KR101466901B1 - 균일 난방 방법 및 균일 난방 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 복수 구분 공간에 대한 균일 난방 방법은, 복수 구분 공간 중 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간에 대하여 제1 밸브 개폐도 및 제1 밸브 개폐도에 따른 제1 유량을 측정하는 1 단계와, 복수 구분 공간 중 나머지 구분 공간 중 어느 하나에 대하여 제2 밸브 개폐도 및 제2 밸브 개폐도에 따른 제2 유량을 측정하는 2 단계와, 제2 유량이 제1 유량과 동일하도록 제2 밸브의 개폐도를 조절하는 3 단계를 포함한다.

Description

균일 난방 방법 및 균일 난방 시스템{Uniform Heating Method and Uniform Room Heating System}

본 발명은 균일 난방 방법과 균일 난방 시스템에 관한 것이다.

종래의 난방장치는, 사용자가 실내온도를 목적하는 설정온도로 유지하기 위하여 실내온도를 측정하고 설정온도와 비교하여 실내온도를 조절하기 위하여 난방 배관의 유량 조절하는 밸브를 열고 닫아서 혹은 열리는 정도를 조절하여 설정 온도에 도달 하도록 하고 있다.

종래의 난방 장치는 거실, 침실, 큰 방 및 작은 방등과 같이 각각의 거주 공간이 구별되어 있는 경우에 각각의 거주 공간에 설치된 온도 조절 장치를 조절하거나, 또는 어느 한 위치에 배치된 난방 조절 장치를 이용하여 각각의 거주 공간의 난방을 수행한다.

그러나 침실과 같이 비교적 단면적이 큰 거주 공간과 작은 방과 같이 단면적이 작은 거주 공간은 난방수가 흐르는 난방 배관의 길이, 연결구의 사용 여부와 회수 등이 달라 일정한 압력으로 난방수가 인입하여도 각각의 거주 공간에 흐르는 난방수의 유량이 달라 결과적으로 난방 열량에 차이가 발생한다. 따라서, 난방 배관의 길이가 짧은 거주 공간에서는 밸브를 조금만 열어두어도 많은 양의 난방수가 흘러 과잉 난방이 되고, 난방 배관의 길이가 긴 거주 공간에는 밸브를 많이 열어두어도 적은 양의 난방수가 흘러 과소 난방이 될 우려가 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 단점을 해결하기 위한 것으로, 단면적이 큰 거주 공간과 단면적이 작은 거주 공간 사이에 발생하는 난방 정도의 차이를 줄여서 종래 기술에 비하여 균일하게 난방을 수행할 수 있는 난방 방법과 난방 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 주된 목적 중 하나이다.

본 발명에 의한 복수 구분 공간에 대한 균일 난방 방법은, 복수 구분 공간 중 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간에 대하여 제1 밸브 개폐도 및 제1 밸브 개폐도에 따른 제1 유량을 측정하는 1 단계와, 복수 구분 공간 중 나머지 구분 공간 중 어느 하나에 대하여 제2 밸브 개폐도 및 제2 밸브 개폐도에 따른 제2 유량을 측정하는 2 단계와, 제2 유량이 제1 유량과 동일하도록 제2 밸브의 개폐도를 조절하는 3 단계를 포함한다.

본 발명에 의한 복수 구분 공간에 대한 난방수 제어기는, 복수 구분 공간 중 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간에 출입하는 난방수를 제어하는 제1 밸브의 개폐도와 제1 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제1 유량과, 복수 구분 공간 중 나머지 구분 공간 중 어느 하나에 출입하는 난방수를 제어하는 제2 밸브 개폐도와 제2 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제2 유량을 저장하는 메모리 유닛 및 제2 유량이 제1 유량과 동일하도록 제2 밸브의 개폐도를 조절하는 제어 유닛을 포함한다.

본 발명에 따른 복수의 구분 공간에 대한 균일 난방 시스템은, 복수의 구분 공간 중 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간에 출입하는 난방수를 제어하는 제1 밸브; 복수의 구분 공간 중 나머지 구분 공간 중 어느 하나에 출입하는 난방수를 제어하는 제2 밸브; 복수의 구분 공간 각각에 설치되어 온도를 측정하고, 측정된 온도를 표시하며, 사용자에 의한 난방 설정 제어를 받는 컨트롤러; 및 난방수 제어기를 포함하며, 상기 난방수 제어기는 제1 밸브의 개폐도와 제1 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제1 유량과, 제2 밸브 개폐도와 제2 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제2 유량을 저장하는 메모리 유닛과, 제2 유량이 제1 유량과 동일하도록 제2 밸브의 개폐도를 조절하는 제어 유닛을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면 난방 배관의 길이 또는 연결구 사용 등의 차이에 의하여 발생하는 불균일 난방을 해소할 수 있다는 장점이 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 균일 난방 시스템의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 균일 난방 방법의 개요를 도시한 순서도이다.
도 3은 난방수 제어기의 개요를 도시한 블록도이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

본 개시의 실시예들을 설명하기 위하여 참조되는 도면은 설명의 편의 및 이해의 용이를 위하여 의도적으로 크기, 높이, 두께 등이 과장되어 표현되어 있으며, 비율에 따라 확대 또는 축소된 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 어느 구성요소는 의도적으로 축소되어 표현하고, 다른 구성요소는 의도적으로 확대되어 표현될 수 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 균일 난방 시스템 및 균일 난방 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 균일 난방 시스템의 개요를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 균일 난방 방법을 개요적으로 도시한 순서도(flow chart)이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 난방수 제어기를 개요적으로 도시한 블록 다이어그램(block diagram)이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수 구분 공간 중 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간에 대하여 제1 밸브(100a) 개폐도 및 상기 제1 밸브 개폐도에 따른 제1 유량을 측정(S100)한다. 구분 공간은 난방이 이루어지는 공간이 난방 배관이 형성된 것을 기준으로 하여 적어도 둘 이상의 공간으로 구분될 때 각각 구획되는 공간을 의미하며, 일 예로, 아파트에 있어서 침실, 거실, 부엌 등을 의미할 수 있다. 다른 예로, 주택에서의 침실, 거실 및 부엌 등의 공간을 의미할 수 있다.

각각의 구분 공간은 각각의 난방 배관(40a, 40b, 40c)이 형성된다. 일반적으로, 큰 단면적을 가지는 구분 공간은 해당 구분 공간을 난방하기 위하여 난방 배관의 길이는 길게 형성된다(40a). 그러나, 작은 단면적을 가지는 구분 공간을 난방하는 경우에는 짧은 길이를 가지는 난방 배관(40c)으로 충분하다.

일반적으로 구분 공간에 배치된 난방 배관은 난방수가 흐르는 난방 배관의 길이, 직경뿐 만 아니라 연결구의 사용 여부 등에 따라 일정한 압력으로 유입 배관(510)을 통하여 일정한 압력으로 난방수가 유입되더라도 보다 짧은 배관의 길이를 가지는 배관으로 흐르는 난방수의 유량이 더 많다. 일 실시예로, 우선 메인 유입 배관(510)이나, 메인 유출 배관(520)에 탈착 가능한 유량계를 설치하고, 측정하고자하는 구분 공간 외는 유량 제어 밸브를 닫아두고서 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간으로 출입하는 난방수의 유량을 제어하는 밸브의 개폐도를 변화시키면서 출입하는 난방수의 유량을 측정하고, 이를 메모리 유닛(도 3의 410)에 룩업 테이블의 형태로 저장한다.

이어서 복수 구분 공간 중 나머지 구분 공간의 어느 하나에 대하여 제2 밸브(100b) 개폐도 및 상기 제2 밸브 개폐도에 따른 제2 유량을 측정(S200)하고, 이를 메모리 유닛에 룩업 테이블의 형태로 저장한다. 도 1을 참조하면, 메인 유입 배관(510)과 메인 유출 배관(520) 사이에 인가되는 난방수 압력은 서로 동일하며, 가장 단면적이 큰 구분 공간에 설치된 난방 배관의 길이가 가장 긴 것이 일반적이다. 제1 밸브(100a)를 완전히 개방한 상태에서의 제1 유량과, 제2 밸브(100b)를 완전히 개방한 상태에서의 제2 유량은 서로 상이하다. 이러한 경우에는 제1 및 제2 밸브를 완전히 개방하였다 하더라도 유출입하는 유량이 서로 달라 각각의 구분 공간의 난방 속도가 달라지며, 결과적으로 배관의 길이가 상대적으로 짧아 상대적으로 유량이 큰 단면적이 작은 구분 공간에 대한 온도 상승 속도가 배관의 길이가 상대적으로 커 상대적으로 유량이 적은 단면적이 큰 구분 공간에 비하여 빨라서 비균등 난방이 이루어진다.

난방수 제어기(400)는 메모리 유닛(410)과 제어 유닛(420)을 포함하며, 제어 유닛은 룸 콘트롤러(200a, 200b, 200c)로부터 온도를 제공받는 통신부(430), 난방수 온도 측정기(300a, 300b, 300c)로부터 난방수 온도를 제공받는 환수 온도 입력부(440), 밸브(100a, 100b, 100c)의 개폐를 제어하는 벨브 구동부(450)를 포함한다.

메모리 유닛(410)은 제1 밸브(100a)의 개폐도와 상기 제1 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제1 유량과, 제2 밸브(100b) 개폐도와 상기 제2 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제2 유량을 저장한다. 일 실시예로, 메모리 유닛(410)은 각각의 구분 공간에 유출입하는 난방수를 제어하는 각각의 제2 밸브들(100b, 100c)의 개폐도와 그에 따른 유량을 모두 저장할 수 있다.

제어 유닛(420)은 벨브 구동부(450)를 이용하여 제2 유량이 상기 제1 유량과 동일하도록 상기 제2 밸브(100b)의 개폐도를 조절(S300)한다. 제어 유닛(420)은 제2 밸브의 개폐도를 조절하여 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간을 난방하는 난방수의 유량과 그보다 작은 구분 공간을 난방하는 난방수의 유량을 동일하게 제어한다.

일 예로, 메모리 유닛(410)에 저장된 제1 밸브, 제2 밸브의 개폐도와 유량과의 관계로, 제1 밸브가 40% 개방된 경우에 제1 구분 공간을 난방하는 난방수의 유량이 분당 2 L, 70% 개방된 경우에 난방수의 유량이 분당 3 L, 100% 개방된 경우에 난방수의 유량이 분당 4 L이고, 제2 밸브가 40% 개방된 경우에 해당 제2 구분 공간을 난방하는 난방수의 유량이 분당 3 L, 70% 개방된 경우에 해당 제2 구분 공간을 난방하는 난방수의 유량이 분당 4 L, 100% 개방된 경우에 해당 제2 구분 공간을 난방하는 난방수의 유량이 분당 5 L이라고 가정한다.

제1 밸브가 70% 개방된 상태라면 제어 유닛(420)은 메모리 유닛(410)에 저장된 정보를 검색하여 난방수가 분당 3L가 흐르도록 제2 밸브가 40% 개방되도록 제어한다. 따라서 제어 유닛(420)에 의하여 제1 난방배관(40a)과 제2 난방 배관(40b)를 통하여 흐르는 난방수의 유량은 동일하게 제어된다.

사용자가 현재 난방 온도에 비하여 더 높거나 낮은 온도로 난방하도록 설정하는 경우에는 제어 유닛(420)은 사용자가 설정한 바에 따라 메모리 유닛(410)에 저장된 정보를 이용하여 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐도를 조절한다. 일 예로, 세대 전체 난방를 개시하였는데 제1 밸브가 100% 개방되고, 제2 밸브가 70% 개방되어 각각 난방배관으로 분당 4L를 흘려 난방 수행하면 약 30분 후에는 설정한 온도에 도달하는 세대에서 난방을 개시하는데 제 1 밸브에 해당하는 구분 공간을 난방하지 아니하고 나머지 구분 공간에서만 부분 난방을 하는 경우에 제2 벨브를 100% 열고 제3 등 나머지 밸브가 분당 5 L 가 흐로도록 밸브를 조절하면 20 분에 설정 온도에 도달하는 난방의 신속화가 가능하다. 즉 메모리 유닛에 저장된 정보로서 각 밸브를 난방 상황에 동적으로 대응하여 최적 난방이 가능하다.

즉, 사용자가 전체 구분 공간의 온도를 상승시키고자 하거나, 전체 구분 공간의 온도를 하강시키기 위하여 난방도를 조절하면 제어 유닛(420)은 메모리 유닛(410)에 저장된 밸브의 개폐도에 따른 난방수 유량 데이터를 참조하여 각각의 구분 공간별 밸브(100a, 100b, 100c)의 개폐도를 조절한다.

따라서, 본 발명에 의한 난방 방법 및 난방 시스템에 의하면 난방수는 구분 공간별 난방 배관(40a, 40b, 40c)으로 동일한 유량으로 흐른다. 따라서 난방 배관들은 그 길이, 단면적, 재질 등에 영향을 받지 않고 서로 동일한 유량으로 난방수를 흘릴 수 있으므로 각각의 구분 공간을 균일하게 난방할 수 있다.

일 실시예로, 각각의 구분 공간에는 실내 온도를 측정하고, 측정된 온도를 제어 유닛(420)에 출력하며, 측정된 온도를 표시하고, 사용자가 난방도를 설정할 수 있는 콘트롤러(200a, 200b, 200c)를 포함한다. 일 예로, 콘트롤러(200a, 200b, 200c)는 디스플레이 패널을 구비하여 각 구분 공간의 실내 온도를 표시할 수 있다. 제어 유닛(420)내 통신부(430)는 룸 콘트롤러(200a, 200b, 200c)로부터 온도를 제공받는다.

각각의 난방 배관에는 난방수의 환수 온도를 측정할 수 있는 난방수 온도 측정기(300a, 300b, 300c)가 배치된다. 난방수 온도 측정기는 난방수의 온도를 측정하여 환수 온도 입력부(440)에 출력한다. 난방수 제어기는 룸 컨트롤러(200a, 200b, 200c)가 출력한 실내 온도 데이터와 난방수 환수 온도 측정기(300a, 300b, 300c)가 출력한 난방수 온도 데이터를 수신하여 그 차이를 연산한다(S200, S300).

일반적으로, 급속한 난방을 위하여 난방 밸브를 상당부분 개방하면, 난방수가 흐르는 난방 배관의 온도는 빠르게 상승하나, 난방 배관과 주변 환경과 신속하게 열교환이 이루어지지 않아 구분 공간의 실내 온도는 난방수가 흐르는 난방 배관의 온도에 비하여 서서히 상승한다. 따라서, 이러한 경우에 지속적으로 난방수를 흘리면 충분한 열교환이 이루어지지 않은 난방수를 배출하는 것으로 시스템 전체로 봐서 손실이다.

그러나 본 발명에 의하면 난방수 온도 측정기(300a, 300b, 300c)와 콘트롤러(200a, 200b, 200c)가 각각 측정한 난방수 온도와 실내 온도의 차이가 소정의 임계값(일 예로, 3℃) 이상인 경우에 제어 유닛(420)은 각 밸브를 닫아 난방수 환수 온도와 실내 온도의 차이가 임계값 이내에 있도록 제어하여 에너지 낭비를 막을 수 있다. 일 예로, 난방수 온도 측정기(300a, 300b, 300c)는 난방 배관(40a, 40b, 40c)과 메인 유출 배관(520)이 연결되는 환수 헤더에 직결 연결된 형태로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 사용자는 균일 난방을 수행하는 도중에 특히 어느 특정한 구분공간에 대하여만 난방정도를 높이거나 낮추도록 콘트롤러를 통하여 설정할 수 있으며, 난방수 제어기는 콘트롤러를 통하여 제어신호를 인가받아 해당 구분 공간에 대하여 난방정도를 높이거나 낮추도록 밸브를 제어할 수 있다.

100a, 100b, 100c: 밸브 구동기 200a, 200b, 200c: 룸 콘트롤러
300a, 300b, 300c: 난방수 온도 측정기 40a, 40b, 40c: 난방 배관
400: 난방수 제어기 420: 메모리 유닛
410: 제어 유닛 430: 통신부
440: 환수 온도 입력부 450: 벨브 구동부
510: 메인 유입 배관 520: 메인 유출 배관
S100 내지 S300: 본 발명의 각 단계

Claims (10)

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8. 복수의 구분 공간에 대한 균일 난방 시스템으로,
   복수의 구분 공간 중 가장 큰 단면적을 가지는 구분 공간에 출입하는 난방수를 제어하는 제1 밸브;
   복수의 구분 공간 중 나머지 구분 공간 중 어느 하나에 출입하는 난방수를 제어하는 제2 밸브;
   상기 복수의 구분 공간 각각에 설치되어 온도를 측정하고, 측정된 온도를 표시하며, 사용자에 의한 난방 설정 제어를 받는 컨트롤러;
   난방수 제어기를 포함하며, 상기 난방수 제어기는 제1 밸브의 개폐도와 상기 제1 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제1 유량과, 제2 밸브 개폐도와 상기 제2 밸브 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제2 유량을 저장하는 메모리 유닛과, 제2 유량이 상기 제1 유량과 동일하도록 상기 제2 밸브의 개폐도를 조절하는 제어 유닛;및
   환수관의 온도를 측정하는 난방수 온도 측정기와 상기 복수의 구분 공간들 별로 배치되어 상기 배치된 구분 공간의 온도를 측정하는 복수의 콘트롤러를 포함하고,
   상기 메모리 유닛은 난방수의 유량을 제어하는 상기 제1 밸브 또는 상기 제2 밸브의 개폐도를 변화시키면서 출입하는 난방수의 유량을 측정하여 이를 상기 메모리 유닛에 룩업 테이블의 형태로 저장하고,
   상기 제어 유닛은 상기 메모리 유닛에 저장된 정보를 이용하여 제1 밸브 및 제2 밸브의 개폐도를 조절하고, 상기 환수관의 온도와 상기 복수의 구분 공간들의 온도 차이를 임계치 이하로 제어하는
   균일 난방 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 메모리 유닛은
   상기 복수의 구분 공간 중 나머지 구분 공간 각각에 출입하는 난방수를 제어하는 제2 밸브들의 개폐도와 상기 제2 밸브들의 개폐도에 따라 출입하는 난방수의 유량을 측정한 제2 유량들을 모두 저장한 균일 난방 시스템.
10. 삭제

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