KR101497457B1

KR101497457B1 - 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈

Info

Publication number: KR101497457B1
Application number: KR20130161548A
Authority: KR
Inventors: 김준연
Original assignee: 주식회사 경동나비엔
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-03-04

Abstract

본 발명은 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 국내 공동주택에서 사용하는 일반적인 수열원 방식 난방 시스템의 수배관 시공방식에 따른 시공비 절감과 운영 시스템 방식의 에너지 소비를 절감 시키고 사용자의 패턴에 따라 각 세대내에서 조절이 가능한 편의성을 증대시킨 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈에 관한 발명이다.
본 발명은 재실자가 급탕온도 및 사용조건을 설정 또는 모니터링 할 수 있는 룸 컨트롤러와 연결되어 지역 또는 중앙난방 시스템에서 공급되는 온수를 이용하여 세대 내 급탕 및 난방을 하기 위한 보일러 모듈에 있어서, 상기 보일러 모듈은, 지역 또는 중앙난방 시스템에서 공급되는 열수를 공급받는 메인관; 상기 메인관의 타측에 설치되어 유체의 흐름을 전환시켜주며 모터로 구동되는 삼방향밸브; 상기 삼방향밸브에 연결되어 난방 부하 측으로 열수를 공급하는 난방 공급관과, 난방 부하 측으로부터 열수가 회수되는 난방 회수관; 상기 삼방향밸브에 연결되어 급탕 열교환기로 열수가 공급되는 열교환 공급관과, 급탕 열교환기로부터 열교환된 열수가 회수되는 열교환 회수관; 상기 난방 회수관과 상기 열교환 회수관이 연결되어 열수를 지역 또는 중앙난방 시스템으로 회수시키는 환수관; 상기 난방 회수관에 장착되어 온도신호를 전달하는 제1온도센서; 상기 열교환 공급관을 통해 열수가 공급되는 급탕 열교환기; 상기 급탕 열교환기를 통과하면서 상기 열수와 열교환이 이루어지는 시수를 공급하는 시수관; 상기 급탕 열교환기를 통과하기 전에 분기되어 형성되는 믹싱관; 일방향은 상기 급탕 열교환기를 통과한 시수관과 연결되고, 타방향은 상기 믹싱관과 연결되어, 열교환된 시수와 열교환되지 않은 시수가 믹싱되는 모터 구동의 믹싱밸브; 상기 시수관의 후방에 장착되어 유체유동신호를 전달하는 유랑센서; 상기 믹싱밸브에 연결되어 믹싱된 급탕수가 급탕수가 공급되는 급탕공급관; 상기 급탕공급관에 장착되어 온도신호를 전달하는 제2온도센서; 상기 환수관에 장착되어 상기 메인관과 상기 환수관의 온도차와 유량을 측정하여 사용 열량의 검침이 가능한 적산식 열량계; 상기 적산식 열량계의 전방 환수관에 장착되어 세대로 공급되는 열 유량의 적정 공급 조절을 위한 정유량 차압밸브; 및 상기 룸 컨트롤러와 연결되고, 상기 제1온도센서, 제2온도센서 및 유량센서의 신호와 상기 룸 컨트롤러에 의한 데이터입력 신호를 연산하여 상기 삼방향 밸브와 상기 믹싱밸브의 모터 구동을 제어하며, 상기 열량계의 신호를 받아 상기 룸 컨트롤러로 데이터를 전송하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈을 제공한다.

Description

연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈{Boiler module of individual household for regional and central heating not to equip burning part}

본 발명은 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 국내 공동주택에서 사용하는 일반적인 수열원 방식 난방 시스템의 수배관 시공방식에 따른 시공비 절감과 운영 시스템 방식의 에너지 소비를 절감 시키고 사용자의 패턴에 따라 각 세대내에서 조절이 가능한 편의성을 증대시킨 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈에 관한 발명이다.

현재 국내의 공동주택은 크게 중앙집중식 난방 방식과 개별난방 방식으로 나눌 수 있는데 중앙집중식 난방방식은 건물 내부에 보일러가 없고 주택 인근의 열원사업자 시설에서 중온수를 끌어와 난방과 온수를 공급하므로 열원 장비의 운전 및 조작 등 장비와 관련된 시스템에 대한 조작이 필요없으나 개별난방 방식처럼 사용자가 장비 또는 사용 온도 조건을 개인 기호에 맞게 조절 할 수 없고 하절기에 에너지 소비 효용의 개념으로 난방이 제한되어 난방공급의 경우 난방공급이 제한되는 단점이 있다.

또한 주거용 건물에 난방과 급탕을 위한 공급, 환수관이 각각 설치됨으로(4pipe) 인해 배관설비 공사비와 열의 이송에 대한 열손실이 증가하며 관리 및 유지보수 비용 등도 상대적으로 증가되는 문제점이 있다.

개별난방을 살펴보면, 개별난방은 사용자가 사용하고 싶을 때 언제든 사용이 가능하다는 큰 장점이 있으며 난방 온도를 개인의 기호에 따라 높게 혹은 낮게 조절할 수 있다. 또한 보일러를 실제 가동하여 소비한 에너지 비용만 사용자가 부담하는 방식으로 개인의 노력에 따라 난방비를 절약할 수 있다. 다만, 보일러가 거실 혹은 방과 접해 있어 보일러 가동시 다소의 기계소음, 화재나 일산화탄소 중독 등의 심리적 불안감이 있을 수 있으며 목욕을 할 때 온수꼭지를 필요시에만 열면 보일러 가동이 중단되었다가 다시 가동되면서 사용자가 만족하는 온도의 급탕이 공급되기까지 지연 시간이 걸리므로 수온을 균일하게 유지하기 어려운 불편이 있다.

지역난방을 살펴보면, 건물내부에 보일러가 없고 주택 인근의 지역난방공사(열병합발전소 등)에서 난방 및 온수배관을 끌어와서 난방과 온수를 공급하므로 열원장비에 대하여 사용자가 신경 쓸 일이 없다. 다만, 지역난방은 공동 사용 온도로 설정된 난방 또는 온수를 공급함으로 사용자가 개별적으로 만족하는 온도로 조절이 불가능하며 열병합발전소나 공동 기계실에서 유지보수를 위한 정비 및 설비고장으로 인해 지역난방 가입세대에 난방 및 온수공급이 중단될 수 있는 문제점이 있다. 또한 하절기에 난방이 제한되며 난방공급의 경우 주민의 의사가 반영되기 어렵고 지역난방공사의 매뉴얼대로 난방공급이 제한된다.

종래기술을 살펴보면, 특허출원 제10-2011-0037119호는 가정용 열교환기를 이용한 중·소규모의 지역난방 시스템에 관한 것으로서, 지역난방 시스템에서 공급되는 난방수를 이용하여 난방과 급탕을 위한 가정용 열교환기를 구비한 것에 특징을 가지고 있다. 상기 발명의 가정용 열교환기는 구조가 복잡하고 다수의 파이프 및 밸브 등 구성이 복잡하여 모듈화하기가 쉽지 않은 문제점이 있다. 또한 난방과 급탕에 대한 별도의 열교환기가 필요하기 때문에 많은 부피가 필요한 문제점이 있다.

특허출원 제10-2012-0010894호는 세대 내 난방 열교환기를 이용한 지역난방용 통합배관시스템에 관한 것으로서, 종래 5-파이프 방식에서 2-파이프 방식으로 바뀌어 건축비, 설비 시공비, 설비 관리 및 유지 보수 비용 등이 상대적으로 절감되는 효과가 있으나, 난방수의 온도를 개별적으로 조절할 수 없어 지역난방의 단점을 그대로 가지고 있다는 문제점이 있다.

특허출원 제10-2010-0064601호는 열병합 및 지역난방 열원을 이용한 각 세대별 냉난방 시스템에 관한 것으로서, 2-파이프 시스템을 사용하고 있으나 다수의 열교환부가 존재하여 열효율이 떨어진다는 문제점과 별도의 순환펌프가 필요하기 때문에 설치, 시공 및 관리비가 비싸진다는 문제점과 다수의 열교환부가 필요하기 때문에 부피를 많이 차지하여 모듈화가 쉽지 않다는 문제점이 있다.

특허출원 제10-2013-0009622호는 지역 또는 중앙 냉/난방 및 급탕겸용 세대별 열교환기 모듈에 관한 것으로서, 2-파이프 시스템으로 구성되나 밸브 등 구성이 복잡하여 모듈화가 어렵다는 문제점과, 다수의 기기들로 구성됨으로써 제품의 시공 및 유지보수비용이 높아진다는 문제점이 있다. 또한 별도의 순환펌프가 필요하여 반송동력비용 증가 등의 문제점이 있다.

본 발명은 지역 또는 중앙난방 시스템에 세대별로 급탕, 난방을 효율적으로 분배하기 위한 모듈에 관한 것으로서 더욱 자세히는 기존 시스템의 급탕 및 난방 용 4-파이프 또는 5-파이프를 급탕, 난방 구분이 없는 2-파이프 시스템으로 각 세대별 유체를 이송하여 모듈러에 포함된 열교환기와 제어/전환밸브를 통하여 효율적으로 세대 난방과 급탕을 공급 제어 할 수 있으며 이로 인해 기존 시스템 대비 설비 시공비 및 유지 보수비용 등을 절감 할 수 있음은 물론이고 메인 열원 에너지의 열손실이 줄어들고 사용 효용성이 높아지게 되는 최적의 세대용 급탕 및 난방 제어가 가능한 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 재실자가 급탕온도 및 사용조건을 설정 또는 모니터링 할 수 있는 룸 컨트롤러와 연결되어 지역 또는 중앙난방 시스템에서 공급되는 온수를 이용하여 세대 내 급탕 및 난방을 하기 위한 보일러 모듈에 있어서, 상기 보일러 모듈은, 지역 또는 중앙난방 시스템에서 공급되는 열수를 공급받는 메인관; 상기 메인관의 타측에 설치되어 유체의 흐름을 전환시켜주며 모터로 구동되는 삼방향밸브; 상기 삼방향밸브에 연결되어 난방 부하 측으로 열수를 공급하는 난방 공급관과, 난방 부하 측으로부터 열수가 회수되는 난방 회수관; 상기 삼방향밸브에 연결되어 급탕 열교환기로 열수가 공급되는 열교환 공급관과, 급탕 열교환기로부터 열교환된 열수가 회수되는 열교환 회수관; 상기 난방 회수관과 상기 열교환 회수관이 연결되어 열수를 지역 또는 중앙난방 시스템으로 회수시키는 환수관; 상기 난방 회수관에 장착되어 온도신호를 전달하는 제1온도센서; 상기 열교환 공급관을 통해 열수가 공급되는 급탕 열교환기; 상기 급탕 열교환기를 통과하면서 상기 열수와 열교환이 이루어지는 시수를 공급하는 시수관; 상기 급탕 열교환기를 통과하기 전에 분기되어 형성되는 믹싱관; 일방향은 상기 급탕 열교환기를 통과한 시수관과 연결되고, 타방향은 상기 믹싱관과 연결되어, 열교환된 시수와 열교환되지 않은 시수가 믹싱되는 모터 구동의 믹싱밸브; 상기 시수관의 후방에 장착되어 유체유동신호를 전달하는 유랑센서; 상기 믹싱밸브에 연결되어 믹싱된 급탕수가 급탕수가 공급되는 급탕공급관; 상기 급탕공급관에 장착되어 온도신호를 전달하는 제2온도센서; 상기 환수관에 장착되어 상기 메인관과 상기 환수관의 온도차와 유량을 측정하여 사용 열량의 검침이 가능한 적산식 열량계; 상기 적산식 열량계의 전방 환수관에 장착되어 세대로 공급되는 열 유량의 적정 공급 조절을 위한 정유량 차압밸브; 및 상기 룸 컨트롤러와 연결되고, 상기 제1온도센서, 제2온도센서 및 유량센서의 신호와 상기 룸 컨트롤러에 의한 데이터입력 신호를 연산하여 상기 삼방향 밸브와 상기 믹싱밸브의 모터 구동을 제어하며, 상기 열량계의 신호를 받아 상기 룸 컨트롤러로 데이터를 전송하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈을 제공한다.

본 발명의 난방 회수관의 소정위치에는 체크밸브가 더 장착될 수 있다. 체크밸브가 설치됨으로써 역방향 흐름을 방지하고, 열교환 회수관에서 유입된 열교환수의 유입을 방지할 수 있다.

본 발명의 삼방향밸브는, 제어부가 유량센서로부터 유체유동신호를 받는 경우 급탕모드로서 열교환 공급관 측이 개방되어 열수가 공급되고, 제어부가 룸 컨트롤러에 의한 온도조절신호를 받는 경우 난방모드로서 난방 공급관 측이 개방되어 열수가 공급되도록 방향 전환이 이루어지는 것을 특징으로 한다. 삼방향밸브는 유입되는 열수가 급탕 열교환기나 난방 부하 측으로 유입될 수 있도록 방향을 조절하는 역할을 수행한다. 삼방향 밸브는 모터에 의해 개폐가 이루어지며, 모터의 구동은 제어부에 의해 이루어진다.

본 발명의 정유량 차압밸브는, 난방 부하의 변동이 있는 경우 차압변화에 따라 적정 열 유량으로 제어가능한 것을 특징으로 한다. 정유량 차압밸브는 각 방의 난방을 위해 일정유량 이상으로 공급하지 않도록 유량을 제어하고 부분 난방시 압력의 변화에 따라 꼭 필요한 유량으로 공급되도록 하여 손실되는 에너지를 제어하기 위한 밸브이다.

본 발명에서 룸 컨트롤러의 온도조절 신호를 받아 제어부가 상기 삼방향밸브의 난방 공급관 측을 개방하여 난방되는 중 유량센서로부터 신호가 전송되어 급탕 사용 조건이 발생한 경우에는, 제어부는 급탕 우선공급 제어에 의해 삼방향밸브의 열교환 공급관 측을 개방하는 급탕모드로 전환되는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명에서는 급탕우선공급 제어를 구비하고, 유량센서에 의해 유체유동신호가 제어부로 전송되면, 급탕을 우선으로 공급하도록 하여 삼방향밸브의 모터를 구동하고, 삼방향밸브의 모터 구동으로 열교환 공급관 측이 개방되어 급탕 열교환기에서 시수의 열교환이 일어나게 된다.

본 발명에서는, 유량센서의 신호를 받아 삼방향밸브의 열교환 공급관 측이 개방되어 급탕모드로 진행 중 상기 제3온도센서의 온도 신호를 받아 연산 후 난방온도가 일정온도 이하로 떨어진 경우에는, 난방 Limit 제어에 의해 상기 삼방향밸브의 난방 공급관 측이 개방되어 난방 모드로 전환되는 것을 특징으로 한다. 급탕모드로 진행되어 난방온도보다 일정온도 이하로 떨어지는 것을 방지하기 위한 기능이다.

본 발명은, 유량센서의 유량유동신호에 따른 급탕 모드시 급탕관에 설치된 온도센서의 데이터를 받아 연산한 후 룸 컨트롤러를 통해 사용자가 설정한 온도로 시수와 열교환수가 믹싱되도록, 상기 제어부는 상기 믹싱밸브의 모터를 구동하여 시수관과 믹싱관의 개구율을 조정하여 사용자 설정온도로 급탕수가 공급되도록 자동제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 메인관에는 제3온도센서가 더 장착되고, 적산식 열량계는 상기 메인관의 제3온도센서의 정보를 받아 메인관과 환수관의 온도차와 환수측 유량을 측정하여 사용열량을 계측하고, 계측된 데이터는 제어부로 전송되며, 제어부는 전송된 데이터를 룸 컨트롤러로 재전송하여 사용자 룸-컨트롤러에서 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 룸-컨트롤러는, 급탕수의 온도설정 기능, 난방가동선택 기능 및 소비열량 확인 기능을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기존 시스템의 문제점인 사용자 온수온도 조절에 대한 편의성을 증진시킬 수 있는 장점을 가진다.

또한, 모듈화된 제품의 쉬운 설치와 수배관 설비 및 배관의 축소에 따른 공사비와 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

또한, 내부에 설치된 계측기를 통하여 각 세대에 공급되어 소비되는 에너지 사용 검침이 하나의 장비로 이루어져 기존의 방식보다 관리가 용이하여 세대별 관리 및 요금 징수를 보다 간편하고 정확하게 할 수 있다.

또한, 중앙에서 공급되는 열원이 난방과 급탕의 구분이 없이 하나의 열원으로 공급됨으로 설비 및 배관 축소에 따른 공간의 축소 효과를 볼 수 있고 사계절 구분없이 언제든지 난방 및 온수를 자유롭게 사용 할 수 있어 사용자에게 선택 용이성을 제공하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예인 보일러 모듈의 계통도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예인 보일러 모듈의 제품 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예인 보일러 모듈의 외형도.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예인 보일러 모듈의 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실시예인 보일러 모듈의 제품 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 실시예인 보일러 모듈의 외형도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보일러 모듈(100)은 재실자가 급탕온도 및 사용조건을 설정 또는 모니터링 할 수 있는 룸 컨트롤러(200)와 연결된다. 구체적으로 보일러 모듈(100)의 구성을 살펴보면, 지역 또는 중앙난방 시스템에서 공급되는 열수(HW:Hot Water)를 공급받는 메인관(110)과, 메인관(110)의 타측에 설치되어 유체의 흐름을 전환시켜주며 모터(114)로 구동되는 삼방향밸브(113)와, 삼방향밸브(113)에 연결되어 난방 부하(300) 측으로 열수를 공급하는 난방 공급관(130)과, 난방 부하(300) 측으로부터 열수가 회수되고 환수관(140)과 연결되는 난방 회수관(131)과, 삼방향밸브(113)에서 급탕열교환기(170)로 열수를 공급하는 열교환 공급관(120)과, 급탕열교환기(170)에서 회수되어 환수관(140)과 연결되는 열교환 회수관(121)과, 열교환 회수관(121)과 난방 회수관(131)과 연결되어 지역 도는 중앙 난방시스템으로 열수가 회수되는 환수관(140)과, 급탕열교환기(170)를 통과하여 시수(CW:Cooling Water)를 열교환하기 위한 시수관(150)과, 시수관(150)에서 분기되어 믹싱을 위한 시수를 공급하는 믹싱관(153)과, 시수관(150) 및 믹싱관(153)으로부터 유입되는 열교환된 시수와 열교환되지 않은 시수를 혼합하기 위한 삼방향 믹싱밸브(154)와, 삼방향 믹싱밸브(154)와 연결되어 열교환된 시수와 열교환되지 않은 시수가 혼합되어 형성된 급탕수를 수전에 공급하기 위한 급탕 공급관(160)으로 구성된다.

메인관(110)에는 초입에 열수와 함께 유입되는 불순물을 제거하기 위한 스트레이너(111)가 먼저 설치된다. 스트레이너(111)를 통해 관내로 불순물이 유입되는 것을 방지한다. 다음으로 메인관(110)으로 유입된 열수의 온도를 측정하기 위한 제3온도센서(112)가 장착되고, 제3온도센서(112)의 후단에 삼방향밸브(113)이 장착된다. 삼방향밸브(113)는 모터에 의해 구동되며, 모터(114)는 제어부(180)에 의해 구동된다.

삼방향밸브(113)의 일방향에 연결되는 난방 공급관(130)은 사용자가 룸 컨트롤러(200)를 이용하여 난방모드를 작동한 경우, 삼방향 밸브(113)의 난방 공급관(130) 측이 개방되어 열수가 난방 공급관(130)으로 공급되고, 난방 공급관(130)은 난방부하(300)와 연결되어 각 방의 난방을 가능하게 한다. 난방 부하(300)에서 회수되는 열수는 난방 회수관(131)을 통해 환수관(140)과 연결된다. 난방 회수관(131)에는 난방회수관 내부의 열수의 온도를 측정하기 위한 제1온도센서(132)가 장착되며, 제1온도센서(132)의 전방에는 난방에 이용된 열수의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(133)가 장착된다.

삼방향밸브(113)의 타방향에 연결되는 열교환공급관(120)은 사용자가 급탕수를 사용하기 위해 밸브(미도시)를 개방한 경우, 삼방향밸브(113)는 제어부(180)에 의해 열교환공급관(120) 측을 개방하게 되며, 열교환공급관(120)은 급탕 열교환기(170)로 열수를 공급한다. 급탕열교환기(170)에서 열수는 시수관(150) 내부에 있는 시수에 열을 전달하게 된다. 열교환이 이루어진 열수는 열교환회수관(121)을 통해 환수관(140)으로 열수를 회수한다.

급탕열교환기(170)를 통과하여 열교환이 이루어지는 시수관(150)은 초입에 먼저 스트레이너(151)가 장착되어, 관내로 유입되는 불순물을 제거한다. 스트레이너(151)의 후단에는 유량센서(152)가 장착된다. 유량센서(152)는 유량유동신호를 제어부(180)에 전달한다. 유량센서(152)는 제어부(180)가 통해 급탕모드로 전환할 수 있도록 하기 위한 구성이다. 즉, 유량유동신호가 제어부(180)에 전달되며, 제어부(180)는 삼방향밸브(113)의 모터를 구동하여 열교환 공급관(120) 측이 개방되도록 하여 시수가 열교환이 이루어지도록 한다. 시수관(150)은 급탕열교환기를 통과하여 열교환이 이루어지며, 시수관(150)에서 분기되는 믹싱관(153)은 열교환되지 않은 시수를 삼방향 믹싱밸브(154)로 보낸다. 삼방향 믹싱밸브(154)에서 열교환된 시수가 유입되도록 믹싱밸브(154)의 일방향에 시수관이 연결되고, 타방향에는 열교환되지 않은 시수가 유급되도록 믹싱관(153)이 연결된다. 믹싱밸브(154)에서는 열교환된 시수와 열교환되지 않은 시수가 서로 혼합되며, 혼합된 급탕수(DHW:Diverting Hot Water)는 믹싱밸브(154)의 다른 쪽 유출구를 통해 급탕 공급관(160)으로 유입된다. 급탕공급관(160)에는 제2온도센서(161)가 장착되어 사용자가 설정하는 온도에 맞춰 급탕수를 공급할 수 있도록 한다. 즉, 제2온도센서(161)의 온도신호를 제어부(180)에 전송하며, 제어부(180)는 모터(155)를 조정하여 믹싱밸브의 열교환된 시수를 공급하는 시수관(150)과 열교환되지 않은 시수를 공급하는 믹싱관(153)의 개구율을 조절하게 되며, 그에 따라 사용자가 원하는 온도의 급탕수를 공급할 수 있게 된다.

제어부(180)는 룸 컨트롤러(200)와 연결되고, 제1온도센서(132), 제2온도센서(161) 및 유량센서(152)의 신호와 룸 컨트롤러(200)에 의한 데이터입력 신호를 연산하여 삼방향 밸브(113)와 믹싱밸브(154)의 모터 구동을 제어하며, 열량계의 신호를 받아 룸 컨트롤러(200)로 데이터를 전송하는 역할을 수행한다.

환수관(140)에는 적산식 열량계(141)와 적산식 열량계(141)의 전방에 정유량 차압밸브(142)가 장착된다. 적산식 열량계(141)는 메인관(110)에 장착되는 제3온도센서(112)의 신호를 받아, 메인관(110)과 환수관(140) 내부의 열수의 온도차와 유량을 측정하여 사용 열량의 검침이 가능하게 한다. 적산식 열량계(141)의 전방에는 세대로 공급되는 열 유량의 적정 공급 조절을 위한 정유량 차압밸브(142)가 장착된다. 정유량 차압밸브(142)는 각 방의 난방을 위해 일정유량 이상으로 공급하지 않도록 유량을 제어하고 부분 난방시 압력의 변화에 따라 꼭 필요한 유량으로 공급되도록 하여 손실되는 에너지를 제어하기 위한 것이다.

룸 컨트롤러(200)는 보일러 모듈(100)의 제어부(180)와 연결되고, 사용자가 급탕온도 및 난방 가동여부와 장비에러, 사용 열량 등을 조절 또는 확인할 수 있는 모니터와 키입력부를 구비하며, 유선 또는 무선형 통신이 가능하다.

이하에서는 본 발명에 따른 보일러 모듈(100) 및 룸 컨트롤러(200)에 의한 제어기능을 설명하기로 한다.

먼저 난방공급 제어를 설명한다. 난방공급 제어는 사용자가 룸 컨트롤러(200)를 이용하여 난방모드로 입력하면, 제어부(180)는 상기 신호를 전달받아 삼방향밸브(113)의 모터를 구동한다. 모터구동에 의해 삼방향밸브(113)의 난방 공급관(130) 측이 개방되고, 난방 공급관으로 열수가 유입되며, 유입된 열수는 난방 부하 측으로 공급되어 각 방의 난방이 가능하게 된다.

다음으로 급탕공급 제어를 설명한다. 급탕공급 제어는 사용자가 급탕수를 공급받기 위해 밸브(미도시) 등을 개방하는 경우, 밸브의 개방에 의해 유량유동신호가 유량센서(152)에 의해 측정되고 제어부(180)에 신호를 전송하게 되며, 제어부(180)는 전송된 신호에 따라 삼방향밸브(113)를 열교환 공급관(120) 측으로 모터를 이용하여 개방하게 된다. 그에 따라 급탕 열교환기(170)에서 열교환이 이루어져 급탕수가 공급된다. 또한 사용자가 룸 컨트롤러(200)를 이용하여 설정온도를 설정하는 경우에는, 급탕 공급관(160)에 설치된 제2온도센서(161)로부터 온도신호를 전달받은 제어부(180)는 센서에서 측정된 온도에 따라 미리 입력된 온도별 계산 테이블의 제어값으로 믹싱밸브(154)의 개구율을 조절하여 사용자가 설정한 온도의 급탕수를 급탕수전에 공급하게 된다.

다음으로 사용자가 다중 열원을 이용하는 경우, 급탕 우선공급 모드와 난방 Limit 제어를 설명한다. 사용자가 동절기 난방을 사용하는 중 필요에 따라 급탕을 사용하게 되면 급탕 우선공급 기능에 따라 삼방향밸브(113)를 급탕 모드로 전환하여 사용자가 설정한 온도로 급탕수를 공급하는 제어를 하고, 그 사용 시간이 길어져서 실내 난방온도가 과도하게 떨어질 경우를 대비한 난방 Limit 제어를 수행한다. 급탕 우선공급모드 및 난방 Limit 제어는 시수관(150)의 유량센서(152), 급탕 공급관(160)의 제2온도센서(161), 실내 룸-콘트롤러(200)의 온도센서(미도시)의 입력 데이터를 제어부에서 받아 연산 계산하여 미리 입력된 제어 로직에 따라 최적 제어를 수행하게 된다. 급탕 우선공급 모드는 시수관(150)에 설치된 유량센서(152)로부터 유량유동신호가 제어부(180)로 전송되면, 제어부(180)는 바로 삼방향밸브(113)를 열교환 공급관(120) 측으로 개방하여 급탕 우선 모드를 수행하고, 난방 Limit제어는 사용자가 급탕을 계속 사용하는 중에 난방운전 실에서 측정된 실내온도센서(미도시)의 값이 급탕 우선 운전 시점으로부터 -1℃떨어지게 되면 Limit 제어를 수행하게 된다. Limit 제어는 실내온도 하강에 따른 난방온도 재 상승을 위해 최소한의 난방수 공급을 실행하는 제어를 말하며 이러한 제어를 실행하기 위하여 제품의 설치시 바닥난방 시스템의 건축적 마감 두께와 마감재의 종류 등이 고려되어야 함으로 초기 제품 설치시에 이러한 설치 환경값을 제어부(180)에 입력하여 좀더 세밀하고 안정된 제어를 수행하도록 함이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정된 것은 아니고, 본 발명의 청구 범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 변형하여 사용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.

100 :보일러 모듈
110 : 메인관 111 : 스트레이너
112 : 제3온도센서 113 : 삼방향밸브
114 : 모터
120 : 열교환 공급관 121 : 열교환 회수관
130 : 난방 공급관 131 : 난방 회수관
132 : 제1온도센서 133 : 체크밸브
140 : 환수관 141 : 적산식 열량계
142 : 정유량 차압밸브
150 : 시수관 151 : 스트레이너
152 : 유량센서 153 : 믹싱관
154 : 믹싱밸브 155 : 모터
160 : 급탕공급관 161 : 제2온도센서
170 : 급탕 열교환기 180 : 제어부
200 : 룸 컨트롤러 300 : 난방 부하

Claims

재실자가 급탕온도 및 사용조건을 설정 또는 모니터링 할 수 있는 룸 컨트롤러와 연결되어 지역 또는 중앙난방 시스템에서 공급되는 온수를 이용하여 세대 내 급탕 및 난방을 하기 위한 보일러 모듈에 있어서,
상기 보일러 모듈은,
지역 또는 중앙난방 시스템에서 공급되는 열수를 공급받는 메인관;
상기 메인관의 타측에 설치되어 유체의 흐름을 전환시켜주며 모터로 구동되는 삼방향밸브;
상기 삼방향밸브에 연결되어 난방 부하 측으로 열수를 공급하는 난방 공급관과, 난방 부하 측으로부터 열수가 회수되는 난방 회수관;
상기 삼방향밸브에 연결되어 급탕 열교환기로 열수가 공급되는 열교환 공급관과, 급탕 열교환기로부터 열교환된 열수가 회수되는 열교환 회수관;
상기 난방 회수관과 상기 열교환 회수관이 연결되어 열수를 지역 또는 중앙난방 시스템으로 회수시키는 환수관;
상기 난방 회수관에 장착되어 온도신호를 전달하는 제1온도센서;
상기 열교환 공급관을 통해 열수가 공급되는 급탕 열교환기;
상기 급탕 열교환기를 통과하면서 상기 열수와 열교환이 이루어지는 시수를 공급하는 시수관;
상기 급탕 열교환기를 통과하기 전에 분기되어 형성되는 믹싱관;
일방향은 상기 급탕 열교환기를 통과한 시수관과 연결되고, 타방향은 상기 믹싱관과 연결되어, 열교환된 시수와 열교환되지 않은 시수가 믹싱되는 모터 구동의 믹싱밸브;
상기 시수관의 후방에 장착되어 유체유동신호를 전달하는 유랑센서;
상기 믹싱밸브에 연결되어 믹싱된 급탕수가 급탕수가 공급되는 급탕공급관;
상기 급탕공급관에 장착되어 온도신호를 전달하는 제2온도센서;
상기 환수관에 장착되어 상기 메인관과 상기 환수관의 온도차와 유량을 측정하여 사용 열량의 검침이 가능한 적산식 열량계;
상기 적산식 열량계의 전방 환수관에 장착되어 세대로 공급되는 열 유량의 적정 공급 조절을 위한 정유량 차압밸브; 및
상기 룸 컨트롤러와 연결되고, 상기 제1온도센서, 제2온도센서 및 유량센서의 신호와 상기 룸 컨트롤러에 의한 데이터입력 신호를 연산하여 상기 삼방향 밸브와 상기 믹싱밸브의 모터 구동을 제어하며, 상기 열량계의 신호를 받아 상기 룸 컨트롤러로 데이터를 전송하는 제어부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 난방 회수관의 소정위치에는 체크밸브가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙 난방용 세대 보일러 모듈.
청구항 1에 있어서
상기 삼방향밸브는, 상기 제어부가 유량센서로부터 유체유동신호를 받는 경우 급탕모드로서 열교환 공급관 측이 개방되어 열수가 공급되고, 상기 제어부가 룸 컨트롤러에 의한 온도조절신호를 받는 경우 난방모드로서 난방 공급관 측이 개방되어 열수가 공급되도록 방향 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈.
청구항 1에 있어서
상기 정유량 차압밸브는, 난방 부하의 변동이 있는 경우 차압변화에 따라 적정 열 유랑으로 제어가능한 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 룸 컨트롤러의 온도조절 신호를 받아 상기 제어부가 상기 삼방향밸브의 난방 공급관 측을 개방하여 난방되는 중 유량센서로부터 신호가 전송되어 급탕 사용 조건이 발생한 경우에는, 상기 제어부는 급탕 우선공급 제어에 의해 상기 삼방향밸브의 열교환 공급관 측을 개방하는 급탕모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈.
청구항 1에 있어서
상기 유량센서의 신호를 받아 상기 삼방향밸브의 열교환 공급관 측이 개방되어 급탕모드로 진행 중 상기 제1온도센서의 온도 신호를 받아 연산 후 난방온도가 일정온도 이하로 떨어진 경우에는, 난방 리미트(Limit) 제어에 의해 상기 삼방향밸브의 난방 공급관 측이 개방되어 난방 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈.
청구항 2에 있어서
유량센서의 유량유동신호에 따른 급탕 모드시 급탕관에 설치된 제2온도센서의 데이터를 받아 연산한 후 상기 룸 컨트롤러를 통해 사용자가 설정한 온도로 시수와 열교환수가 믹싱되도록, 상기 제어부는 상기 믹싱밸브의 모터를 구동하여 시수관과 믹싱관의 개구율을 조정하여 사용자 설정온도로 급탕수가 공급되도록 자동제어하는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈.
청구항 1에 있어서
상기 메인관에는 제3온도센서가 더 장착되고,
상기 적산식 열량계는 상기 메인관의 제3온도센서의 정보를 받아 메인관과 환수관의 온도차와 환수측 유량을 측정하여 사용열량을 계측하고, 계측된 데이터는 제어부로 전송되고, 제어부는 전송된 데이터를 룸 컨트롤러로 재전송하여 사용자 룸 컨트롤러에서 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈
청구항 1에 있어서
상기 룸 컨트롤러는, 급탕수의 온도설정 기능, 난방가동선택 기능 및 소비열량 확인 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 연소부가 없는 지역 또는 중앙난방용 세대 보일러 모듈.