KR101190366B1 - 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법 - Google Patents

각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.에 관한 것으로 특히, 제어기에서 각방에 설치되어 있는 수개의 룸콘 중 어느 하나의 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 전송되어오면 해당 방의 배관과 연결된 밸브들을 100%로 열어 정해진 제 1 대기시간(t1) 동안 난방을 실시한 후 각방의 포화환수온도를 검출하는 단계와; 열원 또는 보일러의 출탕온도와, 각방의 포화환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하고 환수온도가 가장 낮은 방의 밸브 번호(NnuL)를 저장한 후 밸브개도 조절회수(n)를 "0"으로 초기화하는 단계와; 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)가 "0"인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 밸브개도 조절회수(n)가 "0"이면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 1 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동시키고, "0"이 아니면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 2 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동시키는 단계와; 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되었으면 제 2 타이머를 작동시키고 각방의 현재 환수온도(VTh1)를 검출 저장하는 단계와; 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되었으면 그때의 각방에 대한 현재 환수온도(VTh2)를 검출 저장하는 단계와; 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 정해진 제 2 온도(T1℃) 범위 이내이면 그때 각방의 환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하는 단계와; 이어서 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 다시 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)를 "1" 인크리먼트시키는 단계와; 인크리먼트된 밸브개도 조절회수(n) 값이 정해진 회수(X) 이상인지를 판단하여, 정해진 회수(X) 이상이면 초기 시작 단계로 되돌아가고, 정해진 회수(X) 미만이면 초기 가장 높은 방의 환수온도(THm) - 가장 낮은 방의 환수온도(TLm) < 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계로 되돌아가는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 배관 길이나 외부 환경 여건 등에 의해 발생되는 난방 불균형 문제를 각방의 환수온도를 측정한 후 각방에 공급되는 열량을 비례적으로 제어함으로써 각 방의 크기와 다른 환경 여건에 상관없이 비례적으로 열량을 공급하여 난방 "온"된 각방의 방바닥 온도가 모두 균일하게 유지되도록 할 수 있고, 각각의 난방 배관에서 필요로 하는 열량을 빠르게 분배 공급하여 줌으로써 각방의 난방온도가 빠르게 평형 상태에 도달하게 되어 난방의 효율성과 에너지를 대폭 절감할 수 있음은 물론 별도의 환수온도 설정이나 다른 조작 없이 여러 가지 설치 환경에 유동성 있게 배관길이를 유추하고 각방에 공급되는 열량을 비례적으로 제어할 수 있어 지역난방시스템 등을 포함하는 열원 또는 보일러의 설치에 따른 편의성을 대폭 증대시킬 수 있는 것이다.

Description

각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법{Automatic valve position measuring apparatus after analogizing pipe lenght for each room in each heating system}
본 발명은 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 각방 난방 시스템에서 배관 길이나 외부 환경 여건 등에 의해 발생되는 난방 불균형 문제를 각방의 환수온도를 측정한 후 각방에 공급되는 열량을 비례적으로 제어하는 방식을 통해 해소하고, 난방 면적이 각기 다른 각방의 난방 배관에서 필요로 하는 열량을 빠르고 알맞게 분배 공급하는 방식을 통해 각방의 난방온도가 빠른 평형 상태에 도달할 수 있도록 함으로써 난방의 효율성과 에너지를 대폭 절감할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 보일러(Boiler)는, 석유나 석탄 및 가스 등을 연료로 사용하여 이를 연소시키거나 히터에 전기를 공급시켜 발생되는 연소열 및 전열을 이용하여 물을 가열하여 각종 난방시설 등에 더운물을 공급하기 위하여 물을 끓이는 시설을 말하며, 주택용 보일러의 경우에는 실내의 바닥 등에 설치된 배관에 더운물을 공급하여 난방을 하거나, 급수관을 통해 온수의 공급 등에 사용되어 지고 있다.
한편, 여관이나, 고시원, 원룸과 같이 수개의 방을 구비한 건물에서는 각방마다 별도의 실내온도 조절기인 룸콘을 설치하여 각 방의 실내온도를 따로따로 조절하는 에너지 절약 자동 난방시스템으로 경제성과 편리성이 구비된 각방 난방 시스템을 사용하고 있다.
이와 같은 각방 난방 시스템의 구성을 살펴 보면, 열원 또는 개별 보일러와, 각방 제어기 그리고 각방에 설치되는 수개의 룸콘과, 거실 등에 설치되어 각방의 난방상태를 포함하여 온수사용 상태 등을 모니터링해 줌과 동시에 해당 룸콘이 설치된 방(예를 들어 거실)에 대한 난방 제어를 실시하는 중앙 룸콘 및 각방마다 난방 수를 제어해주는 밸브(즉, 난방수 공급 조절밸브) 및 상기 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 구동기를 구비하고 있다.
그런데, 종래의 각방 난방 시스템 중 밸브를 단순히 온/오프 제어하는 방식을 채택하고 있는 경우 난방을 하고자 하는 방의 크기(배관길이)에 따라 방바닥 온도가 다른 현상이 발생하고 있고, 또 각 방의 배관에 유량센서를 설치하여 배관의 유량을 제어하는 방식은 센서의 내구성 및 신뢰성의 문제가 많은 단점이 있다.
또한, 종래의 각방 난방 시스템 중 환수온도를 측정하여 배관(방) 별 환수온도를 제어하는 경우에도 사용자가 미리 배관(방)의 길이를 설정하거나, 각방마다 목표 환수온도를 설정하여야 하기 때문에 조작에 따른 불편함이 뒤따르고, 각 배관마다의 열량을 비례적으로 공급하기까지 상당히 많은 시간이 걸리게 되는 문제점이 있으며, 또 각 배관에 필요한 열량이 공급되는 평형지점에 도달하기 위해서 밸브 구동기의 잦은 괘도 수정이 이루어지고 있을 뿐만 아니라, 이렇게 잦은 괘도 수정을 통해 밸브의 개도 량을 수정하여도 평형온도에 도달하지 않을 수도 있는 단점을 가지고 있다.
한편, 국내공개특허공보 10-2009-0058051호의 난방 시스템 제어방법에서는 난방수 배관 상에 설치된 복수의 각방 밸브 개도를 조절하여 각 방에 공급되는 난방수의 유량을 조절하는 난방시스템 제어방법에 있어서, 상기 난방수의 환수온도를 측정하고, 이 환수온도 정보는 환수온도가 기 설정된 설정온도에 도달하는데 소요되는 도달시간이고, 상기 각방 밸브의 개도 량 비율은 상기 도달 시간의 비율에 따라 결정되는 구성을 갖고 있다.
또, 국내공개특허공보 10-2009-0058052호의 난방 시스템 제어방법에서는 난방시스템 제어방법에 있어서, 상기 각방마다 설정된 설정온도와 각방마다 측정된 실내온도 간의 차이인 현재온도차를 연산하고, 상기 현재온도차가 미리 설정된 설정온도차 이상이 되는 방을 제외한 나머지 방의 각방 밸브 개도율을 축소시키고 있다.
또한, 국내등록특허공보 10-0924466호의 난방환경에 적응하는 각방 실내온도 제어장치와 그 제어방법에서는, 각방의 룸콘트롤러에서 설정된 실내 설정온도를 필요한 열량으로 각각 변환하고 이를 밸브제어기에서 취합하여 필요한 열량을 공급할 수 있도록 보일러를 제어하도록 함과 아울러 각방의 룸콘트롤러는 밸브제어기로부터 보일러가 공급하는 열량과 각방의 필요 열량을 비교하여 난방환경 변화를 판단하여 밸브의 온/오프를 제어하는 방식을 채택하고 있다.
그러나 이와 같은 방식을 채택한 난방 시스템에서는 환수온도 정보를 설정된 설정온도에 도달하는데 소요되는 시간으로 설정하고 개도 량 비율을 설정된 온도의 도달 시간의 비율에 따라 결정하고 있으므로 각방의 환경과 배관의 길이에 따라 기 설정된 환수온도에 도달하지 않거나 오랜 시간이 걸리게 되며, 또한 환수온도를 미리 설정하거나 도달하는데 까지 대기해야 하는 시간이 오래 걸려 각방 밸브의 비율을 산출에 어려움이 있을 수 있고, 또한 난방용 배관에 대한 길이 정보를 입력받아야 하는 경우는 설치자 또는 소비자가 그 정보를 직접 수동으로 입력해주어야 하는 불편함이 있다.
또, 별도로 이러한 시스템의 동일한 목적으로 사용중인 유량 조절 분배기 같은 경우는 유량 조절 분배기와 보일러의 연동 문제점이 발생될 뿐만 아니라 환경 유동성에 취약하고, 또 2개의 방 이하 방 난방 시 또는 배관 길이가 짧은 방을 난방할 때에는 보일러에 잦은 과열이 발생하게 됨은 물론 잦은 온/오프가 발생하여 보일러에 무리를 주고 소음이 발생하는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 유량 세팅 자체를 보일러의 최초 설치 시 수동으로 하도록 되어 있어 현장 조건에 따라 각기 다른 난방 설치가 필요하며, 베란다 확장 등의 현장 유동성에 취약하여 유량제어에 한계가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 각방 난방 시스템에서 배관 길이나 외부 환경 여건 등에 의해 발생되는 난방 불균형 문제를 각방의 환수온도를 측정한 후 각방에 공급되는 열량을 비례적으로 제어하는 방식을 통해 각 방의 크기와 다른 환경 여건에 상관없이 비례적으로 열량을 공급하여 난방 "온"된 각방의 방바닥 온도가 모두 균일하게 유지되도록 하고, 각각의 난방 배관에서 필요로 하는 열량을 빠르게 분배 공급하는 방식을 통해 각방의 난방온도가 빠른 평형 상태에 도달할 수 있도록 함으로써 난방의 효율성과 에너지를 대폭 절감할 수 있는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 지역난방 시스템 등과 같은 열원 또는 보일러와, 각방 제어기, 실내온도검출센서를 구비하고 각방에 설치되는 수개의 룸콘, 각방마다 난방 수를 제어해주는 수개의 밸브, 각방의 밸브를 통과한 난방 환수온도를 각각 검출하는 수개의 난방환수 온도검출센서, 열원 또는 보일러의 출탕온도를 검출하는 출탕온도 검출센서 및 제어기의 제어를 받아 상기 밸브들의 개폐를 제어하는 수개의 밸브 구동기를 구비한 각방 난방 시스템에서 각방의 밸브 개도 량을 자동 제어하는 방법에 있어서, 상기 제어기에서 각방에 설치되어 있는 수개의 룸콘 중 어느 하나의 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 전송되어오면 해당 방의 배관과 연결된 밸브들을 100%로 열어 정해진 제 1 대기시간(t1) 동안 난방을 실시한 후 각방의 포화환수온도를 검출하는 단계와; 열원 또는 보일러의 출탕온도와, 각방의 포화환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하고 환수온도가 가장 낮은 방의 밸브 번호(NnuL)를 저장한 후 밸브개도 조절회수(n)를 "0"으로 초기화하는 단계와; 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)가 "0"인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 밸브개도 조절회수(n)가 "0"이면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 1 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동시키고, "0"이 아니면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 2 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동시키는 단계와; 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되었으면 제 2 타이머를 작동시키고 각방의 현재 환수온도(VTh1)를 검출 저장하는 단계와; 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되었으면 그때의 각방에 대한 현재 환수온도(VTh2)를 검출 저장하는 단계와; 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내인지를 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 정해진 제 2 온도(T1℃) 범위 이내이면 그때 각방의 환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하는 단계와; 이어서 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 다시 판단하는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계와; 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)를 "1" 인크리먼트시키는 단계와; 인크리먼트된 밸브개도 조절회수(n) 값이 정해진 회수(X) 이상인지를 판단하여, 정해진 회수(X) 이상이면 초기 시작 단계로 되돌아가고, 정해진 회수(X) 미만이면 초기 가장 높은 방의 환수온도(THm) - 가장 낮은 방의 환수온도(TLm) < 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계로 되돌아가는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되지 않았으면, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 단계를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호(즉, 난방 "오프" 또는 "온"신호)가 입력되면 초기 시작 단계로 되돌아가고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계로 되돌아가는 것을 특징으로 한다.
또, 상기에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되지 않았거나 또는 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내가 아니면, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 각각 단계를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호(즉, 난방 "오프" 또는 "온"신호)가 입력되면 초기 시작 단계로 되돌아가고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계로 되돌아가는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제 1 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 100%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 설정할 방의 이전 밸브개도 조절회수에서의 밸브 개도 량(%)인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 룸콘에서 난방 "온"신호가 전송되어오는 상태는, 실내온도가 사용자의 난방설정온도보다 낮거나, 또는 사용자가 난방 "온"스위치를 누른 경우 또는 각방의 룸콘 내에 설정된 난방 밸브 "온"시간이 되었을 때 중 어느 한 상태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기에서 제 1 타이머에 의해 설정되는 제 1 대기시간(t1)은 난방 "온" 상태를 갖는 각방 중 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내에 이르기에 충분한 시간인 3-7분으로 설정한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기에서 정해진 제 1 온도(T1℃)는 4-7℃로 설정한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제 2 타이머에 의해 설정되는 제 2 대기시간(t2)은 난방 "온" 상태를 갖는 각방의 모든 환수온도 차가 각각 정해진 제 2 온도(T2℃) 이내에 이르기에 충분한 시간인 1-3분으로 설정한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기에서 정해진 제 2 온도(T2℃)는 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)와 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2) 차가 ±1℃ 내지 ±3℃ 이내가 되도록 설정한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기에서 밸브개도 조절회수(n)로 정해진 회수(X)는, 난방 "온" 상태를 갖는 각방의 밸브를 반복 조절하여 가며 난방을 실시할 때 모든 방들에 대한 각각의 환수온도가 평형온도인 제 2 온도(T2℃)에 이르기에 충분하도록 4-6회로 설정한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 방법에 의하면, 각방 난방 시스템에서 배관 길이나 외부 환경 여건 등에 의해 발생되는 난방 불균형 문제를 각방의 환수온도를 측정한 후 각방에 공급되는 열량을 비례적으로 제어함으로써 각 방의 크기와 다른 환경 여건에 상관없이 비례적으로 열량을 공급하여 난방 "온"된 각방의 방바닥 온도가 모두 균일하게 유지되도록 할 수 있고, 각각의 난방 배관에서 필요로 하는 열량을 빠르게 분배 공급하여 줌으로써 각방의 난방온도가 빠르게 평형 상태에 도달하게 되어 난방의 효율성과 에너지를 대폭 절감할 수 있음은 물론 별도의 환수온도 설정이나 다른 조작 없이 여러 가지 설치 환경에 유동성 있게 배관길이를 유추하고 각방에 공급되는 열량을 비례적으로 제어할 수 있어 지역난방시스템 등을 포함하는 열원 또는 보일러의 설치에 따른 편의성을 대폭 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 방법이 적용된 각방 난방 시스템의 개략적인 전체 블록 구성도.
도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 3과 도 4는 본 발명 방법이 적용된 각방 난방 시스템에서 출탕온도(Tout)를 60℃ 및 85℃로 세팅한 상태에서 2차에 걸쳐 개도 조정을 실시한 결과 얻어진 각방별/시간대별 환수온도 변화를 나타낸 그래프 및 도표.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 방법이 적용된 각방 난방 시스템의 개략적인 전체 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이며, 도 3과 도 4는 본 발명 방법이 적용된 각방 난방 시스템에서 출탕온도(Tout)를 60℃ 및 85℃로 세팅한 상태에서 2차에 걸쳐 개도 조정을 실시한 결과 얻어진 각방별/시간대별 환수온도 변화를 나타낸 그래프 및 도표를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 방법은,
열원 또는 보일러(1)와, 각방 제어기(2), 실내온도검출센서(31)를 구비하고 각방에 설치되는 수개의 룸콘(3), 각방마다 난방 수를 제어해주는 수개의 밸브(4), 각방의 밸브(4)를 통과한 난방 환수온도를 각각 검출하는 수개의 난방환수 온도검출센서(6) 열원 또는 보일러(1)의 출탕온도를 검출하는 출탕온도 검출센서(7) 및 제어기(2)의 제어를 받아 상기 밸브(4)들의 개폐를 제어하는 수개의 밸브 구동기(5)를 구비한 각방 난방 시스템에서 각방의 밸브 개도 량을 자동 제어하는 방법에 있어서,
상기 제어기(2)에서 각방에 설치되어 있는 수개의 룸콘(3) 중 어느 하나의 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 전송되어오면 해당 방의 배관과 연결된 밸브(4)들을 100%로 열어 정해진 제 1 대기시간(t1) 동안 난방을 실시한 후 각방에 대한 환수온도를 검출하는 단계(S1)와;
열원 또는 보일러(1)의 출탕온도(Tout)와, 각방의 포화환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하고 환수온도가 가장 낮은 방의 밸브 번호(NnuL)를 저장한 후 밸브개도 조절회수(n)를 "0"으로 초기화하는 단계(S2)와;
가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계(S3)와;
상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계(S4)와;
상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)가 "0"인지를 판단하는 단계(S5)와;
상기에서 판단한 결과 밸브개도 조절회수(n)가 "0"이면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 1 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동(S6)시키고, "0"이 아니면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 2 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동(S7)시키는 단계와;
제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 단계(S8)와;
상기에서 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되었으면 제 2 타이머를 작동시키고 각방의 현재 환수온도(VTh1)를 검출 저장하는 단계(S9)와;
제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 단계(S10)와;
상기에서 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되었으면 그때의 각방에 대한 현재 환수온도(VTh2)를 검출 저장하는 단계(S11)와;
제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내인지를 판단하는 단계(S12)와;
상기에서 판단한 결과 정해진 제 2 온도(T1℃) 범위 이내이면 그때 각방의 환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하는 단계(S13)와;
이어서 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 다시 판단하는 단계(S14)와;
상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계(S15)와;
상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)를 "1" 인크리먼트시키는 단계(S16)와;
인크리먼트된 밸브개도 조절회수(n) 값이 정해진 회수(X) 이상인지를 판단하여, 정해진 회수(X) 이상이면 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가고, 정해진 회수(X) 미만이면 초기 가장 높은 방의 환수온도(THm) - 가장 낮은 방의 환수온도(TLm) < 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계(S3)로 되돌아가는 단계(S17);로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 단계(S8)에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되지 않았으면, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 단계(S18)를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호(즉, 난방 "오프" 또는 "온"신호)가 입력되면 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계(S8)로 되돌아가는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 단계(S10)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되지 않았거나 또는 상기 단계(S12)에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내가 아니면, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 각각 단계(S19)를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호(즉, 난방 "오프" 또는 "온"신호)가 입력되면 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계(S10)로 되돌아가는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 제 1 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 100%인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 설정할 방의 이전 밸브개도 조절회수에서의 밸브 개도 량(%)인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 룸콘에서 난방 "온"신호가 전송되어오는 상태는,
실내온도가 사용자의 난방설정온도보다 낮거나, 또는 사용자가 난방 "온"스위치를 누른 경우 또는 각방의 룸콘 내에 설정된 난방 밸브 "온"시간이 되었을 때 중 어느 한 상태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기에서 제 1 타이머에 의해 설정되는 제 1 대기시간(t1)은,
난방 "온" 상태를 갖는 각방 중 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내에 이르기에 충분한 시간인 3-7분으로 설정한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기에서 정해진 제 1 온도(T1℃)는 4-7℃로 설정한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제 2 타이머에 의해 설정되는 제 2 대기시간(t2)은,
난방 "온" 상태를 갖는 각방의 모든 환수온도 차가 각각 정해진 제 2 온도(T2℃) 이내에 이르기에 충분한 시간인 1-3분으로 설정한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기에서 정해진 제 2 온도(T2℃)는 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)와 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2) 차가 ±1℃ 내지 ±3℃ 이내가 되도록 설정한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기에서 밸브개도 조절회수(n)로 정해진 회수(X)는,
난방 "온" 상태를 갖는 각방의 밸브를 반복 조절하여 가며 난방을 실시할 때 모든 방들에 대한 각각의 환수온도가 평형온도인 제 2 온도(T2℃)에 이르기에 충분하도록 4-6회로 설정한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 단계로 이루어진 본 발명 방법에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 방법이 적용된 각방 난방 시스템은, 크게 지역난방 시스템 등을 포함하는 열원 또는 보일러(1)와, 제 1 및 제 2 타이머를 포함하여 EEPROM 등을 구비한 각방 제어기(2), 실내온도검출센서(31)를 구비하고 각방에 설치되는 수개의 룸콘(3), 각방마다 난방 수를 제어해주는 수개의 밸브(4), 각방의 밸브(4)를 통과한 난방 환수온도를 검출하는 수개의 난방환수 온도검출센서(6), 열원 또는 보일러(1)에서 공급하는 난방수의 출탕온도(Tout)를 검출하는 출탕온도 검출센서(7) 및 제어기(2)의 제어를 받아 상기 밸브(4)들의 개폐를 제어하는 수개의 밸브 구동기(5)를 구비하고 있다.
한편, 상기와 같은 구성을 갖는 각방 난방 시스템 중 상기 제어기(2)에서는 통상시 각방에 설치되어 있는 수개의 룸콘(3)들의 출력신호를 계속 입력받아 이들 중 어느 하나의 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 전송되어오는지를 계속 검출하여 만약 수개의 룸콘(3) 중 어느 하나의 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 전송되어오면 도 3의 그래프에서 초기 시점에서와 같이 해당 방의 배관과 연결된 밸브들을 100%로 열어주고 제어기(2)에서는 자체 내에 내장된 제 1 타이머(도시 생략함)를 통해 정해진 제 1 대기시간(t1)을 계수하며 그 시간 동안 난방을 실시한 후 각방에 대한 환수온도를 검출하여 도시는 생략하였으나 제어기(2) 내에 설치되어 있는 EEPROM 등과 같은 저장장치 내의 특정장소에 저장하게 된다(S1).
이때, 상기 룸콘(3)들이 제어기(2)로 전송하는 난방 "온"신호는 열원 또는 보일러(1)들마다 서로 상이할 수 있는데, 통상 실내온도가 사용자의 난방설정온도보다 낮을 경우, 또는 사용자가 난방 "온"스위치를 누른 경우, 또는 각방의 룸콘 내에 설정된 난방 밸브 "온"시간이 되었을 때 중 어느 한 상태를 말한다.
또, 상기에서의 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)은, 난방 "온" 상태를 갖는 각방 중 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내에 이르기에 충분한 시간으로 실험에 의해 얻어진 3-7분으로 설정한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제어기(2)에서는 전술한 바와 같이 특정 룸콘에서 난방 "온"신호가 전송되어 옴으로 인해 해당 방의 배관과 연결된 밸브(4)들을 100%로 열어 정해진 제 1 대기시간(t1) 동안 난방을 실시한 후 각방에 대한 환수온도를 검출 및 저장이 완료되면, 이어서 열원 또는 보일러(1)의 출탕온도(Tout)와 각방의 포화환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 EEPROM 등과 같은 저장장치 내의 특정장소에 저장함은 물론 환수온도가 가장 낮은 방의 밸브 번호(NnuL)를 저장한 후 밸브개도 조절회수(n)를 "0"으로 초기화한다(S2).
이어서 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단(S3)하게 되는데, 이때 본 발명에서는 상기한 정해진 제 1 온도(T1℃)를 4-7℃로 설정하였다.
이와 같이 상기 단계(S3)에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃)인 4-7℃ 이내이면 각방의 난방 환수온도가 모두 원하는 온도 범위 내에서 포화환수온도 상태를 나타내고 있음으로 인식하고 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주게 된다(S4).
그러나, 상기 단계(S3)에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브의 개도 량 조절을 처음 실시하는 상태인지를 판단하기 위하여 EEPROM 등과 같은 저장장소에 저장되어 있는 밸브개도 조절회수(n) 데이터가 "0"인지를 판단하게 된다(S5).
그 결과 밸브의 개도 량 조절이 최초이어서 밸브개도 조절회수(n)가 "0"인 상태이면 상기 제어기(2)에서는 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 1 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동(S6)시키고, "0"이 아니면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 2 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동(S7)시키게 된다.
이때, 밸브개도 조절회수(n) = "0"일 때 적용되는 상기 제 1 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 100%로 설계하였다.
예를 들어 열원 또는 보일러(1)의 출탕온도(Tout)가 70℃인데 반하여 설정할 방의 환수온도가 50℃이고 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도가 30℃라고 가정한 상태에서 제 1 밸브 개도 조절식을 대비해 보면 {(70-50) /(70-30)} X 100% = 50%이 된다.
즉, 50℃의 환수온도를 갖는 해당 방의 밸브에 대한 개도 량은 배관 길이가 가장 길어 최대 100%의 개도 량을 갖는 가장 낮은 환수온도를 갖는 방의 밸브 개도 량 대비 50%로 조절된다.
또, 상기 밸브개도 조절회수(n) ≠ "0"일 때 제 2 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 설정할 방의 이전 밸브개도 조절회수에서의 밸브 개도 량(%)으로 설계하였다.
상기한 예와 같이 밸브개도 조절회수(n) ≠ "0"일 때 역시 보일러(1)의 출탕온도(Tout)가 70℃인데 반하여 설정할 방의 환수온도가 50℃이고 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도가 30℃를 유지하고 있다고 가정한 상태에서 제 2 밸브 개도 조절식에 이를 대비해 보면 {(70-50) /(70-30)} X 50% = 25%이 된다.
즉, 밸브개도 조절회수(n) ≠ "0" 상태에서 50℃의 환수온도를 갖는 해당 방의 밸브에 대한 개도 량은 배관 길이가 가장 길어 최대 100%의 개도 량을 갖는 가장 낮은 환수온도를 갖는 방의 밸브 개도 량 대비 25%로 낮추어 조절된다.
이때, 상기에 있어서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)은 난방 "온" 상태를 갖는 각방의 모든 환수온도 차가 각각 정해진 제 2 온도(T2℃) 이내에 이르기에 충분한 시간으로 시험에 의해 얻어진 1-3분으로 설정하였다.
이후, 상기 제어기(2)에서는 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단(S8)하여 만약 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되었으면 제 2 타이머를 작동시키고 그때의 각방에 대한 현재 환수온도(VTh1)를 검출하여 EEPROM 등에 저장(S9)한 다음 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단(S10)하게 된다.
이때, 상기 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)은 난방 "온" 상태를 갖는 각방의 모든 환수온도 차가 각각 정해진 제 2 온도(T2℃) 이내에 이르기에 충분한 시간으로 시험을 통해 가장 적합한 값으로 얻어진 1-3분으로 설정하였다.
한편, 상기 제어기(2)에서 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되었으면 그때의 각방에 대한 현재 환수온도(VTh2)를 검출하여 전술한 바와 같이 EEPROM 등에 저장(S9)한 다음 저장(S11)한 다음, 상기에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내인지를 판단(S12)하게 된다.
이때, 상기에서 정해진 제 2 온도(T2℃)는 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)와 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2) 차가 ±1℃ 내지 ±3℃ 이내가 되도록 시험을 통해 산출하여 설정하였다.
상기에서 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내(즉, -3 내지 -1℃ < (VTh1 - VTh2) < +1 내지 +3℃)이면 그때 각방의 환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 EEPROM 등에 저장(S13)한다.
이어서 상기 제어기(2)에서는 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 다시 판단(S14)하여 만약 (THm - TLm) < 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 난방 환수온도가 모두 원하는 온도 범위 내에서 포화환수온도 상태를 나타내고 있음으로 인식하고 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주게 된다(S15).
그러나 상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 이전에 EEPROM 등에 저장되어 있는 밸브개도 조절회수(n)를 "1" 인크리먼트(S16)하고, 이렇게 인크리먼트시킨 밸브개도 조절회수(n) 값이 정해진 회수(X) 이상인지를 판단(S17)하여, 정해진 회수(X) 이상이면 밸브의 개도량 조절이 원하는 회수를 완료된 상태이므로 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가고, 정해진 회수(X) 미만이면 밸브의 개도량 조절이 아직 원하는 회수만큼 이루어진 상태가 아니므로 초기 가장 높은 방의 환수온도(THm) - 가장 낮은 방의 환수온도(TLm) < 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계(S3)로 되돌아가 그 이하의 단계를 반복실시하여 도 3과 같이 각방의 환수온도 차가 차츰 줄어들며 최종적으로 배관의 길이가 가장 짧아 가장 높은 환수온도(THm)를 갖는 방과, 배관 길이가 가장 길어 가장 낮은 환수온도(TLm)를 갖는 방의 포화환수온도 차가 정해진 제 1 온도(T1℃) 범위인 ±1℃ 내지 ±3℃ 이내에 이르도록 하게 된다.
이때, 상기 밸브개도 조절회수(n)인 정해진 회수(X)는, 시험을 통해 얻어진 값으로 난방 "온" 상태를 갖는 각방의 밸브를 반복 조절하여 가며 난방을 실시할 때 모든 방들에 대한 각각의 환수온도가 평형온도인 제 2 온도(T2℃)에 이르기에 충분한 4-6회로 설정하였다.
한편, 상기 단계(S8)에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되지 않았으면, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 단계(S18)를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호(즉, 난방 "오프" 또는 "온"신호)가 입력되면 이전의 제어상태를 모두 무시하고 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가 난방 "온"신호가 입력되는 해당 방의 배관과 연결된 밸브들을 100%로 열어주고 제어기(2)에서는 자체 내에 내장된 제 1 타이머(도시 생략함)를 통해 정해진 제 1 대기시간(t1)을 계수하며 그 시간 동안 난방을 실시한 후 각방에 대한 환수온도를 검출하여 도시는 생략하였으나 제어기(2) 내에 설치되어 있는 EEPROM 등과 같은 저장장치 내의 특정장소에 저장하는 과정부터 다시 실시하고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계(S8)로 되돌아가 그 이후부터 단계를 계속 실시하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 단계(S10)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되지 않았거나, 또는 상기 단계(S12)에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내가 아님 경우에도 전술한 바와 같이, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 각각 단계(S19)를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호(즉, 난방 "오프" 또는 "온"신호)가 입력되면 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가 처음부터 다시 시작하고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계(S10)로 되돌아가 그 이후의 단계를 계속 실시하게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 열원 또는 보일러(1)의 난방수 출구에 난방수 출탕온도를 검출하는 출탕온도 검출센서(7)를 설치하고, 각방의 밸브(4) 출구에 난방 환수온도를 검출하는 난방환수 온도검출센서(6)를 각각 설치한 상태에서, 난방 "온"이 된 모든 방의 밸브를 각각 100% 개도시켜 최초 정해진 제 1 대기시간(t1; 3-7분)을 유지시켜 주고, 그때의 각방에 대한 환수온도를 검출하여 각방 중 가장 높은 방의 환수온도(THm) - 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 한 값이 정해진 제 1 온도(T1℃)인 4-7℃ 이내가 아니면 제 1 및 제 2 밸브 개도 량 조절식에 열원 또는 보일러 출탕온도(Tout)와 설정할 방의 환수온도 및 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)를 대비시키고 정해진 배율을 곱하여 해당 방들의 밸브에 대한 개도 량 조절 값을 산출하여 그 값에 부응하여 각각의 밸브에 대한 개도 량을 자동 조절해 주는 과정을 수회(즉 4-6회)에 걸쳐 반복 실시함으로써 각방의 배관 길이를 유추(즉, 같은 시간 동안 모두 밸브를 100% 개구한 상태에서 난방을 실시하여 모두 난방환수온도 변화가 크게 이루어지지 않는 포화온도에 이르렀을 때 각각의 환수온도를 비교하면 배관의 길이를 알 수 있음)할 수 있을 뿐만 아니라 이렇게 유추한 배관들 중 그 길이가 가장 길어 환수온도가 가장 낮은 방의 밸브 개도 량을 100%로 유지시켜 주고 이를 기준으로 하여 나머지 각방 밸브의 개도 량은 각방별 환수온도 차에 대응하는 비율로 비례적으로 계속해서 반복하여 낮추어 주어 각방에 공급되는 열량을 자동 변경시게 된다.
한편, 도 3과 도 4는 본 발명 방법을 각방 난방 시스템에 적용하고, 열원 또는 보일러(1)의 출탕온도(Tout)를 60℃ 및 85℃로 세팅한 상태에서 2차에 걸쳐 개도 조정을 실험한 결과 얻어진 각방별/시간대별 환수온도 변화를 나타낸 그래프이다.
따라서, 난방 "온"된 각방의 방바닥 온도가 모두 균일하게 유지되도록 할 수 있고, 각각의 난방 배관에서 필요로 하는 열량을 빠르게 분배 공급시켜 줄 수 있어 각방의 난방온도가 빠르게 평형 상태에 도달하게 되므로 난방의 효율성과 에너지를 대폭 절감할 수 있음은 물론 별도의 환수온도 설정이나 다른 조작 없이 여러 가지 설치 환경에 유동성 있게 배관길이를 유추하고 각방에 공급되는 열량을 비례적으로 제어할 수 있어 지역난방시스템 등을 포함하는 열원 또는 보일러의 설치에 따른 편의성을 대폭 증대시킬 수 있는 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 열원 또는 보일러
2 : 제어기
3 : 룸콘 31 : 실내온도검출센서
4 : 밸브
5 : 밸브 구동기
6 : 난방환수 온도검출센서
7 : 출탕온도 검출센서

Claims (11)

  1. 열원 또는 보일러(1)와, 각방 제어기(2), 실내온도검출센서(31)를 구비하고 각방에 설치되는 수개의 룸콘(3), 각방마다 난방 수를 제어해주는 수개의 밸브(4), 각방의 밸브(4)를 통과한 난방 환수온도를 각각 검출하는 수개의 난방환수 온도검출센서(6) 열원 또는 보일러(1)의 출탕온도를 검출하는 출탕온도 검출센서(7) 및 제어기(2)의 제어를 받아 상기 밸브(4)들의 개폐를 제어하는 수개의 밸브 구동기(5)를 구비한 각방 난방 시스템에서 각방의 밸브 개도 량을 자동 제어하는 방법에 있어서,
    상기 제어기(2)에서 각방에 설치되어 있는 수개의 룸콘(3) 중 어느 하나의 룸콘에서라도 난방 "온"신호가 전송되어오면 해당 방의 배관과 연결된 밸브(4)들을 100%로 열어 정해진 제 1 대기시간(t1) 동안 난방을 실시한 후 각방에 대한 환수온도를 검출하는 단계(S1)와;
    열원 또는 보일러(1)의 출탕온도(Tout)와, 각방의 포화환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하고 환수온도가 가장 낮은 방의 밸브 번호(NnuL)를 저장한 후 밸브개도 조절회수(n)를 "0"으로 초기화하는 단계(S2)와;
    가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계(S3)와;
    상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계(S4)와;
    상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)가 "0"인지를 판단하는 단계(S5)와;
    상기에서 판단한 결과 밸브개도 조절회수(n)가 "0"이면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 1 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동(S6)시키고, "0"이 아니면 각방의 밸브 개도 량을 정해진 제 2 밸브 개도 조절식을 통해 환산하여 조절하고 제 1 타이머를 작동시키는 단계(S7)와;
    제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 단계(S8)와;
    상기에서 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되었으면 제 2 타이머를 작동시키고 각방의 현재 환수온도(VTh1)를 검출 저장하는 단계(S9)와;
    제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 단계(S10)와;
    상기에서 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되었으면 그때의 각방에 대한 현재 환수온도(VTh2)를 검출 저장하는 단계(S11)와;
    제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내인지를 판단하는 단계(S12)와;
    상기에서 판단한 결과 정해진 제 2 온도(T1℃) 범위 이내이면 그때 각방의 환수온도 중 가장 높은 방과 가장 낮은 방의 환수온도(THm, TLm)를 각각 저장하는 단계(S13)와;
    이어서 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 다시 판단하는 단계(S14)와;
    상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내이면 각방의 밸브 개도 량을 현재 밸브 개도 량으로 유지시켜 주는 단계(S15)와;
    상기에서 판단한 결과 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이상이면 밸브개도 조절회수(n)를 "1" 인크리먼트시키는 단계(S16)와;
    인크리먼트된 밸브개도 조절회수(n) 값이 정해진 회수(X) 이상인지를 판단하여, 정해진 회수(X) 이상이면 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가고, 정해진 회수(X) 미만이면 초기 가장 높은 방의 환수온도(THm) - 가장 낮은 방의 환수온도(TLm) < 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내인지를 판단하는 단계(S3)로 되돌아가는 단계(S17);로 이루어지되,
    상기 제 1 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 100%이고,
    상기 제 2 밸브 개도 조절식 = {(열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 설정할 방의 환수온도) / (열원 또는 보일러 출탕온도(Tout) - 포화환수온도가 가장 낮은 방의 환수온도)} X 설정할 방의 이전 밸브개도 조절회수에서의 밸브 개도 량(%)인 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(S8)에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단한 결과 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되지 않았으면, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 단계(S18)를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호가 입력되면 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계(S8)로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(S10)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단한 결과 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되지 않았거나, 또는 상기 단계(S12)에서 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)에서 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2)를 뺀 값이 정해진 제 2 온도(T2℃) 범위 이내가 아니면, 이전에 난방 "온" 또는 난방 "오프"상태에 있던 룸콘들 중 어느 하나에서라도 난방 "오프" 또는 난방 "온"신호가 입력되는지를 판단하는 각각 단계(S19)를 더 실시하여, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호가 입력되면 초기 시작 단계(S1)로 되돌아가고, 수개의 룸콤 중 어느 하나에서라도 이전 상태의 변경신호 입력이 없으면 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과되는지를 판단하는 이전 단계(S10)로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 룸콘에서 난방 "온"신호가 전송되어오는 상태는,
    실내온도가 사용자의 난방설정온도보다 낮거나, 또는 사용자가 난방 "온"스위치를 누른 경우 또는 각방의 룸콘 내에 설정된 난방 밸브 "온"시간이 되었을 때 중 어느 한 상태인 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 타이머에 의해 설정되는 제 1 대기시간(t1)은,
    난방 "온" 상태를 갖는 각방 중 가장 높은 방의 환수온도(THm)에서 가장 낮은 방의 환수온도(TLm)를 뺀 값이 정해진 제 1 온도(T1℃) 이내에 이르기에 충분한 시간인 3-7분으로 설정한 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    정해진 제 1 온도(T1℃)는 4-7℃인 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 타이머에 의해 설정되는 제 2 대기시간(t2)은,
    난방 "온" 상태를 갖는 각방의 모든 환수온도 차가 각각 정해진 제 2 온도(T2℃) 이내에 이르기에 충분한 시간인 1-3분으로 설정한 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    정해진 제 2 온도(T2℃)는 제 1 타이머에 의해 설정된 제 1 대기시간(t1)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh1)와 제 2 타이머에 의해 설정된 제 2 대기시간(t2)이 경과된 후 검출된 각방의 현재 환수온도(VTh2) 차가 ±1℃ 내지 ±3℃ 이내가 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브개도 조절회수(n)로 정해진 회수(X)는,
    난방 "온" 상태를 갖는 각방의 밸브를 반복 조절하여 가며 난방을 실시할 때 모든 방들에 대한 각각의 환수온도가 평형온도인 제 2 온도(T2℃)에 이르기에 충분하도록 4-6회로 설정한 것을 특징으로 하는 각방 난방 시스템에서 각방 밸브 개도 량 자동 제어방법.
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