하지만, 기온이 차갑게 변화하는 경우 비로소 바닥온도의 변화에 민감하게 된다.
사람이 기온에 변화가 있음을 감지하는 것은 2~3℃ 정도의 범위인 것으로 알 려져 있으므로, 위 목표 최대온도(St max)와 목표 최소온도(St min)의 차이를 2~3℃ 정도로 설정하는 경우, 사용자가 기온의 변화를 느낄 수 있는 시점에서 바닥온도가 높아짐에 따라, 전체적으로 쾌적한 상태가 유지된다는 느낌을 줄 수 있다는 측면에서 바람직하다.
이와 같은 최대온도와 최소온도의 설정 후, 실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 이상인 경우(1번 경우), 실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 미만이고 목표 최소온도(St min) 이상인 경우(2번 경우), 실내온도(Rt)가 상기 목표 최소온도(St min) 미만인 경우(3번 경우)로 각각 구분한다.
실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 이상인 경우(1번 경우)에는, 사용자가 바닥온도의 변화에 대하여 둔감한 상황인 것으로 볼 수 있으므로, 밸브의 개방시간을 짧게 하고 밸브의 폐쇄시간을 길게 하여 바닥온도를 낮게 유지한다.
반대로, 실내온도(Rt)가 상기 목표 최소온도(St min) 미만인 경우(3번 경우)에는, 사용자가 바닥온도의 변화에 대하여 민감한 상황인 것으로 볼 수 있으므로, 밸브의 개방시간을 길게 하고 밸브의 폐쇄시간을 짧게 하여 바닥온도를 높게 유지한다.
실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 미만이고 목표 최소온도(St min) 이상인 경우(2번 경우)에는 위 1번 경우 및 2번 경우의 밸브의 개방시간 및 폐쇄시간의 중간 정도에 해당하는 시간을 적용하여, 바닥온도가 적정 수준을 유지하도록 한다.
도 2는 목표 최대온도(St max)를 23℃로 설정하고, 목표 최소온도(St min)를 20℃로 설정한 경우의 예를 나타낸 표이다.
실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 이상인 경우(1번 경우), 밸브의 개방시간은 10분으로 설정하였고, 밸브의 폐쇄시간은 80분으로 설정하여, 최소한 시간 동안만 난방장치가 구동하도록 하였다.
실내온도(Rt)가 목표 최대온도(St max) 미만이고 목표 최소온도(St min) 이상인 경우(2번 경우), 밸브의 개방시간은 20분으로 설정하였고, 밸브의 폐쇄시간은 70분으로 설정하여, 1번 경우에 비해 난방장치의 구동시간을 다소 연장하였다.
실내온도(Rt)가 상기 목표 최소온도(St min) 미만인 경우(3번 경우), 밸브의 개방시간은 30분으로 설정하였고, 밸브의 폐쇄시간은 60분으로 설정하여, 난방장치의 가동에 의해 바닥온도가 최대한 높아지도록 함으로써, 기온의 하강에 불구하고 사용자가 전체적으로 쾌적한 상태가 유지된다는 느낌을 갖도록 하였다.
밸브의 개방시간과 밸브의 폐쇄시간의 합은 일정하지 않더라도 관계없으나, 위 실시예에 나타난 바와 같이, 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우가 모두 동일하도록(90분) 설정하는 것이 제어 시스템의 통일화, 간소화 측면에서 더욱 바람직하다.
상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 설정된 범위 내에서, 실내온도(Rt)가 1℃ 이상 상승하는 경우에는, 사용자가 기온의 변화를 감지하지 못할 가능성이 크므로, 밸브의 폐쇄시간을 더 연장함으로써 에너지를 절약하는 편이 바람직하다.
또한, 이와 같이 연장되는 밸브의 폐쇄시간은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 짧아지도록 제어하는 것이 더욱 효율적이다.
1번 경우에는 이미 기온이 높으므로, 바닥온도 상승의 필요성이 대단히 적기 때문이다.
도 2의 실시예의 경우, 연장되는 밸브의 폐쇄시간을 1번 경우 120분, 2번 경우 100분, 3번 경우 80분으로 설정하였다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
본 발명은 에너지의 낭비가 없으면서도 사용자로 하여금 불쾌감을 야기하지 않는 효율적인 난방이 가능하도록 하는 난방장치 및 그 제어방법을 제공한다.

Claims (6)

  1. 실내공간의 바닥에 온수를 공급하는 온돌형 난방장치의 밸브를 개폐함으로써, 상기 실내공간의 바닥온도를 제어하는 온돌형 난방장치의 제어방법에 있어서,
    난방의 목표 최대온도(St max)를 설정하는 목표 최대온도 설정단계;
    난방의 목표 최소온도(St min)를 설정하는 목표 최소온도 설정단계;
    현재의 실내온도(Rt)를 측정하는 실내온도 측정단계;를 포함하고,
    상기 실내온도(Rt)가 상기 목표 최대온도(St max) 이상인 경우(1번 경우), 상기 실내온도(Rt)가 상기 목표 최대온도(St max) 미만이고 상기 목표 최소온도(St min) 이상인 경우(2번 경우), 상기 실내온도(Rt)가 상기 목표 최소온도(St min) 미만인 경우(3번 경우)로 구분하며,
    상기 밸브의 개방시간은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 길어지고, 상기 밸브의 폐쇄시간은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온돌형 난방장치의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브의 개방시간과 상기 밸브의 폐쇄시간의 합은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우가 모두 동일하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 온돌형 난방장치의 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 설정된 범위 내에서, 상기 실내온도(Rt)가 1℃ 이상 상승하는 경우, 상기 밸브의 폐쇄시간을 더 연장하는 것을 특징으로 하는 온돌형 난방장치의 제어방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연장되는 밸브의 폐쇄시간은 상기 1번 경우, 2번 경우, 3번 경우의 순서로 갈수록 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온돌형 난방장치의 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 목표 최대온도(St max)와 상기 목표 최소온도(St min)의 온도차는 2~3℃인 것을 특징으로 하는 온돌형 난방장치의 제어방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 온돌형 난방장치의 제어방법에 의해 제어되는 온돌형 난방장치.
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