KR101542084B1 - 난방 시스템 - Google Patents

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KR101542084B1
KR101542084B1 KR1020130100209A KR20130100209A KR101542084B1 KR 101542084 B1 KR101542084 B1 KR 101542084B1 KR 1020130100209 A KR1020130100209 A KR 1020130100209A KR 20130100209 A KR20130100209 A KR 20130100209A KR 101542084 B1 KR101542084 B1 KR 101542084B1
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가쓰야 오시마
야스히라 하야시
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린나이가부시기가이샤
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Abstract

(과제)
본 발명은, 열매로부터의 방열에 의하여 난방하는 난방단말과의 사이에서 열매를 순환시키는 난방 시스템에 있어서, 사용자를 번거롭게 하지 않고 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 적절하게 조정할 수 있는 기술을 제공한다.
(해결수단)
본 명세서는 난방 시스템을 개시한다. 그 난방 시스템은, 열매로부터의 방열에 의하여 난방하는 난방단말과의 사이에서 열매를 순환시킨다. 그 난방 시스템은, 사용자의 조작에 따라 난방설정온도를 설정하는 온도설정수단과, 난방설정온도와 보정값에 의거하여 난방제어온도를 결정하는 온도결정수단과, 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 난방제어온도로 조정하는 온도조정수단과, 난방단말로부터의 열매의 복귀온도를 난방복귀온도로서 검출하는 온도검출수단을 구비하고 있다. 그 난방 시스템에서는, 온도결정수단이, 난방설정온도가 변화되지 않는 경우에 난방복귀온도가 높은 만큼 난방제어온도가 낮아지게 되도록 난방복귀온도에 의거하여 보정값을 증감한다.

Description

난방 시스템{HEATING SYSTEM}
본 발명은, 난방 시스템에 관한 것이다.
열매(熱媒)로부터의 방열(放熱)에 의하여 난방하는 난방단말(暖房端末)과의 사이에서 열매를 순환시키는 난방 시스템이, 예를 들면 특허문헌1에 개시되어 있다. 이러한 종류의 난방 시스템은, 사용자(user)의 조작에 따라 난방설정온도를 설정하는 온도설정수단(溫度設定手段)과, 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 난방설정온도로 조정하는 온도조정수단(溫度調整手段)을 구비하고 있다.
일본국 공개특허 특개2012-92997호 공보
외기온도(外氣溫度)의 변동 등에 의하여 난방단말에 있어서의 열매의 방열량에 변화가 생기는 경우에 쾌적한 난방을 제공하기 위해서는, 그에 따라 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 조정하는 것이 바람직하다. 종래기술의 난방 시스템에서는, 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 조정하기 위해서는, 난방설정온도를 변경하는 조작을 사용자가 스스로 할 필요가 있다. 그러나 난방설정온도를 매번 변경하는 것은, 사용자에게는 번거로운 작업으로 난방 시스템의 편리성을 손상시켜 버린다. 사용자를 번거롭게 하지 않고 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 적절하게 조정할 수 있는 기술이 기대되고 있다.
본 명세서는 상기의 과제를 해결하는 기술을 제공한다. 본 명세서에서는, 열매로부터의 방열에 의하여 난방하는 난방단말과의 사이에서 열매를 순환시키는 난방 시스템에 있어서, 사용자를 번거롭게 하지 않고 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 적절하게 조정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 명세서는 난방 시스템을 개시한다. 이 난방 시스템은, 열매(熱媒)로부터의 방열(放熱)에 의하여 난방(暖房)하는 난방단말(暖房端末)과의 사이에서 열매를 순환시킨다. 이 난방 시스템은, 사용자(user)의 조작에 따라 난방설정온도를 설정하는 온도설정수단(溫度設定手段)과, 난방설정온도와 보정값에 의거하여 난방제어온도를 결정하는 온도결정수단(溫度決定手段)과, 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 난방제어온도로 조정하는 온도조정수단(溫度調整手段)과, 난방단말로부터의 열매의 복귀온도를 난방복귀온도로서 검출하는 온도검출수단(溫度檢出手段)을 구비하고 있다. 이 난방 시스템에서는, 온도결정수단이, 난방설정온도가 변화되지 않는 경우에 난방복귀온도가 높은 만큼 난방제어온도가 낮아지게 되도록 보정값을 증감한다.
상기의 난방 시스템에서는, 난방단말로부터의 열매의 복귀온도에 따라 보정값을 증감하여 난방제어온도를 조정한다. 예를 들면 외기온도가 저하하면, 난방단말에서의 방열량이 증가하여 난방단말로부터의 열매의 복귀온도는 저하한다. 이러한 경우에 상기의 난방 시스템에서는, 보정값의 증가에 의하여 난방제어온도를 상승시켜서 난방단말로 공급하는 열량을 증가시킨다. 반대로 외기온도가 상승하면, 난방단말에서의 방열량이 저하하여 난방단말로부터의 열매의 복귀온도는 상승한다. 이러한 경우에 상기의 난방 시스템에서는, 보정값의 감소에 의하여 난방제어온도를 저하시켜서 난방단말로 공급하는 열량을 감소시킨다. 상기의 난방 시스템에 의하면, 사용자가 난방설정온도를 변경하지 않더라도 난방단말에 대한 열매의 공급온도가 조정된다. 사용자를 번거롭게 하지 않고 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 적절하게 조정할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도결정수단이 제한된 범위 내에서 보정값을 증감하도록 구성할 수 있다.
사용자의 체감에는 개인차가 있어, 같은 외기온도에서 같은 방열량으로 난방을 하더라도, 덥다고 느끼는 사용자도 있고 춥다고 느끼는 사용자도 있다. 덥다고 느끼는 사용자는 난방설정온도를 내림으로써 난방단말에 있어서의 방열량을 내리고, 춥다고 느끼는 사용자는 난방설정온도를 올림으로써 난방단말에 있어서의 방열량을 올린다. 만약 상기의 난방 시스템에 있어서, 보정값의 범위에 제한을 설정하지 않으면, 사용자에 의한 난방설정온도의 변경을 부정하는 것과 같은 보정값이 실현될 우려가 있어, 사용자가 요구하고 있는 쾌적한 난방을 실현할 수 없게 되어 버린다. 상기의 난방 시스템에 의하면, 보정값의 범위에 제한을 설정함으로써 난방제어온도가 난방설정온도로부터 크게 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 사용자가 난방설정온도를 변경하였을 경우에, 그것에 추종하도록 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 변경할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도결정수단이 난방복귀온도의 시간에 관한 이동평균값에 의거하여 보정값을 증감하도록 구성할 수 있다.
난방단말에 있어서의 방열량은 일시적으로 증감하지만, 이러한 일시적인 증감에 대해서는 난방제어온도를 변경하지 않는 것이 바람직하다. 상기한 난방 시스템에 의하면, 난방단말에 있어서의 방열량의 일시적인 증감의 영향을 배제할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도조정수단이, 자연환경으로부터 흡열(吸熱)하여 열매를 가열하는 히트펌프(heat pump)와, 히트펌프에 의하여 가열되고 나서 난방단말로 보내지는 열매와 히트펌프에 의하여 가열되지 않고 난방단말로 보내지는 열매의 유량비(流量比)를 조정할 수 있는 혼합기(混合器)를 구비하도록 구성할 수 있다.
상기의 난방 시스템에서는, 에너지 효율이 높은 히트펌프에 의하여 가열한 열매를 난방단말에 공급하여 난방을 할 수 있다. 또한 상기의 난방 시스템에서는, 히트펌프의 가열능력과, 혼합기에 있어서의 유량비를 조정함으로써 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 난방제어온도로 적절하게 조정할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도조정수단이 연료의 연소에 의하여 열매를 가열하는 보조열원기(補助熱源機)를 더 구비하도록 구성할 수 있다.
상기의 난방 시스템에 의하면, 난방단말에서 필요한 방열량을 히트펌프의 가열량만으로는 조달할 수 없는 경우에도, 보조열원기에 의하여 부족되는 가열량을 보충할 수 있다.
본 명세서는, 별도의 난방 시스템도 개시한다. 이 난방 시스템은, 열매로부터의 방열에 의하여 난방하는 난방단말과의 사이에서 열매를 순환시킨다. 이 난방 시스템은, 사용자의 조작에 따라 난방설정온도를 설정하는 온도설정수단과, 난방설정온도와 보정값에 의거하여 난방제어온도를 결정하는 온도결정수단과, 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 난방제어온도로 조정하는 온도조정수단과, 온도조정수단에 있어서의 열매에 대한 가열량을 열매가열량으로서 검출하는 가열량 검출수단(加熱量 檢出手段)을 구비하고 있다. 이 난방 시스템에서는, 온도결정수단이, 난방설정온도가 변화되지 않는 경우에 열매가열량이 높은 만큼 난방제어온도가 높아지게 되도록 보정값을 증감한다.
상기의 난방 시스템에서는, 온도조정수단에 있어서의 열매에 대한 가열량에 따라 보정값을 증감하여 난방제어온도를 조정한다. 예를 들면 외기온도가 저하하면, 난방단말에서의 방열량이 증가하여 난방단말로부터의 열매의 복귀온도가 저하됨으로써 난방제어온도까지 열매를 가열하기 위한 가열량이 증가한다. 이러한 경우에 상기의 난방 시스템에서는, 보정값의 증가에 의하여 난방제어온도를 상승시켜서 난방단말로 공급하는 열량을 증가시킨다. 반대로 외기온도가 상승하면, 난방단말에서의 방열량이 저하하여 난방단말로부터의 열매의 복귀온도가 상승함으로써 난방제어온도까지 열매를 가열하기 위한 가열량이 감소한다. 이러한 경우에 상기의 난방 시스템에서는, 보정값의 감소에 의하여 난방제어온도를 저하시켜서 난방단말로 공급하는 열량을 감소시킨다. 상기의 난방 시스템에 의하면, 사용자가 난방설정온도를 변경하지 않더라도 난방단말로 공급되는 열매의 온도가 적절하게 조정된다. 사용자를 번거롭게 하지 않고 난방단말에 대한 열매의 공급온도가 조정된다. 사용자를 번거롭게 하지 않고 난방단말에 대한 열매의 공급온도를 적절하게 조정할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도결정수단이 제한된 범위 내에서 보정값을 증감하도록 구성할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도결정수단이 열매가열량의 시간에 관한 이동평균값에 의거하여 보정값을 증감하도록 구성할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도조정수단이, 자연환경으로부터 흡열하여 열매를 가열하는 히트펌프와, 히트펌프에 의하여 가열되고 나서 난방단말로 보내지는 열매와 히트펌프에 의하여 가열되지 않고 난방단말로 보내지는 열매의 유량비를 조정할 수 있는 혼합기를 구비하도록 구성할 수 있다.
상기의 난방 시스템은, 온도조정수단이 연료의 연소에 의하여 열매를 가열하는 보조열원기를 더 구비하도록 구성할 수 있다.
도1은, 실시예1, 2의 급탕난방 시스템(10, 100)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도2는, 실시예1, 2의 급탕난방 시스템(10, 100)에 있어서, 히트펌프유닛(20)을 운전하면서 난방을 할 때의 열매의 흐름을 설명하는 도면이다.
도3은, 실시예1, 2의 급탕난방 시스템(10, 100)에 있어서, 탱크(30)의 열매가 충분하게 가열되어 있어, 히트펌프유닛(20)을 운전하지 않고 난방을 할 때의 열매의 흐름을 설명하는 도면이다.
도4는, 실시예1, 2의 급탕난방 시스템(10, 100)에 있어서, 탱크(30)의 열매의 가열이 부족하게 되어 있어, 버너(86)를 연소시키면서 난방을 할 때의 열매의 흐름을 설명하는 도면이다.
도5는, 실시예1의 급탕난방 시스템(10)에 있어서의 난방제어온도(Ts)의 결정처리를 설명하는 플로우 차트이다.
도6은, 실시예1의 급탕난방 시스템(10)에 있어서의 난방복귀온도(Tr)와 보정값(δ)의 관계를 나타내는 도면이다.
도7은, 실시예2의 급탕난방 시스템(100)에 있어서의 난방제어온도(Ts)의 결정처리를 설명하는 플로우 차트이다.
본 발명의 1실시형태에서는, 난방용의 열매(熱媒)에 물 또는 부동액을 사용할 수 있다.
본 발명의 1실시형태에서는, 가연성 가스 등의 연료를 연소하는 연소장치를 보조열원기(補助熱源機)에 채용할 수 있다.
(실시예1)
도1은, 실시예1의 급탕난방 시스템(給湯暖房 system)(10)을 나타내고 있다. 도1에 나타내는 바와 같이 급탕난방 시스템(10)은, 히트펌프유닛(heat pump unit)(20)과, 탱크유닛(tank unit)(28)과, 급탕난방유닛(80)과, 난방단말(暖房端末)(90)을 구비하고 있다.
히트펌프유닛(20)은, 대기로부터 흡열(吸熱)하여 탱크유닛(28)으로부터 보내지는 열매를 가열하는 히트펌프이다. 히트펌프유닛(20)은, 도면에 나타내는 것은 생략하였지만 압축기, 방열기, 팽창밸브, 증발기와, 이들을 순차적으로 접속하는 냉매순환경로를 구비하고 있다. 이 이외에, 증발기로 송풍(送風)하는 팬이나 이것을 구동하는 모터 등도 설치되어 있다. 냉매순환경로 내에는, 냉매인 이산화탄소가 충전되어 있다. 히트펌프유닛(20)의 상세에 대해서는 공지된 것과 동일하기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다. 또한 히트펌프유닛(20)에는, 히트펌프유닛(20)과 탱크유닛(28)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환펌프(循環pump)(22)가 설치되어 있다. 순환펌프(22)를 포함하는 히트펌프유닛(20)의 구성기기의 동작은 컨트롤러(controller)(21)에 의하여 제어된다. 또한 히트펌프유닛(20)에는, 외기온도를 검출하는 외기온도 써미스터(外氣溫度 thermistor)(26)가 설치되어 있다. 외기온도 써미스터(26)는 컨트롤러(21)에 접속되어 있다.
탱크유닛(28)은 열매를 저장하는 탱크(30)를 구비하고 있다. 본 실시예의 열매는 부동액이다. 본 실시예의 탱크(30)는, 일례이지만 30리터의 용량을 구비하고 있다. 탱크(30)에는, 높이방향을 따라 복수의 탱크 써미스터(tank thermistor)(42a, 42b, 42c)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 탱크 써미스터(42a)는 탱크(30)의 상부(예를 들면 탱크(30)의 정상부로부터 10리터의 위치)에 설치되어 있고, 탱크 써미스터(42b)는 탱크(30)의 중간부(예를 들면 탱크(30)의 정상부로부터 15리터의 위치)에 설치되어 있고, 탱크 써미스터(42c)는 탱크(30)의 하부(예를 들면 탱크(30)의 정상부로부터 20리터의 위치)에 설치되어 있다. 탱크 써미스터(42a, 42b, 42c)는 컨트롤러(54)에 접속되어 있다. 컨트롤러(54)는, 탱크 써미스터(42a, 42b, 42c)에 의하여 검출된 온도로부터 탱크(30)에 저장된 열량을 파악할 수 있다. 또 탱크(30) 내의 열매의 온도를 검출하는 써미스터는, 상기의 3개에 한정되는 것이 아니라 4개 이상 설치되어 있어도 좋고, 탱크(30)의 상부와 하부에 2개 설치되어 있어도 좋다.
탱크(30)는, 축열용 왕로(蓄熱用 往路)(34)와 축열용 귀로(蓄熱用 歸路)(32)를 통하여 히트펌프유닛(20)에 접속되어 있다. 축열용 왕로(34)는, 탱크(30)로부터 히트펌프유닛(20)으로 열매를 보내는 관로(管路)이며, 탱크(30)의 바닥부에 접속되어 있다. 축열용 귀로(32)는, 히트펌프유닛(20)으로부터 탱크(30)로 열매를 되돌리는 관로이며, 탱크(30)의 정상부에 접속되어 있다. 축열용 왕로(34)와 축열용 귀로(32)는, 히트펌프유닛(20)과 탱크(30)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환경로를 구성하고 있다. 당해 순환경로에는, 상기한 순환펌프(22)가 설치되어 있다. 본 실시예의 순환펌프(22)는 히트펌프유닛(20)에 내장되어 있지만, 순환펌프(22)의 위치는 특별하게 한정되지 않는다. 순환펌프(22)는, 탱크유닛(28) 내의 축열용 왕로(34)에 설치되어 있어도 좋고, 탱크유닛(28) 내의 축열용 귀로(32)에 설치되어 있어도 좋다.
축열용 왕로(34)에는, 수동밸브(24)와 축열왕로 써미스터(蓄熱往路 thermistor)(44)가 설치되어 있다. 마찬가지로 축열용 귀로(32)에도 수동밸브(24)와 축열귀로 써미스터(蓄熱歸路 thermistor)(46)가 설치되어 있다. 축열왕로 써미스터(44)와 축열귀로 써미스터(46)는 컨트롤러(controller)(54)에 접속되어 있다. 컨트롤러(54)는, 축열왕로 써미스터(44)에 의한 검출온도로부터 히트펌프유닛(20)에 의한 가열 전의 열매의 온도를 파악하고, 축열귀로 써미스터(46)에 의한 검출온도로부터 히트펌프유닛(20)에 의한 가열 후의 열매의 온도를 파악할 수 있다.
난방단말(90)은 열매를 방열(放熱)시켜서 난방을 한다. 난방단말(90)은, 예를 들면 패널 히터(panel heater), 패널 라디에이터(panel radiator), 바닥난방, 팬 컨벡터(fan convector), 온수식 룸에어콘이다. 난방단말(90)은, 난방용 왕로(56)와 난방용 귀로(60)를 통하여 탱크(30)에 접속되어 있다. 난방용 왕로(56)는, 탱크(30)로부터 난방단말(90)로 열매를 보내는 관로이며, 탱크(30)의 정상부에 접속되어 있다. 난방용 귀로(60)는, 난방단말(90)로부터 탱크(30)로 열매를 되돌리는 관로이며, 탱크(30)의 바닥부에 접속되어 있다. 난방용 왕로(56)와 난방용 귀로(60)는, 탱크(30)와 난방단말(90)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환경로를 구성하고 있다.
난방용 왕로(56)에는 팽창탱크(膨脹tank)(70)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 열매가 순환하는 회로가 밀폐회로로 되어 있기 때문에, 열매의 열팽창을 흡수하기 위하여 팽창탱크(70)가 준비되어 있다. 또 팽창탱크(70)를 접속하는 위치는, 난방용 왕로(56)에 한정되지 않고 예를 들면 난방용 귀로(60) 등에 접속하여도 좋다.
난방용 왕로(56)는 급탕난방유닛(80)을 경유하여 난방단말(90)에 접속되어 있다. 급탕난방유닛(80)은 연소식의 열원기(熱源機)이며, 가연성 가스를 연소시키는 2개의 버너(bunner)(84, 86)를 구비한다. 일방(一方)의 버너(84)는 급탕용의 것이며, 급탕관로(給湯管路)(82)를 흐르는 상수(上水)를 가열한다. 타방(他方)의 버너(86)는 난방용의 것이며, 필요에 따라 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매를 가열한다. 또한 급탕난방유닛(80)은 컨트롤러(88)를 구비하고 있다. 급탕난방유닛(80)에는, 난방단말(90)과 탱크유닛(28)의 사이에서 열매를 순환시키는 순환펌프(87)가 설치되어 있다. 또 순환펌프(87)를 설치하는 위치는, 급탕난방유닛(80)에 한정되지 않으며 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들면 순환펌프(87)는, 탱크유닛(28) 내의 난방용 왕로(56)에 설치하여도 좋고, 탱크유닛(28) 내의 난방용 귀로(60)에 설치하여도 좋다. 또한 난방용 왕로(56)의 버너(86)보다 하류에는, 버너출구 써미스터(bunner出口 thermistor)(89)가 설치되어 있다. 버너출구 써미스터(89)는 컨트롤러(88)에 접속되어 있다. 이 구성에 의하면, 난방용 왕로(56)를 통하여 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도가 지나치게 낮을 때에는, 버너(86)에 의하여 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매를 가열함으로써 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를 상승시킬 수 있다.
난방용 왕로(56)와 난방용 귀로(60)의 사이는 바이패스 경로(bypass 經路)(64)를 통하여 접속되어 있다. 이에 따라 난방용 귀로(60)를 흐르는 열매의 일부 또는 전부를, 탱크(30)를 경유하지 않고 난방용 왕로(56)로 보낼 수 있도록 구성되어 있다. 또한 난방용 귀로(60)와 바이패스 경로(64)의 분기위치에는 혼합밸브(混合valve)(66)가 설치되어 있어, 난방용 귀로(60)로부터 바이패스 경로(64)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량과, 난방용 귀로(60)로부터 탱크(30)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량의 비율을 조정할 수 있도록 되어 있다. 혼합밸브(66)는 컨트롤러(54)에 접속되어 있어, 그 동작은 컨트롤러(54)에 의하여 제어된다. 이 구성에 의하면, 난방용 왕로(56)를 통하여 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도가 지나치게 높을 때에는, 난방용 귀로(60)를 흐르는 방열 후의 열매를, 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매에 합류시킴으로써 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를 저하시킬 수 있다. 또 혼합밸브(66)를 설치하는 위치는, 난방용 귀로(60)와 바이패스 경로(64)의 분기부에 한정되지 않으며 예를 들면 난방용 왕로(56)와 바이패스 경로(64)의 합류부에 설치하여도 좋다.
난방용 왕로(56)에는, 제1난방왕로 써미스터(48), 제2난방왕로 써미스터(58)가 설치되어 있다. 제1난방왕로 써미스터(48)는, 바이패스 경로(64)가 난방용 왕로(56)에 합류하는 합류점보다 상류측에 설치되어 있어, 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 온도를 검출한다. 제2난방왕로 써미스터(58)는, 바이패스 경로(64)가 난방용 왕로(56)에 합류하는 합류점보다 하류측에 설치되어 있어, 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매와 바이패스 경로(64)로부터 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매가 혼합된 후의 온도를 검출한다. 난방용 귀로(60)에는, 난방귀로 써미스터(62)가 설치되어 있다. 난방귀로 써미스터(62)는 난방용 귀로(60)를 흐르는 열매의 온도를 검출한다. 제1난방왕로 써미스터(48), 제2난방왕로 써미스터(58) 및 난방귀로 써미스터(62)는 컨트롤러(54)에 접속되어 있다. 컨트롤러(54)는, 제1난방왕로 써미스터(48), 제2난방왕로 써미스터(58) 및 난방귀로 써미스터(62)의 검출온도에 의거하여 혼합밸브(66)의 동작을 제어함으로써 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를 원하는 온도로 조정할 수 있다.
컨트롤러(88)에는 리모콘(92)이 접속되어 있다. 리모콘(92)을 조작함으로써 사용자는 급탕설정온도 및 난방설정온도의 설정을 하거나 난방운전의 시작을 지시하거나 할 수 있다.
도2는, 히트펌프유닛(20)을 운전하면서 난방을 할 때의 열매의 흐름을 나타내고 있다. 도2에 나타내는 바와 같이 난방단말(90)에는, 탱크(30)의 상부로부터 난방용 왕로(56)로 흐르는 고온의 열매가 보내진다. 난방용 왕로(56)를 흐르는 고온의 열매는, 혼합밸브(66)의 제어에 의하여 바이패스 경로(64)로부터 보내지는 열매와 혼합되어 원하는 온도로 조정된다. 난방단말(90)로 보내진 열매는, 난방단말(90)에서 방열된 후에 난방용 귀로(60)를 통하여 탱크(30)의 하부로 되돌려진다. 한편 히트펌프유닛(20)에는, 탱크(30)의 하부로부터 축열용 왕로(34)를 통하여 저온의 열매가 보내진다. 히트펌프유닛(20)으로 보내진 저온의 열매는, 히트펌프유닛(20)에서 가열된 후에 축열용 귀로(32)를 통하여 탱크(30)의 상부로 되돌려진다.
도3은, 난방단말(90)로 공급하는 열매의 난방제어온도에 대하여, 탱크(30)의 열매가 히트펌프유닛(20)에 의하여 충분히 가열되어 있어 히트펌프유닛(20)을 운전하지 않고 난방을 할 때의 열매의 흐름을 나타내고 있다. 이 경우에는, 혼합밸브(66)를 제어하여 난방용 귀로(60)로부터 바이패스 경로(64)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량을 증가시켜서, 난방용 귀로(60)로부터 탱크(30)를 통하여 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 유량을 감소시킨다. 이에 따라 난방용 왕로(56)로부터 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를 원하는 온도로 조정할 수 있다.
도4는, 난방단말(90)로 공급하는 열매의 난방제어온도에 대하여, 탱크(30)의 열매의 히트펌프유닛(20)에 의한 가열이 부족하게 되어 있어 탱크(30)로부터 난방용 왕로(56)로 보내지는 열매의 온도가 낮은 경우의 열매의 흐름을 나타내고 있다. 이 경우에는, 버너(86)에 의하여 난방용 왕로(56)를 흐르는 열매를 가열한다. 버너(86)에 있어서의 가열량을 조정함으로써 난방용 왕로(56)로부터 난방단말(90)로 보내지는 열매의 온도를 원하는 온도로 신속하게 조정할 수 있다.
본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 리모콘(92)을 통하여 난방단말(90)에 의한 난방운전의 시작이 지시되면, 도5에 나타내는 난방제어온도(Ts)의 결정처리를 한다.
스텝S502에서는, 컨트롤러(88)가 리모콘(92)으로부터 난방설정온도(To)를 취득한다.
스텝S504에서는, 컨트롤러(88)가 보정값(δ)을 0℃로 설정한다.
스텝S506에서는, 컨트롤러(88)가 난방제어온도(Ts)를 결정한다. 난방제어온도(Ts)는, 난방설정온도(To)에 보정값(δ)을 가산한 값으로서 산출된다. 이 이후에 난방단말(90)에는 난방제어온도(Ts)로 온도조정된 열매가 공급되어, 난방단말(90)에 의한 난방이 이루어진다.
스텝S508에서는, 컨트롤러(88)가 난방복귀온도(Tr)를 검출한다. 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 난방귀로 써미스터(62)의 검출값의 소정 시간폭(예를 들면 1시간)에서의 이동평균값을 난방복귀온도(Tr)로서 산출한다.
스텝S510에서는, 컨트롤러(88)가, 난방제어온도(Ts)가 하한온도(예를 들면 40℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 난방제어온도(Ts)가 하한온도에 도달하고 있는 경우(스텝S510에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 감소시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S520으로 진행한다. 난방제어온도(Ts)가 하한온도에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S510에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S512로 진행한다.
스텝S512에서는, 컨트롤러(88)가, 보정값(δ)이 하한보정값(예를 들면 -10℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 보정값(δ)이 하한보정값에 도달하고 있는 경우(스텝S512에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 감소시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S520으로 진행한다. 보정값(δ)이 하한보정값에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S512에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S514로 진행한다.
스텝S514에서는, 컨트롤러(88)가 상측절환온도(Tβ)를 취득한다. 컨트롤러(88)에는, 난방설정온도(To)와 보정값(δ)의 조합에 대한 상측절환온도(Tβ)의 값이 참조표로서 미리 기억되어 있다. 컨트롤러(88)는, 현재의 난방설정온도(To)와 현재의 보정값(δ)에 의거하여 참조표를 사용하여 상측절환온도(Tβ)를 특정한다.
스텝S516에서는, 컨트롤러(88)가, 난방복귀온도(Tr)가 상측절환온도(Tβ) 이상인가 아닌가를 판단한다. 난방복귀온도(Tr)가 상측절환온도(Tβ) 이상인 경우(스텝S516에서 YES의 경우)에는, 처리는 스텝S518로 진행한다. 난방복귀온도(Tr)가 상측절환온도(Tβ)에 도달하지 않은 경우(스텝S516에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S520으로 진행한다.
스텝S518에서는, 컨트롤러(88)가 보정값(δ)을 소정 온도폭(예를 들면 -5℃)만큼 감소시킨다. 스텝S518의 후에 처리는 스텝S506으로 되돌아간다.
스텝S520에서는, 컨트롤러(88)가, 난방제어온도(Ts)가 상한온도(예를 들면 70℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 난방제어온도(Ts)가 상한온도에 도달하고 있는 경우(스텝S520에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 증가시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S506으로 되돌아간다. 난방제어온도(Ts)가 상한온도에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S520에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S522로 진행한다.
스텝S522에서는, 컨트롤러(88)가, 보정값(δ)이 상한보정값(예를 들면 +10℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 보정값(δ)이 상한보정값에 도달하고 있는 경우(스텝S522에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 증가시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S506으로 되돌아간다. 보정값(δ)이 상한보정값에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S522에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S524로 진행한다.
스텝S524에서는, 컨트롤러(88)가 하측절환온도(Tα)를 특정한다. 컨트롤러(88)에는, 난방설정온도(To)와 보정값(δ)의 조합에 대한 하측절환온도(Tα)의 값이 참조표로서 미리 기억되어 있다. 컨트롤러(88)는, 현재의 난방설정온도(To)와 현재의 보정값(δ)에 의거하여 참조표를 사용하여 하측절환온도(Tα)를 특정한다.
스텝S526에서는, 컨트롤러(88)가, 난방복귀온도(Tr)가 하측절환온도(Tα)를 하회하는가 아닌가를 판단한다. 난방복귀온도(Tr)가 하측절환온도(Tα)를 하회하는 경우(스텝S526에서 YES의 경우)에는, 처리는 스텝S528로 진행한다. 난방복귀온도(Tr)가 하측절환온도(Tα) 이상인 경우(스텝S526에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S506으로 되돌아간다.
스텝S528에서는, 보정값(δ)을 소정 온도폭(예를 들면 +5℃)만큼 증가시킨다. 스텝S528의 후에 처리는 스텝S506으로 되돌아간다.
도6에, 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에 있어서의 난방복귀온도(Tr)와 보정값(δ)의 관계를 나타내고 있다. 난방복귀온도(Tr)가 하측절환온도(Tα)와 상측절환온도(Tβ)의 사이에 있는 경우에는, 현재의 보정값(δ)이 그대로 유지된다. 난방복귀온도(Tr)가 상측절환온도(Tβ) 이상이 되면, 보정값(δ)은 소정 온도폭(도6의 예에서는 5℃)만큼 감소한다. 난방복귀온도(Tr)가 하측절환온도(Tα)를 하회하면, 보정값(δ)은 소정 온도폭(도6의 예에서는 5℃)만큼 증가한다. 보정값(δ)이 변화되면, 하측절환온도(Tα)와 상측절환온도(Tβ)도 이에 따라 변화한다. 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 이와 같이 보정값(δ)을 변화시켜 감으로써 난방제어온도(Ts)를 자동으로 조정할 수 있다. 사용자를 번거롭게 하지 않고 쾌적한 난방을 제공할 수 있다.
본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 보정값(δ)의 범위를 상한보정값과 하한보정값의 사이에서 제한하고 있다. 이에 따라 난방제어온도(Ts)가 난방설정온도(To)로부터 크게 벗어나는 것을 방지하고 있다. 만약 보정값(δ)의 범위에 제한을 설정하지 않은 경우에, 사용자가 덥다고 느껴서 난방설정온도(To)를 내린 것에도 불구하고 난방제어온도(Ts)가 내려가지 않거나, 사용자가 춥다고 느껴서 난방설정온도(To)를 올린 것에도 불구하고 난방제어온도(Ts)가 올라가지 않거나 하는 사태가 발생할 수 있다. 이에 대하여 본 실시예의 급탕난방 시스템(10)에서는, 보정값(δ)의 범위에 제한을 설정함으로써 사용자가 난방설정온도(To)를 수동으로 변경하였을 경우에, 난방제어온도(Ts)를 추종하여 변화시킬 수 있다.
또 하측절환온도(Tα) 및 상측절환온도(Tβ)는, 난방단말(90)과의 사이에서 순환하는 열매의 유량에 따라 변화시킬 수도 있다. 예를 들면 컨트롤러(88)에, 하측절환온도(Tα)를 특정하는 참조표와 상측절환온도(Tβ)를 특정하는 참조표를 열매의 순환유량별로 별개로 기억시켜 두고, 열매의 순환유량에 따라 어느 참조표를 사용할지를 선택하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우에 사용하는 참조표의 선택은, 급탕난방 시스템(10)을 가옥에 설치할 때에 작업자가 택트 스위치 등에 의하여 하는 구성으로 하여도 좋고, 컨트롤러(88)가 순환펌프(87)의 회전수로부터 열매의 순환유량을 추정하여 대응하는 참조표를 선택하는 구성으로 하여도 좋다.
또 상기한 실시예에서는, 난방복귀온도(Tr)와 하측절환온도(Tα) 혹은 난방복귀온도(Tr)와 상측절환온도(Tβ)를 비교한 결과에 따라 보정값(δ)을 증감하는 구성에 대하여 설명하였지만, 또 다른 절환조건을 사용하여 보정값(δ)을 증감하도록 구성할 수도 있다. 이러한 구성으로 함으로써 난방제어온도(Ts)의 섬세한 조정이 가능하게 된다.
(실시예2)
본 실시예의 급탕난방 시스템(100)은, 도1에 나타내는 실시예1의 급탕난방 시스템(10)과 동일한 구성을 구비하고 있으며, 난방제어온도(Tr)의 결정방법만이 다르다.
본 실시예의 급탕난방 시스템(100)에서는, 리모콘(92)을 통하여 난방단말(90)에 의한 난방운전의 시작이 지시되면, 도7에 나타내는 난방제어온도(Ts)의 결정처리를 한다.
스텝S702에서는, 컨트롤러(88)가 리모콘(92)으로부터 난방설정온도(To)를 취득한다.
스텝S704에서는, 컨트롤러(88)가 보정값(δ)을 0℃로 설정한다.
스텝S706에서는, 컨트롤러(88)가 난방제어온도(Ts)를 결정한다. 난방제어온도(Ts)는, 난방설정온도(To)에 보정값(δ)을 가산한 값으로서 산출된다. 이 이후에 난방단말(90)에는, 난방제어온도(Ts)로 온도가 조정된 열매가 공급되어 난방단말(90)에 의한 난방이 이루어진다.
스텝S708에서는, 컨트롤러(88)가 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량(이하에서는 HP가열량이라고 한다)을 검출한다. HP가열량은, 예를 들면 히트펌프유닛(20)에 있어서의 가열량과, 히트펌프유닛(20)의 압축기의 회전수와, 외기온도 써미스터(26)의 검출온도와, 축열귀로 써미스터(46)의 검출온도의 관계를 미리 시험 등에 의하여 취득하여 두고, 스텝S708에서 히트펌프유닛(20)의 압축기의 회전수와, 외기온도 써미스터(26)의 검출온도와, 축열귀로 써미스터(46)의 검출온도에 의거하여 특정하여도 좋다. 또는 HP가열량은, 축열왕로 써미스터(44)의 검출온도와, 축열귀로 써미스터(46)의 검출온도와, 순환펌프(22)의 회전수로부터 산출하여도 좋다. 본 실시예의 급탕난방 시스템(100)에서는, 상기한 바와 같이 취득되는 HP가열량의 소정 시간폭(예를 들면 1시간)에서의 이동평균값을 HP가열량(Qr)으로서 산출한다.
스텝S710에서는, 컨트롤러(88)가, 난방제어온도(Ts)가 상한온도(예를 들면 70℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 난방제어온도(Ts)가 상한온도에 도달하고 있는 경우(스텝S710에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 증가시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S720으로 진행한다. 난방제어온도(Ts)가 상한온도에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S710에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S712로 진행한다.
스텝S712에서는, 컨트롤러(88)가, 보정값(δ)이 상한보정값(예를 들면 +10℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 보정값(δ)이 상한보정값에 도달하고 있는 경우(스텝S712에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 증가시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S720으로 진행한다. 보정값(δ)이 상한보정값에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S712에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S714로 진행한다.
스텝S714에서는, 컨트롤러(88)가 상측절환 가열량(Qβ)을 취득한다. 컨트롤러(88)에는, 난방설정온도(To)와 보정값(δ)의 조합에 대한 상측절환 가열량(Qβ)의 값이 참조표로서 미리 기억되어 있다. 컨트롤러(88)는, 현재의 난방설정온도(To)와 현재의 보정값(δ)에 의거하여 참조표를 사용하여 상측절환 가열량(Qβ)을 특정한다.
스텝S716에서는, 컨트롤러(88)가, HP가열량(Qr)이 상측절환 가열량(Qβ) 이상인가 아닌가를 판단한다. HP가열량(Qr)이 상측절환 가열량(Qβ) 이상인 경우(스텝S716에서 YES의 경우)에는, 처리는 스텝S718로 진행한다. HP가열량(Qr)이 상측절환 가열량(Qβ)에 도달하지 않은 경우(스텝S716에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S720으로 진행한다.
스텝S718에서는, 컨트롤러(88)가 보정값(δ)을 소정 온도폭(예를 들면 +5℃)만큼 증가시킨다. 스텝S718의 후에 처리는 스텝S706으로 되돌아간다.
스텝S720에서는, 컨트롤러(88)가, 난방제어온도(Ts)가 하한온도(예를 들면 40℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 난방제어온도(Ts)가 하한온도에 도달하고 있는 경우(스텝S720에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 감소시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S706으로 되돌아간다. 난방제어온도(Ts)가 하한온도에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S720에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S722로 진행한다.
스텝S722에서는, 컨트롤러(88)가, 보정값(δ)이 하한보정값(예를 들면 -10℃)에 도달하고 있는가 아닌가를 판단한다. 보정값(δ)이 하한보정값에 도달하고 있는 경우(스텝S722에서 YES의 경우)에는, 더 이상 보정값(δ)을 감소시키지 않기 때문에, 처리는 스텝S706으로 되돌아간다. 보정값(δ)이 하한보정값에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S722에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S724로 진행한다.
스텝S724에서는, 컨트롤러(88)가 하측절환 가열량(Qα)을 취득한다. 컨트롤러(88)에는, 난방설정온도(To)와 보정값(δ)의 조합에 대한 하측절환 가열량(Qα)의 값이 참조표로서 미리 기억되어 있다. 컨트롤러(88)는, 현재의 난방설정온도(To)와 현재의 보정값(δ)에 의거하여 참조표를 사용하여 하측절환 가열량(Qα)을 특정한다.
스텝S726에서는, 컨트롤러(88)가, HP가열량(Qr)이 하측절환 가열량(Qα)을 하회하는가 아닌가를 판단한다. HP가열량(Qr)이 하측절환 가열량(Qα)을 하회하는 경우(스텝S726에서 YES의 경우)에는, 처리는 스텝S728로 진행한다. HP가열량(Qr)이 하측절환 가열량(Qα) 이상인 경우(스텝S726에서 NO의 경우)에는, 처리는 스텝S706으로 되돌아간다.
스텝S728에서는, 보정값(δ)을 소정 온도폭(예를 들면 -5℃)만큼 감소시킨다. 스텝S728의 후에 처리는 스텝S706으로 되돌아간다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 지나지 않으며 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 특허청구범위에 기재된 기술에는, 이상에서 예시한 구체적인 예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.
본 명세서 또는 도면에서 설명한 기술요소는 단독 혹은 각종 조합에 의하여 기술적 유용성을 발휘하는 것으로서, 출원 시 청구항에 기재된 조합에 한정되는 것은 아니다. 또한 본 명세서 또는 도면에서 예시한 기술은 복수의 목적을 동시에 달성할 수 있는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체에 의하여 기술적 유용성을 가지는 것이다.
10, 100 : 급탕난방 시스템
20 : 히트펌프유닛
21 : 컨트롤러
22 : 순환펌프
24 : 수동밸브
26 : 외기온도 써미스터
28 : 탱크유닛
30 : 탱크
32 : 축열용 귀로
34 : 축열용 왕로
42a : 탱크 써미스터
42b : 탱크 써미스터
42c : 탱크 써미스터
44 : 축열왕로 써미스터
46 : 축열귀로 써미스터
48 : 제1난방왕로 써미스터
54 : 컨트롤러
56 : 난방용 왕로
58 : 제2난방왕로 써미스터
60 : 난방용 귀로
62 : 난방귀로 써미스터
64 : 바이패스 경로
66 : 혼합밸브
70 : 팽창탱크
80 : 급탕난방유닛
82 : 급탕관로
84 : 버너
86 : 버너
87 : 순환펌프
88 : 컨트롤러
89 : 버너출구 써미스터
90 : 난방단말
92 : 리모콘

Claims (10)

  1. 열매(熱媒)로부터의 방열(放熱)에 의하여 난방(暖房)하는 난방단말(暖房端末)과의 사이에서 열매를 순환시키는 난방 시스템으로서,
    사용자(user)의 조작에 따라 난방설정온도를 설정하는 온도설정수단(溫度設定手段)과,
    난방설정온도와 보정값에 의거하여 난방제어온도를 결정하는 온도결정수단(溫度決定手段)과,
    난방단말에 대한 열매의 공급온도를 난방제어온도로 조정하는 온도조정수단(溫度調整手段)과,
    난방단말로부터의 열매의 복귀온도를 난방복귀온도로서 검출하는 온도검출수단(溫度檢出手段)을
    구비하고 있고,
    온도결정수단이, 난방설정온도가 변화되지 않는 경우에 난방복귀온도가 절환온도보다 높을수록 난방제어온도가 낮아지게 되도록 보정값을 증감하는 난방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    온도결정수단이, 제한된 범위 내에서 보정값을 증감하는 난방 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    온도결정수단이, 난방복귀온도의 소정 시간폭에서의 평균값에 의거하여 보정값을 증감하는 난방 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    온도조정수단이, 자연환경으로부터 흡열(吸熱)하여 열매를 가열하는 히트펌프(heat pump)와, 히트펌프에 의하여 가열되고 나서 난방단말로 보내지는 열매와 히트펌프에 의하여 가열되지 않고 난방단말로 보내지는 열매의 유량비(流量比)를 조정할 수 있는 혼합기(混合器)를 구비하는 난방 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    온도조정수단이, 연료의 연소에 의하여 열매를 가열하는 보조열원기(補助熱源機)를 더 구비하는 난방 시스템.
  6. 열매로부터의 방열에 의하여 난방하는 난방단말과의 사이에서 열매를 순환시키는 난방 시스템으로서,
    사용자의 조작에 따라 난방설정온도를 설정하는 온도설정수단과,
    난방설정온도와 보정값에 의거하여 난방제어온도를 결정하는 온도결정수단과,
    난방단말에 대한 열매의 공급온도를 난방제어온도로 조정하는 온도조정수단과,
    온도조정수단에 있어서의 열매에 대한 가열량을 열매가열량으로서 검출하는 가열량 검출수단(加熱量 檢出手段)을
    구비하고 있고,
    온도결정수단이, 난방설정온도가 변화되지 않는 경우에 열매가열량이 절환 가열량보다 높을수록 난방제어온도가 높아지게 되도록 보정값을 증감하는 난방 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    온도결정수단이, 제한된 범위 내에서 보정값을 증감하는 난방 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    온도결정수단이, 열매가열량의 소정 시간폭에서의 평균값에 의거하여 보정값을 증감하는 난방 시스템.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    온도조정수단이, 자연환경으로부터 흡열하여 열매를 가열하는 히트펌프와, 히트펌프에 의하여 가열되고 나서 난방단말로 보내지는 열매와 히트펌프에 의하여 가열되지 않고 난방단말로 보내지는 열매의 유량비를 조정할 수 있는 혼합기를 구비하는 난방 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    온도조정수단이, 연료의 연소에 의하여 열매를 가열하는 보조열원기를 더 구비하는 난방 시스템.
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