KR100857222B1 - 수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 낮은 Biot수를 갖고, 수축열조의 상층부에서 하층부에 걸쳐 설치되며, 상기 수축열조의 체적평균온도를 측정하는 평균온도용 판과; 상기 평균온도용 판의 온도를 측정하는 판 온도센서와; 상기 수축열조의 상층부에 설치되어 상기 수축열조 상층부의 온도를 측정하는 축열조 상층부 온도센서와; 상기 수축열조의 하층부에 설치되어 상기 수축열조 하층부의 온도를 측정하는 축열조 하층부 온도센서와; 상기 평균온도용 판의 상층부에 설치되고, 상기 판 온도센서를 단열시키는 단열재;를 포함하여 구성함으로서, 냉방, 난방 및 급탕 및 산업용에 사용되는 수축열조 내의 유효축열량을 3지점의 온도측정만으로 간단하고 저비용으로 구할 수 있게 되는 것이다.
온수 축열조, 냉수 축열조, 수축열조, 유효축열량, 냉난방 시스템

Description

수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법{Apparatus and method for determining the effective thermal storage of water storage tank using materials with low Biot number}
본 발명은 수축열조의 유효축열량 산정에 관한 것으로, 특히 냉방, 난방 및 급탕 및 산업용에 사용되는 수축열조 내의 유효축열량을 3지점의 온도측정만으로 간단하고 저비용으로 구하기에 적당하도록 한 수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 수축열조는 심야전기를 이용하여 냉수 또는 온수 형태의 열에너지를 수축열조에 저장하고, 이 저장된 열을 전기요금이 높은 낮 시간대에 이용함으로써 운전비용을 절감할 수 있다.
도 1은 일반적인 온수 축열식 난방 시스템의 블록구성도이고, 도 2는 일반적인 냉수 축열식 냉방 시스템의 블록구성도이며, 도 3은 일반적인 냉온수 축열식 냉난방/급탕 시스템의 블록구성도이다.
여기서 참조번호 11은 전기 보일러, 히트펌프 등의 전기이용 열원기기에서 전기를 공급받아 온수를 주택, 건물 등의 부하로 온수를 공급하는 온수 축열조이고, 참조번호 12는 냉동기와 같은 전기이용 열원기기로부터 전기를 공급받아 주택, 건물 등의 부하로 냉수를 공급하는 냉수 축열조이다.
그리고 축열식 시스템의 운전비용은 다양한 접근 방법에 의하여 절감이 가능하겠지만, 일반적으로 최적방식의 시스템 운전제어를 통하여 운전비용 절감을 이룰 수 있다. 시스템의 운전제어방식 개선을 통하여 비용을 절감하기 위해서는 시스템 구성요소 및 전체 시스템에 대한 모델기반의 운전제어기법 적용이 가장 보편적인 공학적 접근방법이라 할 수 있다. 구성요소의 모델 중 특히 축열조에 대한 열성능 모델은 가장 중요한 요소라고 할 수 있으며, 축열조의 내부에 유효한 열저장상태를 항상 알고 있어야 정확한 운전기법을 수립할 수 있을 것이다.
도 4는 종래 수축열조 유효축열량 산정방법을 보인 흐름도이다.
그래서 운전 중인 어떤 한 시점에서 축열조의 잔존한 축열량을 구하는 방법으로는 축열조(11, 12)로 유입하는 유량을 측정하고 입출구의 온도를 측정한다(ST1).
그리고 이들 온도값과 유량값으로부터 축열조로 들어가고 나오는 열량을 계산한다(ST2).
또한 계산한 열량값을 시간에 따라 적산함으로써 매순간의 축열량을 구하고 있다(ST3).
그러나 이와 같은 열량적산방법의 문제점은 많은 축열 및 방열의 사이클에 대하여 적산을 하다보면 계측에 따른 오차가 점점 증가하여 최대축열량보다 많게 추정되거나 하는 단점이 있으며, 유량계가 설치되어 있어야 한다는 조건이 필요하다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 냉방, 난방 및 급탕 및 산업용에 사용되는 수축열조 내의 유효축열량을 3지점의 온도측정만으로 간단하고 저비용으로 구할 수 있는 수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 수축열조 유효축열량 산정장치의 개념도이고, 도 7은 도 6에서 평균온도용 판의 다양한 구성을 보인 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이, 낮은 Biot수를 갖고, 수축열조(10)의 상층부에서 하층부에 걸쳐 설치되며, 상기 수축열조(10)의 체적평균온도를 측정하는 평균온도용 판(20)과; 상기 평균온도용 판(20)의 온도를 측정하는 판 온도센서(31)와; 상기 수축열조(10)의 상층부에 설치되어 상기 수축열조(10) 상층부의 온도를 측정하는 축열조 상층부 온도센서(32)와; 상기 수축열조(10)의 하층부에 설치되어 상기 수축열조(10) 하층부의 온도를 측정하는 축열조 하층부 온도센서(33)와; 상기 평균온도용 판(20)의 상층부에 설치되고, 상기 판 온도센서(31)를 단열시키는 단열재(40);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 평균온도용 판(20)은, 구리로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 수축열조 유효축열량 산정방법을 보인 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이, 낮은 Biot수를 갖고, 수축열조(10)의 상층부에서 하층부에 걸쳐 설치되며, 상기 수축열조(10)의 체적평균온도를 측정하는 평균온도용 판(20)과; 상기 평균온도용 판(20)의 온도를 측정하는 판 온도센서(31)와; 상기 수축열조(10)의 상층부에 설치되어 상기 수축열조(10) 상층부의 온도를 측정하는 축열조 상층부 온도센서(32)와; 상기 수축열조(10)의 하층부에 설치되어 상기 수축열조(10) 하층부의 온도를 측정하는 축열조 하층부 온도센서(33)와; 상기 평균온도용 판(20)의 상층부에 설치되고, 상기 판 온도센서(31)를 단열시키는 단열재(40);를 구비한 수축열조 유효축열량 산정장치를 이용한 수축열조 유효축열량 산정방법에 있어서, 상기 판 온도센서(31), 상기 축열조 상층부 온도센서(32), 상기 축열조 하층부 온도센서(32)의 온도를 측정하는 제 1 단계(ST11)와; 상기 제 1 단계에서 측정한 온도값과 함께 상기 수축열조(10) 내 전체 물의 높이와 상기 수축열조(10)의 바닥면적을 이용하여 상기 수축열조(10)로 들어가고 나오는 열량을 계산하여 유효축열량을 산정하는 제 2 단계(ST12)와; 상기 제 2 단계에서 계산된 열량값을 시간에 따라 적산하여 매순간의 유효축열량을 획득하는 제 3 단계(ST13);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 단계(ST11)는, 상기 판 온도센서(31)의 온도값에 대하여 실제 측정한 평균온도를 기준으로 교정(Calibration)하여 상기 판 온도센서(31)의 규격별로 온도 보정값을 적용하여 상기 수축열조(10) 내의 평균온도를 추정하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 단계(ST12)는, 온수 축열조(11)의 경우,
에 의해 열량을 계산하여 순간 유효축열량을 산정하고, 여기서
Figure 112007069733391-pat00002
는 순간 유효축열량이고,
Figure 112007069733391-pat00003
는 물의 밀도이며,
Figure 112007069733391-pat00004
는 물의 비열이고,
Figure 112007069733391-pat00005
는 수축열조(10) 바닥면적이며,
Figure 112007069733391-pat00006
은 판 온도센서(31)의 온도이고,
Figure 112007069733391-pat00007
은 축열조 하층부 온도센서(33)의 온도이며,
Figure 112007069733391-pat00008
는 수축열조(10) 전체의 높이인 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 단계(ST12)는, 냉수 축열조(12)의 경우,
Figure 112007069733391-pat00009
에 의해 열량을 계산하여 순간 유효축열량을 산정하고, 여기서
Figure 112007069733391-pat00010
는 순간 유효축열량이고,
Figure 112007069733391-pat00011
는 물의 밀도이며,
Figure 112007069733391-pat00012
는 물의 비열이고,
Figure 112007069733391-pat00013
는 수축열조(10) 바닥면적이며,
Figure 112007069733391-pat00014
는 축열조 상층부 온도센서(32)의 온도이고,
Figure 112007069733391-pat00015
은 판 온도센서(31)의 온도이며,
Figure 112007069733391-pat00016
는 수축열조(10) 전체의 높이인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법은 냉방, 난방 및 급탕 및 산업용에 사용되는 수축열조 내의 유효축열량을 3지점의 온도측정만으로 간단하고 저비용으로 구할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한 본 발명은 수축열조로 유입하는 유량을 매시간 측정하고, 입구 및 출구 의 온도를 측정하고 적산하는 현재의 방법과 달리 유량측정이 필요가 없게 되므로, 보다 저비용인 축열량 산정기술이라고 할 수 있다.
더불어 본 발명은 열량 적산방식에서 필연적으로 발생하는 계측 오차 누적에 의해 시간이 지날수록 낮아지는 예측한 축열량의 정확도 문제점 또한 해결할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 수축열조 유효축열량 산정장치 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다.
먼저 본 발명은 냉방, 난방 및 급탕 및 산업용에 사용되는 수축열조 내의 유효축열량을 3지점의 온도측정만으로 간단하고 저비용으로 구하고자 한 것이다.
도 5는 본 발명에서 이용하는 수축열조의 유효축열량 부분을 보인 개념도이다.
그래서 축열조(10)내의 유효축열량은 축열조 내부에 냉방(또는 난방, 급탕) 에 필요한 온도를 유지하고 있는 부분의 질량이 보유하고 있는 열량으로 결정이 되며, 축열조내 유효축열량을 극대화하기 위하여 디퓨저에 의한 열성층화(thermal stratification) 개념이 이용되고 있다.
도 5에 열성층화된 축열조를 온수 축열조(11)와 냉수 축열조(12)에 대하여 각각 나타내었으며, 유효축열량이 될 수 있는 영역을 점선으로 표시하였다. 열성층화된 상층부와 하층부는 대체로 동일한 온도를 유지하게 된다.
Biot(비오)수는 "대류에 의한 외부 열전달 속도 / 전도에 의한 내부 열전달 속도"를 의미하는 것으로, Biot수는 다음의 수학식 1과 같이 정의된다.
Figure 112007069733391-pat00017
위 식에서
Figure 112007069733391-pat00018
는 대류열전달 계수이고,
Figure 112007069733391-pat00019
은 물체의 특성길이로서 체적을 일반적으로 표면적으로 나눈 값을 사용하고,
Figure 112007069733391-pat00020
는 물체의 열전도계수이다. 그래서 열전도계수가 클수록 Biot수는 작아진다.
Biot수가 0.1 이하가 되는 경우, 전도에 의한 내부 열전달 속도가 대류에 의한 외부 열전달 속도 보다 아주 빠르다는 것을 의미한다. 이는 비정상 상태의 열전달에서 온도 분포의 공간 의존성을 고려해야 하는 분산계(Distributed Parameter System)로의 해석이 아닌 온도 분포의 공간 의존성을 무시할 수 있는 집중계(Lumped Parameter System)로의 해석으로 가능하다. 즉, Biot수가 0.1 이하가 되면, 물체는 전체적으로 균일한 온도를 이루는 것으로 간주되어 Lumped 모델(집중 계)로 가정할 수 있다. 따라서 전도에 의한 내부 열전달 속도가 아주 빠른 경우에는 전체적으로 균일한 온도를 이루는 것으로 간주할 수 있다.
그래서 본 발명은 낮은 Biot수를 가진 얇고 긴 좁은 판을 평균온도용 판(20)으로 이용한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 수축열조 유효축열량 산정장치의 개념도이다.
그래서 평균온도용 판(20)은 낮은 Biot수를 갖고, 수축열조(10)의 상층부에서 하층부에 걸쳐 설치되며, 수축열조(10)의 체적평균온도를 측정한다.
또한 판 온도센서(31)는 평균온도용 판(20)의 온도를 측정한다.
또한 축열조 상층부 온도센서(32)는 수축열조(10)의 상층부에 설치되어 수축열조(10) 상층부의 온도를 측정한다.
또한 축열조 하층부 온도센서(33)는 수축열조(10)의 하층부에 설치되어 수축열조(10) 하층부의 온도를 측정한다.
또한 단열재(40)는 평균온도용 판(20)의 상층부에 설치되고, 판 온도센서(31)를 단열시킨다.
또한 도 6에서 (a)는 열성층화된 수축열조 내의 열경계면이고, (b)는 열성층화된 수축열조 내의 상층부이며, (c)는 열성층화된 수축열조 내의 하층부이다.
그리고 열성층화 경계선인 (a)는 수축열조(10)로부터 열을 사용함에 따라 위치가 시간에 따라 달라지게 된다.
도 7은 도 6에서 평균온도용 판의 다양한 구성을 보인 개념도이다.
이러한 도 7에서는 다양한 형상으로 구성한 평균온도용 판(20)의 모습을 나타내었으며, 평균온도용 판(20)의 길이를 늘려 수축열조(10) 내에서 가능한 넓게 위치할 수 있도록 하였으며, 가장 우수한 성능을 위한 형상을 선택할 수 있을 것이다.
본 발명에서 제안하는 유효축열량 산정 계산식은 아래와 같다.
수축열조(10)의 체적 평균온도는 산술적으로 다음의 수학식 2와 같이 표현이 가능하며, 온도값은 평균온도용 판(20)에서 측정한 온도와 동일한 것으로 본다.
Figure 112007069733391-pat00021
여기서
Figure 112007069733391-pat00022
은 판 온도센서(31)의 온도이고,
Figure 112007069733391-pat00023
는 축열조 상층부 온도센서(32)의 온도이며,
Figure 112007069733391-pat00024
은 축열조 하층부 온도센서(33)의 온도이고,
Figure 112007069733391-pat00025
는 축열조 열성층화의 상층부인 (b)의 높이이며,
Figure 112007069733391-pat00026
은 축열조 열성층화의 하층부인 (c)의 높이이다.
수축열조내 수위와 열경계층의 높이와의 관계식은 다음의 수학식 3과 같다.
Figure 112007069733391-pat00027
여기서
Figure 112007069733391-pat00028
는 수축열조(10) 전체의 높이다.
수학식 3을 수학식 2에 대입하여 정리하면, 다음의 수학식 4와 같이 된다.
Figure 112007069733391-pat00029
수학식 4를 다시 정리하여, 열성층화의 상층부 높이
Figure 112007069733391-pat00030
에 대하여 나타내면 다음의 수학식 5와 같다.
Figure 112007069733391-pat00031
또한 열성층화의 하층부 높이
Figure 112007069733391-pat00032
는 수학식 5와 수학식 3을 정리하여 다음의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112007069733391-pat00033
그러므로 수축열조(10)의 유효축열량은 다음의 수학식 7 및 수학식 8과 같이 결정할 수 있다.
Figure 112007069733391-pat00034
Figure 112007069733391-pat00035
여기서 수학식 7을 온수 축열조의 경우에 대한 유효축열량이고, 수학식 8은 냉수 축열조의 경우에 대한 유효축열량이다.
또한
Figure 112007069733391-pat00036
는 순간 유효축열량이고,
Figure 112007069733391-pat00037
는 물의 밀도이며,
Figure 112007069733391-pat00038
는 물의 비열이고,
Figure 112007069733391-pat00039
는 수축열조(10) 바닥면적이며,
Figure 112007069733391-pat00040
는 수축열조(10) 전체의 높이이다.
이때 열성층화 경계선인 (a)는 수축열조(10)로부터 열을 사용함에 따라 위치가 시간에 따라 달라지게 된다.
그래서 온수 축열조에 대한 유효축열량을 보인 수학식 7을 수축열조 전체의 높이인
Figure 112007069733391-pat00041
를 이용하여 다시 정리하면 다음의 수학식 9와 같이 된다.
Figure 112007069733391-pat00042
여기서
Figure 112007069733391-pat00043
는 순간 유효축열량이고,
Figure 112007069733391-pat00044
는 물의 밀도이며,
Figure 112007069733391-pat00045
는 물의 비열이고,
Figure 112007069733391-pat00046
는 수축열조(10) 바닥면적이며,
Figure 112007069733391-pat00047
은 판 온도센서(31)의 온도이고,
Figure 112007069733391-pat00048
은 축열조 하층부 온도센서(33)의 온도이며,
Figure 112007069733391-pat00049
는 수축열조(10) 전체의 높이이다.
또한 냉수 축열조에 대한 유효축열량을 보인 수학식 8을 수축열조 전체의 높이인
Figure 112007069733391-pat00050
를 이용하여 다시 정리하면 다음의 수학식 10과 같이 된다.
Figure 112007069733391-pat00051
여기서
Figure 112007069733391-pat00052
는 순간 유효축열량이고,
Figure 112007069733391-pat00053
는 물의 밀도이며,
Figure 112007069733391-pat00054
는 물의 비열이고,
Figure 112007069733391-pat00055
는 수축열조(10) 바닥면적이며,
Figure 112007069733391-pat00056
는 축열조 상층부 온도센서(32)의 온도 이고,
Figure 112007069733391-pat00057
은 판 온도센서(31)의 온도이며,
Figure 112007069733391-pat00058
는 수축열조(10) 전체의 높이이다.
본 발명에서 제안한 방법은 유효축열량을 구하기 위하여 필요한 측정값들로서 평균온도용 판(20)로 부터 측정한 판 온도센서(31)의 온도, 수축열조(10) 내의 축열조 상층부 온도센서(32)와 축열조 하층부 온도센서(33)로부터 각각 측정한 온도 등의 3지점에서 측정한 온도값을 포함하며, 수축열조 내 전체 물의 높이
Figure 112007069733391-pat00059
와 축열조 바닥면적
Figure 112007069733391-pat00060
는 이미 알고 있는 정보일 것이다. 또한 축열조 상층부 온도센서(32)의 값과 축열조 하층부 온도센서(33)의 값은 각각 기존 축열조 입출구의 온도센서로 부터의 값으로 대체가능할 것이므로, 새로이 필요로 하는 온도는 결국 평균온도용 판(20)에 대한 판 온도센서(31)의 온도값 하나가 된다.
또한 보다 정확한 축열조내의 평균온도 추정을 위하여 평균온도용 판(20)의 판 온도센서(31)에 대한 온도값에 대해 실제 측정한 평균온도를 기준으로 한 캘리브레이션(Calibration)을 이용함으로써 평균온도용 판(20)의 규격별로 온도 보정값에 대한 기준을 마련할 수 있을 것이다.
이렇게 본 발명에서는 수축열조 내의 유효축열량을 간편하게 산정하기 위한 방법을 제안하였으며, 최소 3지점의 온도측정을 필요로 한다. 본 발명을 기존설비에 적용하기 위하여 추가적으로 필요로 하는 장치는 평균온도 측정용으로 사용할 고Biot수를 갖는(예, 구리) 얇고 긴 판과 축열조내 수면 위의 위치에서의 판 표면온도를 측정하기 위한 온도센서, 그리고 단열재 등이며, 나머지 2지점의 온도값은 일반적으로 설치되어 지는 축열조 출입구 온도센서를 활용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 응용할 수 있고, 이러한 응용도 하기 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 바탕으로 하는 한 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 당연하다 할 것이다.
도 1은 일반적인 온수 축열식 난방 시스템의 블록구성도이다.
도 2는 일반적인 냉수 축열식 냉방 시스템의 블록구성도이다.
도 3은 일반적인 냉온수 축열식 냉난방/급탕 시스템의 블록구성도이다.
도 4는 종래 수축열조 유효축열량 산정방법을 보인 흐름도이다.
도 5는 본 발명에서 이용하는 수축열조의 유효축열량 부분을 보인 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 수축열조 유효축열량 산정장치의 개념도이다.
도 7은 도 6에서 평균온도용 판의 다양한 구성을 보인 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 수축열조 유효축열량 산정방법을 보인 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 수축열조
11 : 온수 축열조
12 : 냉수 축열조
20 : 평균온도용 판
31 : 판 온도센서
32 : 축열조 상층부 온도센서
33 : 축열조 하층부 온도센서
40 : 단열재

Claims (6)

  1. 낮은 Biot수를 갖고, 수축열조의 상층부에서 하층부에 걸쳐 설치되며, 상기 수축열조의 체적평균온도를 측정하는 평균온도용 판과;
    상기 평균온도용 판의 온도를 측정하는 판 온도센서와;
    상기 수축열조의 상층부에 설치되어 상기 수축열조 상층부의 온도를 측정하는 축열조 상층부 온도센서와;
    상기 수축열조의 하층부에 설치되어 상기 수축열조 하층부의 온도를 측정하는 축열조 하층부 온도센서와;
    상기 평균온도용 판의 상층부에 설치되고, 상기 판 온도센서를 단열시키는 단열재;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수축열조 유효축열량 산정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 평균온도용 판은,
    구리로 구성된 것을 특징으로 하는 수축열조 유효축열량 산정장치.
  3. 낮은 Biot수를 갖고, 수축열조의 상층부에서 하층부에 걸쳐 설치되며, 상기 수축열조의 체적평균온도를 측정하는 평균온도용 판과; 상기 평균온도용 판의 온도를 측정하는 판 온도센서와; 상기 수축열조의 상층부에 설치되어 상기 수축열조 상층부의 온도를 측정하는 축열조 상층부 온도센서와; 상기 수축열조의 하층부에 설치되어 상기 수축열조 하층부의 온도를 측정하는 축열조 하층부 온도센서와; 상기 평균온도용 판의 상층부에 설치되고, 상기 판 온도센서를 단열시키는 단열재;를 구비한 수축열조 유효축열량 산정장치를 이용한 수축열조 유효축열량 산정방법에 있어서,
    상기 판 온도센서, 상기 축열조 상층부 온도센서, 상기 축열조 하층부 온도센서의 온도를 측정하는 제 1 단계와;
    상기 제 1 단계에서 측정한 온도값과 함께 상기 수축열조 내 전체 물의 높이와 상기 수축열조의 바닥면적을 이용하여 상기 수축열조로 들어가고 나오는 열량을 계산하여 유효축열량을 산정하는 제 2 단계와;
    상기 제 2 단계에서 계산된 열량값을 시간에 따라 적산하여 매순간의 유효축열량을 획득하는 제 3 단계;
    를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수축열조 유효축열량 산정방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 단계는,
    상기 판 온도센서의 온도값에 대하여 실제 측정한 평균온도를 기준으로 교정 하여 상기 판 온도센서의 규격별로 온도 보정값을 적용하여 상기 수축열조 내의 평균온도를 추정하는 것을 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 수축열조 유효축열량 산정방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    온수 축열조의 경우,
    Figure 112007069733391-pat00061
    에 의해 열량을 계산하여 순간 유효축열량을 산정하고, 여기서
    Figure 112007069733391-pat00062
    는 순간 유효축열량이고,
    Figure 112007069733391-pat00063
    는 물의 밀도이며,
    Figure 112007069733391-pat00064
    는 물의 비열이고,
    Figure 112007069733391-pat00065
    는 수축열조 바닥면적이며,
    Figure 112007069733391-pat00066
    은 판 온도센서의 온도이고,
    Figure 112007069733391-pat00067
    은 축열조 하층부 온도센서의 온도이며,
    Figure 112007069733391-pat00068
    는 수축열조 전체의 높이인 것을 특징으로 하는 수축열조 유효축열량 산정방법.
  6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    냉수 축열조의 경우,
    Figure 112007069733391-pat00069
    에 의해 열량을 계산하여 순간 유효축열량을 산정하고, 여기서
    Figure 112007069733391-pat00070
    는 순간 유효축열량이고,
    Figure 112007069733391-pat00071
    는 물의 밀도이며,
    Figure 112007069733391-pat00072
    는 물의 비열이고,
    Figure 112007069733391-pat00073
    는 수축열조 바닥면적이며,
    Figure 112007069733391-pat00074
    는 축열조 상층부 온도센서의 온도이고,
    Figure 112007069733391-pat00075
    은 판 온도센서의 온도이며,
    Figure 112007069733391-pat00076
    는 수축열조 전체의 높이인 것을 특징으로 하는 수축열조 유효축열량 산정방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542203A (zh) * 2019-08-20 2019-12-06 徐州莱益精密机械有限公司 一种更加高效的精密机械加热装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0618079A (ja) * 1992-07-01 1994-01-25 Seiko Epson Corp リモコン装置
JPH0835718A (ja) * 1994-07-20 1996-02-06 Hisashi Shigematsu 温度管理装置及び温度管理用ハンディターミナル
KR20010003293A (ko) * 1999-06-22 2001-01-15 한춘식 심야전력용 기기의 축방열 제어장치 및 그 제어방법
KR20010008696A (ko) * 1999-07-02 2001-02-05 송진현 축열식 난방기기의 원격 제어시스템
KR20010027974A (ko) * 1999-09-17 2001-04-06 양해원 심야 전력을 이용하는 축열식 난방 기기의 난방 부하량 예측 제어기 및 그 방법
KR20030035435A (ko) * 2001-10-31 2003-05-09 한국전력공사 축열제어시스템
KR20050040344A (ko) * 2003-10-28 2005-05-03 한국전력공사 온도 성층화가 있는 축열조의 열량측정 방법
KR20070097625A (ko) * 2006-03-28 2007-10-05 주식회사 상천 전기 보일러용 컨트롤러

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0618079A (ja) * 1992-07-01 1994-01-25 Seiko Epson Corp リモコン装置
JPH0835718A (ja) * 1994-07-20 1996-02-06 Hisashi Shigematsu 温度管理装置及び温度管理用ハンディターミナル
KR20010003293A (ko) * 1999-06-22 2001-01-15 한춘식 심야전력용 기기의 축방열 제어장치 및 그 제어방법
KR20010008696A (ko) * 1999-07-02 2001-02-05 송진현 축열식 난방기기의 원격 제어시스템
KR20010027974A (ko) * 1999-09-17 2001-04-06 양해원 심야 전력을 이용하는 축열식 난방 기기의 난방 부하량 예측 제어기 및 그 방법
KR20030035435A (ko) * 2001-10-31 2003-05-09 한국전력공사 축열제어시스템
KR20050040344A (ko) * 2003-10-28 2005-05-03 한국전력공사 온도 성층화가 있는 축열조의 열량측정 방법
KR20070097625A (ko) * 2006-03-28 2007-10-05 주식회사 상천 전기 보일러용 컨트롤러

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542203A (zh) * 2019-08-20 2019-12-06 徐州莱益精密机械有限公司 一种更加高效的精密机械加热装置

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