KR101595371B1 - 온수기능을 갖는 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각방으로 난방수를 분배하는 난방분배기에 직수를 가열하는 열교환기를 설치하여 온수를 이용할 수 있도록 하되, 상기 각방으로 난방수를 공급하는 밸브와 직수를 열교환기로 공급하는 밸브가 하나의 삼방유량조절밸브로 통합되어 구조가 간단하고 또한 상기 삼방유량조절밸브는 난방 전용으로 사용할 때 세대별로 총유량이 설정되도록 열림정도가 조절되므로 별도의 정유량밸브가 불필요한 온수기능을 갖는 난방시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 공급관분배기와 환수관분배기 사이에 다수의 각방밸브가 구비되어 각방으로 난방에 필요한 열매체가 순환되고, 상기 공급관분배기와 환수관분배기의 끝단에는 상수도의 직수가 흐르는 열교환기가 구비되어 열매체와 열교환되는 과정에서 온수가 생산되도록 한 온수기능을 갖는 난방시스템에 있어서, 상기 열교환기는 한쪽으로 상기 공급관분배기 및 환수관분배기의 끝단과 연결되고, 반대쪽에는 직수관 및 온수관과 연결되며; 상기 환수관분배기와 열교환기의 사이에는 삼방유량조절밸브가 구비되고; 상기 삼방유량조절밸브에는 환수관이 구비되어서 난방시 상기 삼방유량조절밸브는 상기 환수관분배기와 환수관을 연결시키고, 온수사용시 상기 삼방유량조절밸브는 상기 열교환기와 환수관을 연결시키는 특징이 있다.

Description

온수기능을 갖는 난방시스템{The calorimeter using flow control system}

본 발명은 온수기능을 갖는 난방시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각방으로 난방수를 분배하는 난방분배기에 상수도관의 직수를 가열하는 열교환기를 설치하여 온수를 이용할 수 있도록 하되, 상기 각방으로 난방수를 공급하는 밸브와 직수를 열교환기로 공급하는 밸브가 하나의 삼방유량조절밸브로 통합되어 구조가 간단하고 또한 상기 삼방유량조절밸브는 난방전용으로 사용할 때 세대별로 총유량이 설정되도록 열림정도가 조절되어 별도의 정유량밸브가 불필요한 온수기능을 갖는 난방시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주택이나 아파트 등에 설치되는 난방시스템은 난방분배기에 부착된 개별 전동밸브를 각 방에 설치된 온도조절기에서 조절함으로써, 각 방으로 흐르는 난방수를 개폐하여 온도를 조절하는 방식이다. 개별난방의 경우 세대별로 설치된 보일러에서 난방과 온수를 처리하기 때문에 배관이 간단한 이점이 있다. 그러나 지역난방을 이용하는 아파트의 경우 난방전용배관과 온수전용배관이 이중으로 설치되어 난방 및 온수를 개별적으로 사용하기 때문에 배관설치비용이 증가되는 문제가 있었다.

이를 감안하여 국내특허 제1040693호, 국내특허 제1222119호, 국내특허 제984831호 및 국내특허 제1479557호는 난방용 배관에 열교환기를 설치하여 온수를 이용하는 기술이 제안된 바 있다.

그러나 이들 종래의 기술들은 난방을 제어하기 위한 밸브와 온수를 제어하기 위한 밸브를 이중으로 설치해야 되므로 배관이 복잡해지는 단점이 있었다. 또한 난방용 밸브를 제어하기 위한 난방제어기와 온수용 밸브를 제어하기 위한 온수제어기를 개별적으로 설치해야 되므로 배선이 복잡해지고 금형비용이 증가되는 등의 문제점이 있었다.

또한 난방용 밸브의 경우 각 세대별로 일정량의 유량이 공급되도록 정유량밸브의 기능을 구비해야 되므로 밸브 제조비용이 증가되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 각방으로 난방수를 분배하는 난방분배기에 직수를 가열하는 열교환기를 설치하여 온수를 이용할 수 있도록 하되, 상기 각방으로 난방수를 공급하는 밸브와 직수를 열교환기로 공급하는 밸브가 하나의 삼방유량조절밸브로 통합되어 구조가 간단하고 또한 상기 삼방유량조절밸브는 난방 전용으로 사용할 때 세대별로 총유량이 설정되도록 열림정도가 조절되므로 별도의 정유량밸브가 불필요한 온수기능을 갖는 난방시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 난방과 온수의 조절을 하나의 통합 유닛으로 제어함으로써, 별도의 온수조절기를 설치하지 않아도 되며, 하나의 전원공급장치로 난방과 온수를 조절함으로 구조가 간단하고 시공이 편리한 온수기능을 갖는 난방시스템을 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 공급관분배기와 환수관분배기 사이에 다수의 각방밸브가 구비되어 각방으로 난방에 필요한 열매체가 순환되고, 상기 공급관분배기와 환수관분배기의 끝단에는 상수도의 직수가 흐르는 열교환기가 구비되어 열매체와 열교환되는 과정에서 온수가 생산되도록 한 온수기능을 갖는 난방시스템에 있어서, 상기 열교환기는 한쪽으로 상기 공급관분배기 및 환수관분배기의 끝단과 연결되고, 반대쪽에는 직수관 및 온수관과 연결되며; 상기 환수관분배기와 열교환기의 사이에는 삼방유량조절밸브가 구비되고; 상기 삼방유량조절밸브에는 환수관이 구비되어서 난방시 상기 삼방유량조절밸브는 상기 환수관분배기와 환수관을 연결시키고, 온수사용시 상기 삼방유량조절밸브는 상기 열교환기와 환수관을 연결시키는 특징이 있다.

본 발명에 따르면 지역난방에서 난방배관을 이용하여 온수를 사용하므로 배관이 간단해지는 이점이 있는데, 특히 세대별로 난방분배기에 열교환기를 설치하고, 이 열교환기는 직수가 흐르도록 구성한 것이다. 이때 난방분배기와 열교환기는 삼방유량조절밸브로 연결하여 온수를 사용할 때 난방쪽으로 열원이 흐르지 않도록 차단하므로 온수를 빠르게 생산할 수 있다. 또한 온수를 이용하지 않을 때 상기 삼방유량조절밸브를 난방쪽으로 절환시키면 열교환기로 열원이 공급되지 않으므로 열손실이 없다.

본 발명은 하나의 삼방유량조절밸브에서 온수 및 난방을 절환시키므로 배관이 간단해지고 또한 밸브 개수가 줄어 부품이 절감되는 이점이 있다. 특히 삼방유량조절밸브를 난방쪽으로 절환시킨 상태에서 세대별로 총유량이 조절되도록 삼방유량조절밸브를 미세조정하면 별도의 정유량밸브가 불필요한 이점이 있다. 세대별로 난방용량에 차이가 있으므로 정유량밸브를 설치하여 총유량이 세대별로 일정하게 공급되도록 해야된다.

본 발명은 상기 삼방유량조절밸브에서 온수를 이용하지 않을 때 난방쪽으로 밸브가 절환된 상태에서 미세조정에 의하여 총유량이 조절된다. 총유량이 조절되는 동안 상기 열교환기쪽으로 열원이 공급되지 않으므로 하나의 삼방유량조절밸브로 난방밸브, 온수밸브 및 정유량밸브의 기능을 모두 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 난방시스템의 개념도
도 2는 본 발명 한 실시예의 난방시스템의 블록도
도 3은 본 발명 한 실시예의 삼방유량조절밸브의 개념도
도 4는 본 발명 한 실시예의 분배기의 정면도
도 5는 본 발명 한 실시예의 난방시스템의 흐름도

본 발명은 도 1 내지 도 5에서와 같이 지역난방공사에서 공급되는 난방수가 순환되는 공급관(1) 및 환수관(4)에는 공급관분배기(2) 및 환수관분배기(3)가 구비된다. 상기 분배기(2)(3)는 각 가정마다 설치되는 것으로 이들 사이에는 방의 개수에 맞게 다수개의 분기관 마다 전동모터로 작동되는 각방밸브(5)가 장착되고, 이들 각방밸브(5)는 각 방의 온도조절기(102)와 연결된 밸브제어유닛(100)으로 개폐된다.

상기 밸브제어유닛(100)에는 PCB 전자회로 기판 위에 전원부와 주제어부(101)가 있으며 많은 입.출력단자를 구비하고 있다. 또한 난방제어부(103)와 온수제어부(104)가 구비되는데, 상기 난방제어부(103)는 각방밸브(5)를 조절하는 각방밸브구동기(105)가 구비되고, 세대별 총유량을 결정하기 위한 난방유량설정부(107)가 구비된다. 또한 난방유량센서(6)와 연결된 난방유량검출부(106)가 구비된다.

상기 온수제어부(104)는 유량온도센서(12)와 연결된 직수유량검출부(108)가 구비되는데, 상기 유량온도센서(12)는 직수유량을 검출하는 센서 및 직수온도를 검출하는 센서가 각각 구비된다. 그리고 상기 난방제어부(103) 및 온수제어부(104)는 하나의 삼방유량조절밸브구동기(109)를 갖는데, 상기 삼방유량조절밸브구동기(109)는 삼방유량조절밸브(10)를 정역회전시키기 위한 것이다.

상기 난방유량설정부(107)는 상기 삼방유량조절밸브(10)를 미세조정하여 세대별 총유량이 조절되도록 상기 삼방유량조절밸브구동기(109)를 제어한다. 세대별로 총유량이 서로 다르기 때문에 온수를 사용하다가 난방으로 절환되면 상기 삼방유량조절밸브(10)가 온수에서 난방쪽으로 열림정도가 조절된다. 이때 온수쪽으로 공급되는 열원은 차단된 상태에서 난방쪽으로 공급되는 총유량이 세대별로 서로 다르기 때문에 초기에 세대별로 설정된 총유량이 흐르도록 상기 난방유량설정부(107)가 상기 삼방유량조절밸브구동기(109)를 제어하여 상기 삼방유량조절밸브(10)의 열림정도를 조절한다.

그리고 상기 공급관분배기(2) 및 환수관분배기(3)의 한쪽 끝단에는 판형 타입의 열교환기(7)가 구비되고, 이 열교환기(7)에는 직수관(8)과 온수관(9)이 구비된다. 이때 상기 온수관(9)에는 직수유량 및 직수온도를 검출하는 유량온도센서(12)가 구비된다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 난방시스템은 하나의 삼방유량조절밸브(10)로 난방과 온수를 모두 사용할 수 있으므로 경제적이고, 또한 난방과 온수를 제어하는 시스템이 기존의 밸브제어유닛(100)에서 수행하므로 별도의 시스템을 구축할 필요가 없다.

이러한 본 발명 한 실시예에서 난방과정은 다음과 같다. 먼저 각 방마다 설치된 온도조절기(102)에서 난방온도를 설정하면 상기 밸브제어유닛(100)의 주제어부(101)에서 이를 입력받아 난방제어부(103)로 제어신호를 보낸다. 상기 난방제어부(103)는 상기 온도조절기(102)와 대응되는 각방밸브(5)가 작동되도록 각방밸브구동기(105)를 작동시켜 해당 방으로 흐르는 열량을 조절한다. 열매체는 공급관(1)으로 유입된 뒤 공급관분배기(2)를 거쳐 각방으로 순환된 다음 환수관분배기(3)와 삼방유량조절밸브(10)를 거쳐 환수관(4)으로 흐른다. 이 과정에서 각방에 매설된 난방관으로 열매체가 흐르면서 각방이 난방된다.

만약 온수를 사용하기 위하여 화장실이나 욕실의 수도꼭지를 온수쪽으로 돌려서 개방시키면 직수관(8)을 타고 직수가 열교환기(7)로 흐르게 된다. 이때 유량온도센서(12)가 이를 감지하여 온수제어부(104)에 신호를 보내면 상기 온수제어부(104)는 상기 삼방유량조절밸브구동기(109)를 작동시켜 상기 삼방유량조절밸브(10)를 온수쪽으로 회전시킨다. 도 3의 (c)와 같이 밸브(11)가 회전되어 열매체가 열교환기(7) 쪽으로 순환된다. 즉 공급관(1)과 공급관분배기(2)로 유입된 열매체는 상기 열교환기(7)를 거쳐 삼방유량조절밸브(10)로 향한 뒤 환수관(4)으로 순환된다. 이때 직수가 열교환기(7)를 지나면서 열매체와 열교환되어 온수로 가열된다.

상기 유량온도센서(12)는 온수의 유량 및 온도를 감지하는 것으로서, 온수온도 및 온수유량에 따라 상기 삼방유량조절밸브(10)의 열림정도가 조절되도록 상기 온수제어부(104)는 상기 삼방유량조절밸브구동기(109)를 제어한다. 또한 온수를 사용하는 동안 상기 삼방유량조절밸브(10)는 환수관분배기(3)와 환수관(4) 사이를 막고 있으므로 각방으로 열매체가 공급되지 않아 난방은 일시 중지상태에 놓인다.

온수의 사용이 중지되면 상기 직수관(8)으로 유입되는 직수의 공급이 차단되므로 상기 유량온도센서(12)가 이를 감지하여 상기 온수제어부(104)에 감지신호를 보낸다. 이때 주제어부(101)는 이 신호를 받아 상기 난방제어부(103)에 제어신호를 보낸다. 따라서 난방제어부(103)는 삼방유량조절밸브구동기(109)를 거처 삼방유량조절밸브(10)를 작동시키는데, 이때 환수관분배기(3)와 환수관(4)이 연결되고, 환수관(4)과 열교환기(7)는 차단되도록 상기 삼방유량조절밸브(10)의 열림정도를 조정한다.

또한 난방유량센서(6)는 환수관(4)으로 흐르는 열매체의 총유량을 감지한다. 이때 감지신호는 난방유량검출부(106)를 통하여 난방유량설정부(107)로 보내지는데, 난방유량설정부(107)는 세대별로 난방면적에 따른 총유량이 초기에 설정된 값이 되도록 상기 삼방유량조절밸브(10)를 미세조정한다. 즉 도 3의 (a),(b)와 같이 밸브(11)를 미세조정하면 열림정도가 조절되어 난방쪽으로 흐르는 열매체의 총유량에 변화가 발생된다. 이때 온수쪽으로 열매체가 흐르지 않도록 밸브(11)는 열교환기(7)와 환수관(4)을 차단한 상태가 유지된다. 따라서 상기 삼방유량조절밸브(10)는 세대별 총유량을 결정하는 정유량밸브의 기능을 갖는다.

1 : 공급관 2 : 공급관분배기
3 : 환수관분배기 4 : 환수관
5 : 각방밸브 6 : 난방유량센서
7 : 열교환기 8 : 직수관
9 : 온수관 10 : 삼방유량조절밸브
11 : 밸브 12 : 유량온도센서
100 : 밸브제어유닛 101 : 주제어부
102 : 온도조절기 103 : 난방제어부
104 : 온수제어부 105 : 각방밸브구동기
106 : 난방유량검출부 107 : 난방유량설정부
108 : 직수유량검출부 109 : 삼방유량조절밸브구동기

Claims (3)

1. 삭제
2. 공급관분배기와 환수관분배기 사이에 다수의 각방밸브가 구비되어 각방으로 난방에 필요한 열매체가 순환되고, 상기 공급관분배기와 환수관분배기의 끝단에는 상수도의 직수가 흐르는 열교환기가 구비되어 열매체와 열교환되는 과정에서 온수가 생산되도록 한 온수기능을 갖는 난방시스템에 있어서,
   상기 환수관분배기의 끝단 및 상기 열교환기의 상단은 열매체가 회수되는 환수관과 삼방유량조절밸브를 통하여 선택적으로 연결되는데, 상기 삼방유량조절밸브는 난방시 상기 환수관분배기와 환수관을 연결시키고, 온수사용시 상기 열교환기와 상기 환수관을 연결시키며;
   상기 공급관분배기는 상기 열교환기의 하단과 직접 연결되어서 온수사용시 열매체가 상기 열교환기로 공급되도록 하고;
   상기 각방밸브의 열림정도를 제어하는 밸브제어유닛에는 난방제어부 및 온수제어부가 구비되는데, 상기 난방제어부는 상기 각방밸브를 구동시키는 각방밸브구동기가 구비되고, 상기 온수제어부는 유량온도센서의 감지에 따라 직수유량을 검출하는 직수유량검출부가 구비되며;
   상기 삼방유량조절밸브를 작동시키는 삼방유량조절밸브구동기가 구비되는데, 상기 직수유량검출부의 신호에 따라 상기 온수제어부는 상기 삼방유량조절밸브구동기를 온수 쪽으로 작동시키고, 난방시에는 상기 난방제어부에서 상기 삼방유량조절밸브구동기를 난방 쪽으로 작동시킴을 특징으로 하는 온수기능을 갖는 난방시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 난방제어부에는 난방유량센서의 감지에 따라 난방유량을 검출하는 난방유량검출부가 구비되고,
   상기 난방유량검출부의 신호에 따라 상기 삼방유량조절밸브의 밸브 열림정도를 조절하여 세대별 총유량이 일정하게 되도록 하는 난방유량설정부가 구비됨을 특징으로 하는 온수기능을 갖는 난방시스템.

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