KR101670779B1 - 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법 - Google Patents

지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자가 설정한 온수온도에 부합하는 온수를 제공할 수 있는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법은, a) 상기 직수 유량 센서(170)에서 온수 사용을 감지하는 단계; b) 사용자의 온수 요구량에 대응하는 목표 필요 열량이 공급되도록 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제1밸브개도로 설정하는 단계; c) 온수 출구 온도 센서(182)에서 측정된 현재 온수온도가 상기 사용자가 설정한 온수온도와 같아지도록 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제2밸브개도로 설정하는 단계; d) 상기 제1밸브개도와 제2밸브개도를 비교하여 차이가 발생한 경우 열원(120)에서 급탕열교환기(110)로 공급되는 순환 유량의 변화량을 연산하고, 그 연산된 순환 유량의 변화량에 대응하여 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법{Control method of heating and hot water supply apparatus applying for regional or central heating}
본 발명은 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 온수설정온도에 맞추어 열원으로부터 공급되는 공급수의 유량을 제어할 수 있는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
최근의 대단지 아파트나 중대규모 빌딩은 개별난방과 개별 급탕 공급 방식이 아닌 단지 전체를 위한 공동의 난방시설을 설치하여 공동의 배관망을 통하여 각 세대 혹은 각 층에 난방온수를 공급하고 있으며, 급탕은 공급된 온수와 급수의 열교환을 통하여 급수를 필요로 하는 적절한 온도로 가열한 이후 배관망을 통하여 각 세대 혹은 각 층에 공급하는 지역 및 중앙 난방식으로 시스템이 구축되고 있다.
기존의 지역 및 중앙 난방을 위해 각 개별세대에 연결되는 배관구조는, 난방수 공급관, 난방 환수관, 급탕용 난방수 공급관, 및 급탕용 난방 환수관이 구비된 4배관식으로 구성되어 있다. 그러나 이러한 4배관식은 난방과 온수의 동시 사용이 가능한 반면, 유지 보수 및 신규 설치 시 많은 비용이 발생하게 되어, 최근에는 열원으로부터 난방수의 공급 및 환수가 이루어지도록 하는 난방수 공급관과 난방 환수관의 2배관으로 이루어지는 2배관식 난방 온수 공급 장치를 사용하는 추세이다.
도 1은 종래의 2배관식 난방 및 온수 공급 장치를 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 종래의 난방 온수 공급 장치는, 난방수(공급수)를 공급하는 열원(12), 상기 열원(12)에서 공급된 난방수와 직수와의 열교환에 의해 온수를 제공하는 급탕열교환기(11), 상기 열원(12)에서 공급된 난방수를 이용하여 난방을 제공하는 난방소요처(13), 상기 열원(12)에서 공급된 난방수가 유동하는 난방수 공급관(1), 상기 난방수 공급관(1)에 연결되어 상기 난방수를 난방소요처(130)로 공급하기 위한 난방소요처 입구관(8), 상기 난방수 공급관(1)에 연결되어 상기 난방수를 상기 급탕열교환기(11)로 공급하기 위한 급탕열교환기 입구관(3), 상기 급탕열교환기(11)에서 직수와 열교환이 이루어진 난방수를 상기 열원(12)으로 환수시키기 위한 급탕열교환기 출구관(4), 급탕열교환기(11)로 직수를 유입시키는 직수관(5), 급탕열교환기(11)에서 가열된 온수를 공급하기 위한 온수관(6), 상기 난방소요처 입구관(8) 상에 설치되어 난방시 난방수를 난방소요처(13)로 공급하기 위해 개방되는 난방측 유량조절밸브(14), 상기 급탕열교환기 출구관(4) 상에 설치되어 온수 공급시 난방수가 급탕열교환기(11)로 공급되도록 하기 위해 개방되는 온수측 유량조절밸브(15)로 이루어진다.
이러한 2배관식 난방 및 온수 공급 장치에서 공급수의 유량을 조절하기 위해 온수측 유량조절밸브(15)의 개도를 조절하는 방법이 알려져 있다.
이 경우 온수측 유량조절밸브(15)의 개도를 조절하는 방법으로서, 1) 현재의 온수온도와 관계없이 설정온도에 비례하여 일정한 개도로 온수측 유량조절밸브(15)를 열어주는 방법, 2) 현재의 온수온도와 설정온도를 이용하여 온수측 유량조절밸브(15)의 개도를 제어하는 단순한 피드백(Feed Back)제어 방법, 3) 온수측 유량조절밸브(15)를 공급수 온도와 환수 온도의 차이에 따라 기계식으로 밸브의 개도가 조절되는 방법이 있다.
상기와 같은 3가지 제어방법은 모두 설정온도에 맞는 온수온도를 생산하기에는 다소 정밀도가 떨어지는 방법이고, 단순한 제어로 인하여 온수 온도 편차가 크게 발생하는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 공급수가 순환되는 배관에 유량측정장치를 삽입하여 필요한 온수 부하 유량을 측정한 후 온수측 유량조절밸브의 개도를 조절하는 방법이 있으나, 일반적으로 공급수가 순환되는 배관 내부에는 부유물과 이물질이 다량 함유되어 있어 유량측정장치의 고장 또는 고착 가능성이 높아질 수 있고, 추가적인 부품 적용에 따른 비용 상승 등의 문제로 현실적으로 적용하는데 어려움이 있다.
또한 공급수의 온도, 압력 및 유량은 온수 온도에 직접적인 영향을 주고, 공급수 온도 및 유량 변화를 감지하지 못할 경우 설정온도에 부합하는 온수 온도 공급이 불가능하므로, 사용자가 난방 및 온수 성능 불만을 제기하는 문제점이 있다.
상기한 종래기술의 하나로 대한민국 실용신안등록 제20-471736호의 난방 온수 공급 장치가 개시되어 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 사용자가 설정한 온수온도에 부합하는 온수를 제공할 수 있는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법은, 온수 사용 시 열원(120)에서 공급되는 공급수를 급탕열교환기(110)로 공급하기 위해 개폐되는 온수측 유량조절밸브(150), 상기 급탕열교환기(110)에 연결된 직수관(105)을 통해 유동하는 직수의 유량을 측정하기 위한 직수 유량 센서(170), 상기 직수의 온도를 측정하기 위한 직수 입구 온도 센서(181), 상기 급탕열교환기(110)에서 배출되는 온수의 온도를 측정하기 위한 온수 출구 온도 센서(182), 상기 센서들(170,181,182)로부터 수신받은 정보로부터 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개폐를 제어하는 제어부를 구비한 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법에 있어서, a) 상기 직수 유량 센서(170)에서 온수 사용을 감지하는 단계; b) 사용자의 온수 요구량에 대응하는 목표 필요 열량이 공급되도록 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제1밸브개도로 조절하는 단계; c) 상기 온수 출구 온도 센서(182)에서 측정된 현재 온수온도가 상기 사용자가 설정한 온수온도와 같아지도록 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제2밸브개도로 조절하는 단계; d) 상기 제1밸브개도와 제2밸브개도를 비교하여 차이가 발생한 경우 상기 열원(120)에서 급탕열교환기(110)로 공급되는 순환 유량의 변화량을 연산하고, 그 연산된 순환 유량의 변화량에 대응하여 상기 제2밸브개도에서 수정된 개도로 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절하는 단계;를 포함한다.
상기 b)단계는, b-1) 상기 직수 입구 온도 센서(181)에서 측정된 직수 온도와 상기 직수 유량 센서(170)에서 측정된 직수 유량 및 사용자가 설정한 온수온도로부터 목표 필요 열량이 연산되는 단계; b-2) 상기 b-1)단계에서 연산된 목표 필요 열량에 대응하도록 상기 열원(120)에서 급탕열교환기(110)로 공급되는 목표 순환 유량을 설정하는 단계; b-3) 상기 b-2)단계에서 설정된 상기 목표 순환 유량에 대응하는 상기 제1밸브개도로 상기 제어부에 미리 입력된 온수측 유량조절밸브(150)의 개도값을 이용하여 조절하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 c)단계는, c-1) 상기 사용자가 설정한 온수온도와 상기 온수 출구 온도 센서(182)에서 측정된 현재 온수온도를 비교하여 차이가 있는 경우, 상기 사용자가 설정한 온수온도와 상기 현재 온수온도가 같아질 때까지 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 상기 제1밸브개도로부터 증가시키거나 감소시키는 단계; c-2) 상기 c-1)단계에서 사용자가 설정한 온수온도와 상기 현재 온수온도가 같아졌을 때의 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 상기 제2밸브개도로 조절하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 d)단계는, d-1) 상기 제1밸브개도와 제2밸브개도를 비교하여 상기 열원(120)에서 급탕열교환기(110)로 공급되는 순환 유량의 변화량을 연산하는 단계; d-2) 상기 d-1)단계에서 연산된 순환 유량의 변화량을 이용하여 상기 제어부에 미리 입력된 목표 순환 유량을 수정하는 단계; d-3) 상기 수정된 목표 순환 유량에 대응하는 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도로 제어하는 단계로 이루어질 수 있다.
상기 순환 유량의 변화량은 아래 식에 의해 연산되는 것일 수 있다.
순환유량증감 비율 = (제1밸브개도와 제2밸브개도의 차이)/제1밸브개도×100
상기 제어부에는 상기 목표 순환 유량에 대응하는 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도가 테이블 값으로 미리 입력되어 있고; 상기 순환 유량 증감 비율을 상기 테이블의 목표 순환 유량에 일괄적으로 적용하여, 상기 테이블의 목표 순환 유량값이 증감된 수정 목표 순환 유량값으로 상기 테이블의 값들이 변경되는 것일 수 있다.
상기 열원(120)에서 공급되는 공급수를 난방소요처(130)로 공급하기 위해 개폐되는 난방측 유량조절밸브(150)가 구비되고; 온수와 난방을 동시에 사용하는 경우에는, 상기 d)단계 이후, 상기 목표 순환 유량 또는 수정 목표 순환 유량을 제외한 나머지 유량이 난방측 유량조절밸브(140)를 통해 상기 난방소요처(130)로 공급되도록 상기 난방측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자가 설정한 온수온도에 부합하는 온수를 제공함으로써 온수 온도 편차의 발생을 줄일 수 있어 사용자의 온수 성능 요구를 충족시킬 수 있다.
또한 별도의 유량측정장치 없이도 순환 유량을 연산하여 온수측 유량조절밸브의 개도를 조절할 수 있어 난방 및 온수 공급 장치의 구성을 간단하게 할 수 있다.
도 1은 종래의 2배관식 난방 및 온수 공급 장치를 보여주는 도면
도 2는 본 발명에 의한 2배관식 난방 및 온수 공급 장치를 보여주는 도면
도 3은 본 발명에 의한 난방 및 온수 공급 장치의 제어방법을 보여주는 흐름도
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 2배관식 난방 및 온수 공급 장치를 보여주는 도면이다.
본 발명의 난방 및 온수 공급 장치(100)는 열원(120)에서 공급된 난방수를 난방 가동 시 난방소요처(130)로 공급하고, 온수 공급 시 급탕열교환기(110)로 공급한다.
상기 열원(120)은 난방 및 온수를 위한 난방수를 공급하는 지역 및 중앙 난방 시스템을 지칭한다.
상기 열원(120)에서 각 세대로 난방수(이하 '공급수'라 함)를 공급하기 위해 난방수 공급관(101)이 구비되고, 각 세대에 열을 공급한 후 열원(120)으로 난방환수를 보내기 위한 난방 환수관(102)이 구비되어 있다.
상기 난방소요처(130)는 각 세대에서 난방을 필요로 하는 장소이고, 난방소요처(130)에 공급수를 분배하기 위한 난방수 공급측 분배기(131)와, 난방소요처(130)에서 열교환이 이루어진 난방환수를 열원(120)측으로 보내기 위한 환수측 분배기(132)가 구비되어 있다.
상기 난방수 공급측 분배기(131)와 난방수 공급관(101) 사이를 연결하여 공급수를 난방소요처(130)로 공급하기 위한 난방소요처 입구관(108), 상기 환수측 분배기(132)와 난방 환수관(102) 사이를 연결하여 난방환수를 열원(120)으로 보내기위한 난방소요처 출구관(109)이 구비되어 있다.
상기 급탕열교환기(110)는 열원(120)에서 공급된 공급수와 직수와의 열교환에 의해 세대의 사용자에게 온수를 공급하기 위한 것이다.
상기 급탕열교환기(110)에는, 직수가 유입되는 직수관(105), 상기 직수관(105)을 통해 유입된 직수가 가열되어 사용자에게 온수를 공급하기 위한 온수관(106), 상기 난방수 공급관(101)에 연결되어 열원(120)에서 가열된 공급수를 급탕열교환기(110)로 공급하기 위한 급탕열교환기 입구관(103), 상기 난방 환수관(102)에 연결되어 급탕열교환기(110)에서 직수와 열교환이 이루어진 공급수를 상기 열원(120)으로 보내기 위한 급탕열교환기 출구관(104)이 각각 연결되어 있다.
상기 직수관(105)과 온수관(106) 사이에는 믹싱관(107)이 연결되어 있고, 상기 믹싱관(107) 상에는 급탕열교환기(110)에서 가열된 온수에 직수를 혼합하여 온수의 온도를 조절하기 위한 믹싱밸브(160)가 구비되어 있다. 상기 믹싱밸브(160)에서 혼합되는 직수의 양을 결정하기 위해 상기 온수관(106)에서 믹싱관(107)이 교차하는 지점의 전단에는 온수의 온도를 측정하기 위한 급탕 출구 온도 센서(183)가 구비되어 있다.
상기 직수관(105) 상에는, 직수관(105)을 통해 유동하는 직수의 유량을 측정하기 위한 직수 유량 센서(170)와, 직수관(105)을 통해 유동하는 직수의 온도를 측정하기 위한 직수 입구 온도 센서(181)가 구비되어 있다. 상기 온수관(106) 상에는 온수관(106)을 통해 배출되는 온수의 온도를 측정하기 위한 온수 출구 온도 센서(182)가 구비되어 있다.
상기 난방소요처 입구관(108) 상에는 난방 가동시 상기 난방소요처 입구관(108)을 통해 유동하는 공급수의 유량을 조절하기 위한 난방측 유량조절밸브(140)가 구비되어 있고, 상기 난방소요처 출구관(109)을 유동하는 난방환수의 온도를 측정하기 위한 세대 환수 온도 센서(186)가 구비되어 있다.
상기 급탕열교환기 출구관(104)에는 온수 공급시 급탕열교환기 출구관(104)을 통해 유동하는 공급수의 유량을 조절하기 위한 온수측 유량조절밸브(150)가 구비되어 있다.
한편, 난방수 공급관(101) 상에는 공급수의 온도를 측정하기 위한 공급수 온도 센서(184)가 구비되고, 급탕열교환기 출구관(104) 상에는 급탕열교환기(110)를 통과한 난방환수의 온도를 측정하기 위한 급탕 환수 온도 센서(185)가 구비되고, 난방 환수관(102) 상에는 열원(120)으로 보내지는 난방환수의 온도를 측정하기 위한 열원 환수 온도 센서(187)가 구비되며, 난방소요처 출구관(109) 상에는 난방소요처(130)를 통과한 난방환수의 온도를 측정하기 위한 세대 환수 온도 센서(186)가 구비되어 있다.
제어부는 상기한 센서들로부터 정보를 수신받고, 난방 가동 시 온수측 유량조절밸브(150)를 닫고 난방측 유량조절밸브(140)를 열어 난방을 수행하고, 온수 공급 시에는 온수측 유량조절밸브(150)를 열고 난방측 유량조절밸브(140)를 닫아 사용자에게 온수를 공급한다.
도 3은 본 발명에 의한 난방 및 온수 공급 장치의 제어방법을 보여주는 흐름도로서, 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 난방 및 온수 공급 장치의 제어방법에 대해 설명한다.
단계 S10에서 사용자가 원하는 온수의 온도(이하 '사용자 설정 온수 온도'라 함)를 설정한다.
단계 S11에서 사용자가 온수를 사용하면, 직수유량센서(170)에서 직수의 흐름을 감지하여 제어부에서는 온수 사용 모드가 시작되었음을 인식한다.
단계 S12 내지 S14에서는 사용자의 온수 요구량에 대응하는 목표 필요 열량이 공급되도록 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절하는 단계이다.
단계 S12에서는 직수유량센서(170)에서 직수의 유량을 측정하고, 직수 입구 온도 센서(181)에서 직수의 온도를 측정한다.
단계 S13에서, 상기 측정된 직수 유량과 직수 온도로부터 제어부는 목표 필요 열량을 연산한다. 상기 목표 필요 열량은 아래 식 1로부터 구할 수 있다.
(식 1)
목표 필요 열량 ∝ (사용자 설정 온수 온도 - 직수 온도) × 직수 유량
단계 S14에서는 열원(120)으로부터 공급되는 공급수의 유량인 목표 순환 유량이 설정되고, 상기 목표 순환 유량으로부터 그에 대응하는 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절한다.
열원(120)으로부터 공급되는 공급수 온도는 고정된 값으로서, 급탕열교환기(110)를 통해 온수측으로 전달되는 열량을 조절하기 위해서는 공급수 유량을 조절해야 한다. 따라서 상기 식 1에서 구한 목표 필요 열량을 직수에 공급하기 위해서는 열원으로부터 급탕열교환기(110)로 공급되는 공급수의 유량인 목표 순환 유량을 조절해야 한다.
이 경우 목표 필요 열량과 목표 순환 유량은 제1 테이블 값으로 제어부에 미리 입력되어 있다. 따라서 목표 필요 열량이 구해지면 그에 대응하는 목표 순환 유량을 미리 입력된 제1테이블 값으로부터 읽어 목표 순환 유량으로 설정한다. 상기 제1 테이블에는 목표 순환 유량이 제로(0)에서부터 최대 목표 순환 유량까지 입력되어 있는데, 상기 최대 목표 순환 유량은 열원(120)으로부터 급탕열교환기(110)로 공급될 수 있는 최대 유량을 의미한다.
상기 목표 순환 유량에 대응하는 온수측 유량조절밸브(150)의 개도가 제2 테이블 값으로 제어부에 미리 입력되어 있다. 따라서 상기에서 목표 순환 유량이 설정되면, 그에 대응하는 상기 제2 테이블의 온수측 유량조절밸브(150)의 개도값으로 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절한다. 이렇게 조절된 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제1밸브개도라 한다.
상기에서 설명한 단계 S10 내지 S14에서의 제어 과정은 피드 포워드 제어(Feed forward control)과정이다. 이상적인 상태에서는 이러한 피드 포워드 제어만으로 정확한 온수 온도를 구현할 수 있지만, 열원(120)으로부터 세대로 유입되는 공급수의 순환 유량은 수시로 변화하여 온수온도에 영향을 주기 때문에, 피드 포워드 제어만으로 사용자가 설정한 온수 온도에 맞는 정확한 온수 온도를 구현할 수 없다. 따라서 단계 S15에서 피드 백 제어(Feed back control) 과정이 추가적으로 수행되도록 함으로써 사용자 설정 온수 온도와 현재 온수 온도 사이의 편차를 줄이는 과정을 수행한다.
단계 S15에서는 사용자 설정 온수 온도와 온수 출구 온도 센서(182)에서 측정한 현재 온수 온도를 비교하여 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절한다.
비교 결과 사용자 설정 온수 온도가 현재 온수 온도보다 크면 온수측 유량조절밸브(150)를 상기 제1밸브개도보다 더 열어주고, 사용자 설정 온수 온도가 현재 온수 온도보다 작으면 상기 제1밸브개도보다 더 닫아주고, 사용자 설정 온수 온도가 현재 온수 온도와 같으면 상기 제1밸브개도를 그대로 유지한다.
이 경우 온수측 유량조절밸브(150)의 개도값의 증감은 일정값만큼 조금씩 증가하거나 감소하도록 조절하면서 현재 온수 온도가 사용자 설정 온수 온도와 같아질 때까지 수행한다.
이러한 과정을 거쳐 현재 온수 온도가 사용자 설정 온수 온도와 같아지는 시점의 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제2밸브개도라 하며, 이는 피드 포워드 제어와 피드 백 제어에서 각각 계산된 개도값이 합쳐진 것이다.
한편, 열원(120)과 세대 사이를 연결하는 배관 내부를 흐르는 유량은 최대로 흐를 수 있는 최대 유량값이 존재하는데, 펌프의 설정압력 조작, 기타 외란에 의해 일정한 값의 유량으로 공급되지 못하는 경우가 많이 발생한다.
앞서 설명한 바와 같이, 열원(120)으로부터 공급되는 공급수 온도가 일정하게 고정된 조건하에서 열량을 제어하기 위해서는 순환 유량을 조절해야 하는데, 순환 유량이 수시로 변화된다면 정확한 온수 제어는 불가능하게 된다.
따라서 단계 S16에서는 열원(120)으로부터 공급되는 순환 유량의 변화를 수시로 측정하고, 그 변화를 반영하여 정확한 온수 제어가 이루어지도록 구현한다.
단계 S16에서는 열원(120)으로부터 공급되는 순환 유량의 변화량을 연산하는데, 먼저, 상기 제1밸브개도와 제2밸브개도를 비교하여, 제1밸브개도보다 제2밸브개도가 큰 경우에는 아래의 식 2에서 구해진 비율만큼 순환 유량이 감소했고, 제1밸브개도보다 제2밸브개도가 작은 경우에는 아래의 식 2에서 구해진 비율만큼 순환 유량이 증가했다고 볼 수 있다.
(식 2)
순환유량증감 비율 = (제1밸브개도와 제2밸브개도의 차이)/제1밸브개도×100
단계 S17에서는 상기 식 2에서 구해진 순환 유량 증감 비율을 제2테이블의 목표 순환 유량에 일괄적으로 적용하여, 제2테이블의 목표 순환 유량값이 증감된 수정 목표 순환 유량값으로 제2테이블의 값들이 변경된다.
이와 같은 과정을 거쳐 수정된 목표 순환 유량은 열원(120)으로부터 공급되는 공급수의 유량 변화가 생긴 것을 반영한 값이므로 이렇게 수정된 테이블 값을 이용하여 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절하면, 온수측 유량조절밸브(150)의 개도가 제2밸브개도로부터 수정된 개도로 조절되어 사용자 설정 온수 온도와 현재 온수 온도 사이의 편차를 줄일 수 있다.
현재 온수 설정온도에 맞는 온수 온도가 잘 유지되고 있는 경우에는 상기 변경된 제2테이블이 곧바로 반영되지 않고, 직수 유량이 변경되거나 온수 설정온도가 변경된 경우와 같이 온수 사용 조건이 변경된 이후에 반영되는 것이 바람직하다.
단계 S18에서는 직수 유량 센서(170)에서 직수 유량 미감지시에는 온수측 유량조절밸브(150)를 즉시 닫음으로써 온수 사용 모드가 종료된다.
상기에서 설명한 제어 방법은 온수 전용 사용시에 대한 것이고, 온수와 난방을 동시에 사용하는 경우에는 온수 제어에 필요한 순환 유량을 제외한 나머지 순환 유량을 난방측 유량조절밸브(140)를 개방하여 난방소요처(130)로 공급한다.
즉, 상기한 단계 S10 내지 S17을 그대로 수행하여 현재 온수 부하에 대응한 목표 순환 유량 및 수정 목표 순환 유량을 계산하여 그에 대응하는 개도로 온수측 유량조절밸브(150)를 개방하고, 상기 온수측 유량조절밸브(150)를 통해 유동하는 상기 목표 순환 유량(수정 목표 순환 유량)을 제외한 나머지 유량(즉, 제1 테이블의 최대 목표 순환 유량에서 온수측으로 공급되는 목표 순환 유량(수정 목표 순환 유량)을 제외한 나머지 유량)이 난방측 유량조절밸브(140)를 통해 난방소요처(130)로 공급되도록 난방측 유량조절밸브(150)의 개도를 설정한다.
이와 같은 과정을 통해 난방 및 온수 공급 장치를 제어하면, 사용자가 설정한 온수온도에 부합하는 온수를 제공함으로써 온수 온도 편차의 발생을 줄일 수 있어 사용자의 온수 성능 요구를 충족시킬 수 있다. 또한 별도의 유량측정장치 없이도 순환 유량을 연산하여 온수측 유량조절밸브의 개도를 조절할 수 있어 난방 및 온수 공급 장치의 구성을 간단하게 할 수 있다.
101 : 난방수 공급관 102 : 난방 환수관
103 : 급탕열교환기 입구관 104 : 급탕열교환기 출구관
105 : 직수관 106 : 온수관
107 : 믹싱관 108 : 난방소요처 입구관
109 : 난방소요처 출구관 110 : 급탕열교환기
120 : 열원 130 : 난방소요처
140 : 난방측 유량조절밸브 150 : 온수측 유량조절밸브
160 : 믹싱밸브 170 : 직수 유량 센서
181 : 직수 입구 온도 센서 182 : 온수 출구 온도 센서
183 : 급탕 출구 온도 센서 184 : 공급수 온도 센서
185 : 급탕 환수 온도 센서 186 : 세대 환수 온도 센서
187 : 열원 환수 온도 센서

Claims (7)

  1. 온수 사용 시 열원(120)에서 공급되는 공급수를 급탕열교환기(110)로 공급하기 위해 개폐되는 온수측 유량조절밸브(150), 상기 급탕열교환기(110)에 연결된 직수관(105)을 통해 유동하는 직수의 유량을 측정하기 위한 직수 유량 센서(170), 상기 직수의 온도를 측정하기 위한 직수 입구 온도 센서(181), 상기 급탕열교환기(110)에서 배출되는 온수의 온도를 측정하기 위한 온수 출구 온도 센서(182), 상기 센서들(170,181,182)로부터 수신받은 정보로부터 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개폐를 제어하는 제어부를 구비한 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법에 있어서,
    a) 상기 직수 유량 센서(170)에서 온수 사용을 감지하는 단계;
    b) 사용자의 온수 요구량에 대응하는 목표 필요 열량이 공급되도록 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제1밸브개도로 조절하는 단계;
    c) 상기 온수 출구 온도 센서(182)에서 측정된 현재 온수온도가 상기 사용자가 설정한 온수온도와 같아지도록 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 제2밸브개도로 조절하는 단계;
    d) 상기 제1밸브개도와 제2밸브개도를 비교하여 차이가 발생한 경우 상기 열원(120)에서 급탕열교환기(110)로 공급되는 순환 유량의 변화량을 연산하고, 그 연산된 순환 유량의 변화량에 대응하여 상기 제2밸브개도에서 수정된 개도로 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절하는 단계; 를 포함하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 b)단계는,
    b-1) 상기 직수 입구 온도 센서(181)에서 측정된 직수 온도와 상기 직수 유량 센서(170)에서 측정된 직수 유량 및 사용자가 설정한 온수온도로부터 목표 필요 열량이 연산되는 단계;
    b-2) 상기 b-1)단계에서 연산된 목표 필요 열량에 대응하도록 상기 열원(120)에서 급탕열교환기(110)로 공급되는 목표 순환 유량을 설정하는 단계;
    b-3) 상기 b-2)단계에서 설정된 상기 목표 순환 유량에 대응하는 상기 제1밸브개도로 상기 제어부에 미리 입력된 온수측 유량조절밸브(150)의 개도값을 이용하여 조절하는 단계;
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법
  3. 제2항에 있어서,
    상기 c)단계는,
    c-1) 상기 사용자가 설정한 온수온도와 상기 온수 출구 온도 센서(182)에서 측정된 현재 온수온도를 비교하여 차이가 있는 경우, 상기 사용자가 설정한 온수온도와 상기 현재 온수온도가 같아질 때까지 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 상기 제1밸브개도로부터 증가시키거나 감소시키는 단계;
    c-2) 상기 c-1)단계에서 사용자가 설정한 온수온도와 상기 현재 온수온도가 같아졌을 때의 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도를 상기 제2밸브개도로 조절하는 단계;
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법
  4. 제2항에 있어서,
    상기 d)단계는,
    d-1) 상기 제1밸브개도와 제2밸브개도를 비교하여 상기 열원(120)에서 급탕열교환기(110)로 공급되는 순환 유량의 변화량을 연산하는 단계;
    d-2) 상기 d-1)단계에서 연산된 순환 유량의 변화량을 이용하여 상기 제어부에 미리 입력된 목표 순환 유량을 수정하는 단계;
    d-3) 상기 수정된 목표 순환 유량에 대응하는 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도로 제어하는 단계;
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법
  5. 제4항에 있어서,
    상기 순환 유량의 변화량은 아래 식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법
    순환유량증감 비율 = (제1밸브개도와 제2밸브개도의 차이)/제1밸브개도×100
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부에는 상기 목표 순환 유량에 대응하는 상기 온수측 유량조절밸브(150)의 개도가 테이블 값으로 미리 입력되어 있고;
    상기 순환 유량 증감 비율을 상기 테이블의 목표 순환 유량에 일괄적으로 적용하여, 상기 테이블의 목표 순환 유량값이 증감된 수정 목표 순환 유량값으로 상기 테이블의 값들이 변경되는 것을 특징으로 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법
  7. 제2항에서 있어서,
    상기 열원(120)에서 공급되는 공급수를 난방소요처(130)로 공급하기 위해 개폐되는 난방측 유량조절밸브(150)가 구비되고;
    온수와 난방을 동시에 사용하는 경우에는, 상기 d)단계 이후, 상기 목표 순환 유량 또는 수정 목표 순환 유량을 제외한 나머지 유량이 난방측 유량조절밸브(140)를 통해 상기 난방소요처(130)로 공급되도록 상기 난방측 유량조절밸브(150)의 개도를 조절하는 것을 특징으로 하는 지역 및 중앙 난방에 적용되는 난방 및 온수 공급 장치의 제어 방법
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