KR101700534B1

KR101700534B1 - 중앙집중식 난방 및 급탕 장치

Info

Publication number: KR101700534B1
Application number: KR1020150153782A
Authority: KR
Inventors: 장용성; 김영섭; 주경남; 김종경; 박충식; 임억수; 송진한
Original assignee: 지에스건설 주식회사; 지에스네오텍(주)
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-01-31

Abstract

중앙집중식 난방 및 급탕 장치가 개시된다.
본 발명에 의한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는, 열생산설비로부터 열매체를 전달받아 가열수를 생산하는 메인 열교환기; 상기 메인 열교환기와 연결되며 가열수를 공급하는 메인 공급관; 상기 메인 열교환기와 연결되며 가열수를 회수하는 메인 회수관; 상기 메인 공급관과 연결되는 난방 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 난방 회수관에 각각 연결되며, 상기 메인 공급관으로부터 전달되는 가열수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 난방 구역에 공급하기 위한 난방수를 생산하는 난방 열교환기; 상기 난방 열교환기에 연결되어 상기 난방 구역에 난방수를 공급하는 난방용 공급 배관; 상기 난방 열교환기에 연결되어 상기 난방 구역으로부터 전달되는 난방수를 회수하는 난방용 회수 배관; 상기 난방용 공급 배관에 마련되어 상기 난방 구역에 공급되는 난방수의 온도를 감지하는 제 1 온도센서; 상기 난방용 회수 배관에 마련되어 상기 난방 구역으로부터 회수되는 난방수를 순환시키는 제 1 순환펌프; 상기 난방용 공급 배관에서 분기되어 난방용 회수 배관으로 연결되는 난방용 순환관이 마련되되, 상기 난방용 순환관과 난방용 회수 배관의 연결부에 마련되어 상기 난방 구역으로부터 회수되는 난방수의 유로를 전환하는 3방향 밸브; 상기 난방 회수관에 마련되어 가열수의 유량을 조절하기 위한 제 1 밸브; 상기 메인 공급관과 연결되는 급탕 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 급탕 회수관에 각각 연결되며, 상기 메인 공급관으로부터 전달되는 가열수와 급수관으로부터 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기에 공급하기 위한 급탕수를 생산하는 급탕 열교환기; 상기 급탕 열교환기에 연결되어 상기 수전 분배기에 급탕수를 공급하는 급탕용 공급 배관; 상기 급탕 열교환기에 연결되어 상기 수전 분배기로부터 전달되는 급탕수를 회수하는 급탕용 회수 배관; 상기 급탕용 공급 배관에 마련되어 상기 급탕 열교환기로부터 수전 분배기에 공급되는 급탕수의 유량을 감지하는 유량센서; 상기 급탕용 공급 배관에 마련되어 상기 급탕 열교환기로부터 상기 수전 분배기에 공급되는 급탕수의 온도를 감지하는 제 2 온도센서; 상기 급탕용 회수 배관에 마련되어 상기 수전 분배기로부터 회수되는 급탕수를 순환시키는 제 2 순환펌프; 상기 급탕 회수관에 마련되어 가열수의 유량을 조절하기 위한 제 2 밸브; 및 상기 제 1 온도센서, 제 1 순환펌프, 3방향 밸브, 제 1 밸브, 유량센서, 제 2 온도센서, 제 2 순환펌프, 제 2 밸브를 제어하기 위한 중앙제어기;를 포함하여 이루어진다.

Description

중앙집중식 난방 및 급탕 장치{HEATING AND HOT WATER DEVICE OF THE CENTRAL TYPE}

본 발명은 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공동주택의 각 세대 또는 층에 효율적인 난방 운전 및 안정적인 급탕 공급이 가능한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 다가구 주택이 밀집된 지역 또는 높은 고층건물이나 중대규모 빌딩에는 각각의 세대와 층에 난방 및 급탕(온수)을 제공하도록 보일러 등의 난방설비가 설치되며, 이러한 난방설비의 난방방식은 열매체(예컨대, 온수, 중온수 및 증기 등)의 생산방식에 따라 개별식 및 중앙집중식으로 구분한다.

개별식은 공동주택의 세대 및 층별로 열원을 생산하고 개별적으로 난방운전을 시행하는 방식으로서, 사용연료가 유류에서 전기, 도시가스 등으로 다양화되고 있다.

중앙집중식은 집중된 열원시설에서 경제적으로 생산된 열을 이용하는 방식으로서, 단지내에 설치된 기계실에서 열원시설에서 생산된 열과 열교환하여 난방 및 급탕에 필요한 중저온수를 생산하여 각 세대 및 층별로 공급하는 방식이다.

이러한 중앙집중식은 많은 수요처에 비교적 효율이 높은 열원설비를 사용하며 전문적 기술을 갖춘 관리자로 하여금 관리토록 함으로써, 개별식에 비하여 설비의 경년에 따른 효율감소에 적극 대응이 가능하고, 동시 사용률 적용으로 전체 설비용량을 축소하며, 화력 등을 한곳에 모아 화재와 같은 응급상황에 대응이 용이한 장점을 갖고 있다.

한편, 종래의 중앙집중식은 순환펌프를 포함하는 4-파이프 방식으로 이루어진다.

즉, 중앙집중식의 순환펌프에는 난방용 열교환기와 급탕용 열교환기를 통해 열공급대상 공동주택 또는 건물까지 난방수를 공급 및 회수하도록 고온수배관이 연결되며, 난방용 열교환기에는 각 세대 및 층에 연결된 난방 공급관과 난방 회수관이 설치되고, 급탕용 열교환기에는 각 세대 및 층에 연결된 급탕 공급관과 급탕 회수관이 설치된다.

그러나, 이러한 종래의 중앙난방의 4-파이프 방식에서는 각각의 배관을 설치하기 위해 건축비, 설비 관리 및 유지 보수 비용이 증대되며, 다수의 배관 설치로 인해 배관에서 열손실이 발생한다.

또한, 종래의 중앙집중식 난방을 이용하여 보일러 또는 열교환기에서 샤워기나 수도꼭지까지 급탕 온수를 공급하기 위해서는 별도의 급탕 온수라인이 설치되어 있어야 한다.

종래의 급탕 온수라인은 그 구조가 복잡하면서 설치비용이 과다하게 소요되며, 노후로 인한 교체가 필요할 경우 복잡한 구조로 인해 교체가 필요한 배관영역이 증가하여 비용이 과다하게 지출되는 단점이 발생한다.

또한, 외부에 노출되어 있는 급탕 온수라인으로 인해 열손실이 발생되고, 이로 인해, 일정한 온도의 온수를 제공할 수 없으며 손실된 열량을 보충해줘야 하기 때문에 보일러를 추가로 작동시켜야 한다.

따라서, 하나의 열원에서 배출되는 난방수를 난방과 급탕으로 구분하지 않고 하나의 메인 배관으로 난방과 급탕에 필요한 난방수를 공급할 수 있으며, 외부에 노출된 배관의 영역을 감소시켜 열손실의 발생을 줄이면서 일정한 온도를 갖는 급탕온수의 공급이 가능한 난방설비 개발의 필요성이 제기되었다.

이를 위해, 종래에는 대한민국 등록특허 제10-1479557호가 제시되었다.

상술한 종래 공개특허에 의한 중앙난방용 급탕공급시스템은 중앙난방 설비를 이용하여 난방용수의 일부분을 순환시킴으로써, 순환되는 난방용수를 통해 적은 비용으로 난방 및 급탕을 운전할 수 있는 효과가 있다.

하지만, 종래의 중앙난방용 급탕공급시스템은 난방용수를 분배기에 전달하는 동안 에너지 손실이 발생하여 열원공급기에서의 최초 온도를 유지하지 못하는 단점이 있었다.

또한, 급탕을 사용하는 경우에는 난방을 일시 중지시켜야 하므로, 각 세대 및 층별로 바닥 난방과 급탕 공급을 동시에 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

또한 종래의 중앙난방용 급탕공급시스템은 최초에 사용되는 급탕수가 정해진 온도에 미치지 못하므로, 가온의 급탕수가 배출되기까지 다량의 물을 버려야하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공동주택의 각 세대 또는 층에 효율적인 난방 운전 및 안정적인 급탕 공급이 가능한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치을 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일례에 의한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는, 열생산설비로부터 열매체를 전달받아 가열수를 생산하는 메인 열교환기; 상기 메인 열교환기와 연결되며 가열수를 공급하는 메인 공급관; 상기 메인 열교환기와 연결되며 가열수를 회수하는 메인 회수관; 상기 메인 공급관과 연결되는 난방 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 난방 회수관에 각각 연결되며, 상기 메인 공급관으로부터 전달되는 가열수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 난방 구역에 공급하기 위한 난방수를 생산하는 난방 열교환기; 상기 난방 열교환기에 연결되어 상기 난방 구역에 난방수를 공급하는 난방용 공급 배관; 상기 난방 열교환기에 연결되어 상기 난방 구역으로부터 전달되는 난방수를 회수하는 난방용 회수 배관; 상기 난방용 공급 배관에 마련되어 상기 난방 구역에 공급되는 난방수의 온도를 감지하는 제 1 온도센서; 상기 난방용 회수 배관에 마련되어 상기 난방 구역으로부터 회수되는 난방수를 순환시키는 제 1 순환펌프; 상기 난방용 공급 배관에서 분기되어 난방용 회수 배관으로 연결되는 난방용 순환관이 마련되되, 상기 난방용 순환관과 난방용 회수 배관의 연결부에 마련되어 상기 난방 구역으로부터 회수되는 난방수의 유로를 전환하는 3방향 밸브; 상기 난방 회수관에 마련되어 가열수의 유량을 조절하기 위한 제 1 밸브; 상기 메인 공급관과 연결되는 급탕 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 급탕 회수관에 각각 연결되며, 상기 메인 공급관으로부터 전달되는 가열수와 급수관으로부터 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기에 공급하기 위한 급탕수를 생산하는 급탕 열교환기; 상기 급탕 열교환기에 연결되어 상기 수전 분배기에 급탕수를 공급하는 급탕용 공급 배관; 상기 급탕 열교환기에 연결되어 상기 수전 분배기로부터 전달되는 급탕수를 회수하는 급탕용 회수 배관; 상기 급탕용 공급 배관에 마련되어 상기 급탕 열교환기로부터 수전 분배기에 공급되는 급탕수의 유량을 감지하는 유량센서; 상기 급탕용 공급 배관에 마련되어 상기 급탕 열교환기로부터 상기 수전 분배기에 공급되는 급탕수의 온도를 감지하는 제 2 온도센서; 상기 급탕용 회수 배관에 마련되어 상기 수전 분배기로부터 회수되는 급탕수를 순환시키는 제 2 순환펌프; 상기 급탕 회수관에 마련되어 가열수의 유량을 조절하기 위한 제 2 밸브; 및

상기 제 1 온도센서, 제 1 순환펌프, 3방향 밸브, 제 1 밸브, 유량센서, 제 2 온도센서, 제 2 순환펌프, 제 2 밸브를 제어하기 위한 중앙제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 제 1 온도센서는 상기 난방용 공급 배관 및 난방용 순환관의 연결부와 상기 난방 구역의 사이에 마련되고, 상기 제 1 순환펌프는 상기 난방 구역과 3방향 밸브의 사이에 마련될 수 있다.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 제 2 온도센서는 상기 유량센서와 수전 분배기의 사이에 마련되며, 상기 제 2 순환펌프는 상기 수전 분배기와 상기 급수관 및 급탕용 회수 배관의 연결부 사이에 마련될 수 있다.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 제 2 순환펌프와 상기 급수관 및 급탕용 회수 배관의 연결부 사이에는 역류 방지를 위한 체크 밸브가 더 마련될 수 있다.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 체크 밸브와 급탕 열교환기 사이에는 상기 급수관을 통해 상기 급탕용 회수 배관에 시수를 공급하는 급수설비가 더 마련될 수 있다.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 난방 공급관과 난방용 공급 배관을 연결하여 상기 메인 열교환기로부터 전달된 가열수를 상기 난방용 공급 배관으로 공급하기 위한 제 1 바이패스관 및 상기 난방용 회수 배관과 난방 회수관을 연결하여 상기 난방 구역으로부터 전달된 난방수를 상기 난방 회수관으로 회수하기 위한 제 2 바이패스관을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일례에 있어서, 상기 난방 열교환기와 급탕 열교환기가 상호 연동되어 각 세대 또는 층별로 난방수 및 급탕수 공급이 가능하도록 구현되되, 상기 급탕 열교환기가 가동되는 경우, 각 세대 또는 층별로 운전되는 난방이 멈추게 되거나 기존의 명령대로 실행될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의할 경우, 2-파이프 방식의 메인 공급관 및 메인 회수관을 기반으로 하여 배관을 설치함으로써, 열손실의 발생이 최소화된 채, 건축비, 설비 시공비, 설비 관리 및 유지 보수 비용을 상대적으로 절감할 수 있다.

또한, 기계실에 메인 열교환기를 마련하여 수시로 가열수를 공급하고, 공동주택의 각 세대 또는 층별로 난방 열교환기와 급탕 열교환기를 구비함으로써, 계절적인 제약에 관계없이 각 세대 또는 층별로 방의 난방 및 급탕 사용을 자유롭게 제공할 수 있다.

또한, 난방 열교환 구역에는 제 1 온도센서, 제 1 순환펌프 및 3 방향 밸브가 마련되어 난방수의 유량 및 유로를 제어가능하므로, 난방을 위한 배관 설치가 간결한 채, 해당 방의 온도에 따른 난방수의 유량제어가 용이하기 때문에 불필요한 에너지 지출을 줄일 수 있다.

또한, 급탕 열교환 구역에는 유량센서, 제 2 온도센서 및 제 2 순환펌프가 마련되어 급탕수가 순환되도록 제어가능하므로, 순환하는 급탕수의 유량 및 온도에 대응하여 전체 유량제어를 진행하기 때문에 에너지가 상대적으로 절약된 채, 필요로 하는 온도의 급탕을 자유롭게 이용할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 난방 열교환기 및 급탕 열교환기를 하나의 열교환 통합설비에 수용된 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치가 공동주택의 각 세대별로 적용된 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치가 공동주택의 각 층별로 적용된 모습을 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관계에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치의 구성을 나타내는 계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치의 제어 블록도이다.

본 발명에 의한 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는 크게 난방 열교환 구역 및 급탕 열교환 구역으로 이루어지되, 메인 열교환기(110), 난방 열교환기(120), 급탕 열교환기(130), 복수의 배관시설 및 중앙제어기(140)를 포함하여 이루어진다.

메인 열교환기(110)는 발전소 폐열 또는 중앙보일러 등의 열생산설비(A)로부터 열매체를 전달받아 열교환을 통해 가열수를 생산하고, 이러한 메인 열교환기(110)에는 가열수를 공급하기 위한 메인 공급관(111) 및 가열수를 회수하기 위한 메인 회수관(112)이 연결된다.

난방 열교환기(120)는 난방 열교환 구역에 마련되는 열교환 설비로써, 메인 공급관(111)과 연결되는 난방 공급관(113) 및 메인 회수관(112)과 연결되는 난방 회수관(114)에 각각 연결되며, 메인 공급관(111)으로부터 전달되는 가열수와 열교환을 통하여 각 세대 또는 층의 난방 구역(124)에 공급하기 위한 난방수를 생산한다.

상기 난방 회수관(114)에는 가열수의 유량을 조절하도록 중앙제어기(140)에 의해 제어되는 제 1 밸브(128)가 설치되며, 이러한 제 1 밸브(128)는 설정된 값에 대응하는 유량만을 유동시키도록 작동된다.

난방 열교환기(120)에는 난방수 공급헤더(124a)에 연장되어 난방 구역(124)에 난방수를 공급하는 난방용 공급 배관(121) 및 난방수 회수헤더(124b)에 연장되어 난방 구역(124)으로부터 전달되는 난방수를 회수하는 난방용 회수 배관(122)이 각각 연결된다.

상기 난방 열교환기(120)로부터 난방 구역(124)에 연결되는 난방용 공급 배관(121)에는 제 1 온도센서(123)가 마련되며, 난방 구역(124)로부터 난방 열교환기(120)에 연결되는 난방용 회수 배관(122)에는 제 1 순환펌프(125)가 마련된다.

또한, 난방용 공급 배관(121)에서 분기되어 난방용 회수 배관(122)으로 연결되는 난방용 순환관(127)이 마련될 수 있으며, 난방용 순환관(127)과 난방용 회수 배관(122)의 연결부에는 난방 구역(124)으로부터 전달되는 난방수의 유로를 전환하기 위한 3방향 밸브(126)가 구비된다.

이때, 제 1 온도센서(123)는 난방용 공급 배관(121) 및 난방용 순환관(127)의 연결부와 난방 구역(124)의 사이에 마련되어 감지된 온도 검출값의 정보를 중앙제어기(140)에 전달하며, 제 1 순환펌프(125)는 난방 구역(124)과 3방향 밸브(126)의 사이에 마련되어 중앙제어기(140)를 통해 동작이 제어된다.

한편, 도 3에서와 같이, 난방 열교환 구역에는 제 3 밸브(15, 25)를 통해 유량을 조절하는 제 1 바이패스관(10) 및 제 2 바이패스관(20)이 더 마련될 수 있다.

제 1 바이패스관(10)은 난방 공급관(113)과 난방용 공급 배관(121)을 연결하여 메인 열교환기(110)로부터 전달된 가열수를 난방용 공급 배관(121)으로 직접 공급한다.

제 2 바이패스관(20)은 난방 회수관(114)과 난방용 회수 배관(122)을 연결하여 난방 구역(124)으로부터 전달되는 난방수를 난방 회수관(114)으로 직접 회수한다.

상기와 같이, 난방 열교환 구역에 제 1 바이패스관(10) 및 제 2 바이패스관(20)이 더 마련됨으로써, 메인 열교환기(110)로부터 전달된 난방수를 난방 열교환기(120)와의 교류없이 직접 난방 구역(124)으로 공급할 수 있으므로, 각 세대 또는 층의 해당 방에 급한 난방이 요구되는 경우에 신속한 난방 공급을 진행할 수 있다.

또한, 제 1 바이패스관(10) 및 제 2 바이패스관(20)은 난방 열교환기(120)의 고장발생에 따른 정비기간에 지속적으로 가열수 및 난방수의 순환이 이루어지도록 우회관의 역할을 한다.

급탕 열교환기(130)는 급탕 열교환 구역에 마련되는 열교환 설비로써, 메인 공급관(111)과 연결되는 급탕 공급관(115) 및 메인 회수관(112)과 연결되는 급탕 회수관(116)에 각각 연결되며, 메인 공급관(111)으로부터 전달되는 가열수와 급수관(137a)으로부터 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기(134)에 급탕수를 공급하기 위한 급탕수를 생산한다.

급탕 회수관(116)에는 가열수의 유량을 조절하도록 중앙제어기(140)에 의해 제어되는 제 2 밸브(139)가 설치되며, 이러한 제 2 밸브(139)는 설정된 값에 대응하는 유량만을 유동시키도록 작동된다.

급탕 열교환기(130)에는 수전 분배기(134)에 급탕수를 공급하는 급탕용 공급 배관(131)이 연결되며, 수전 분배기(134)로부터 전달되는 급탕수를 회수하는 급탕용 회수 배관(138)이 연결된다.

이러한 급탕 열교환기(130)는 판형 열교환기, 스파이럴형 열교환기 및 쉘&튜브형 열교환기 등이 적용될 수 있으며, 이중 어느 하나로 한정하지는 않는다..

급탕 열교환기(130)로부터 수전 분배기(134)에 연결되는 급탕용 공급 배관(131)에는 제 2 온도센서(133)가 마련되고, 수전 분배기(134)로부터 급탕 열교환기(130)에 연결되는 급탕용 회수 배관(138)에는 제 2 순환펌프(135)가 마련된다.

또한, 급탕용 공급 배관(131)에는 유량센서(132)가 마련되며, 급탕용 회수 배관(138)에는 시수(냉수)를 공급하는 급수설비(137)가 연결된다.

이때, 제 2 순환펌프(135)와 급수관(137a) 및 급탕용 회수 배관(138)의 연결부 사이에는 역류 방지를 위한 체크 밸브(136)가 더 마련될 수 있다.

제 2 온도센서(133)는 유량센서(132)와 수전 분배기(134)의 사이에 마련되어 감지된 온도 검출값의 정보를 중앙제어기(140)에 전하며, 제 2 순환펌프(135)는 수전 분배기(134)와 급수관(137a) 및 급탕용 회수 배관(138)의 연결부 사이에 마련되어 중앙제어기(140)를 통해 동작이 제어된다.

또한, 난방 열교환 구역 및 급탕 열교환 구역을 제어하는 중앙제어기(140)가 마련되며, 이러한 중앙제어기(140)는 공동주택의 각 세대 또는 층의 실내에 설치되어 전체 시스템, 예컨대, 제 1 온도센서(123), 제 1 순환펌프(125), 3방향 밸브(126), 제 1 밸브(128), 유량센서(132), 제 2 온도센서(133), 제 2 순환펌프(135), 제 2 밸브(139) 등을 전반적으로 제어하며, 특히, 설정 온도값에 따라 각 세대 또는 층별로 공급되는 가열수의 유량을 제어하여 원활한 난방 및 급탕 공급을 구현할 수 있다.

한편, 도 4에서와 같이, 본 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는 난방 열교환기(120)와 급탕 열교환기(130)를 하나의 열교환 통합설비(B)에 수용하여 각 세대 또는 각 층별로 효율적인 난방 및 안정적인 급탕 공급에 있어 통합적으로 운전 및 유지 관리되도록 구현할 수도 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치가 공동주택의 각 세대 또는 층별로 적용된 모습을 나타내는 도면이다. 단, 이미 상술한 본 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치의 구성에 중복되는 구성요소에 대해서는 도면부호 및 구체적인 설명을 생략한다.

도 5 및 도 6에서 도시한 것과 같이, 본 실시예의 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는, 2-파이프 방식의 메인 공급관(111) 및 메인 회수관(112)을 기반으로 하여 배관을 설치함으로써, 열손실의 발생이 최소화된 채, 건축비, 설비 시공비, 설비 관리 및 유지 보수 비용을 상대적으로 절감할 수 있다.

또한, 난방 열교환기(120)가 포함된 난방 열교환 구역과 급탕 열교환기(130)가 포함된 급탕 열교환 구역이 공동주택의 각 세대 또는 층별로 설치되고, 복수의 배관시설이 각각 연결되어 열생산설비(A)로부터 열매체를 전달받은 메인 열교환기(110)를 통해 생산된 가열수를 각 구역에 공급한다.

또한, 난방 열교환 구역에서는 난방 열교환기(120)에서 열교환된 난방수가 설정된 온도값 이하로 낮아질 때까지 3방향 밸브(126)를 통해 순환되므로, 불필요한 애너지 낭비를 줄일 수 있다.

또한, 급탕 열교환 구역에서는 급탕 열교환기(130)에서 열교환된 급탕수가 일정한 온도를 유지하면서 순환되기 때문에 항상 특정 온도의 급탕수를 사용할 수 있으며, 급탕수의 사용량에 따른 수전의 동작 변화에 대응하여 시수와 열교환하기 위한 가열수의 유량을 조절할 수 있기 때문에 가열수가 갖는 열을 보다 효과적으로 사용할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 중앙집중식 난방 및 급탕 장치의 동작에 대해 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치는, 열생산설비(A)로부터 생산된 열매체를 기계실 내에 마련된 메인 열교환기(110)로 공급하며, 이러한 메인 열교환기(110)에 의해 열교환된 가열수가 난방 열교환기(120) 및 급탕 열교환기(130)를 통해 또다시 열교환되어 공동주택의 각 세대 또는 각 층에 마련된 난방 구역(124)에 난방수를 공급하며, 수전 분배기(134)에 급탕수를 공급하게 된다.

난방이 필요한 경우, 공급되는 가열수와 열교환되어 생산된 난방수가 난방구역(124)에 공급되어 난방이 이루어지게 된다. 이때, 난방 열교환 구역에서는, 중앙제어기(140)에 입력된 난방수의 온도값과 제 1 온도센서(123)에 의해 검출되는 난방수의 현재 온도값을 비교하여 난방수의 현재 온도값이 설정된 온도값보다 높으면 중앙제어기를 통해 제 1 밸브(128)를 패쇄한 후, 제 1 순환펌프(125)를 구동하여 난방수를 순환시킨다. 이 경우, 3방향 밸브(126)는 난방 열교환기(120)에 연결되는 난방용 회수 배관(122)을 차단하여 난방 구역(124)으로부터 전달된 난방수를 난방용 순환관(127)으로 공급하도록 유로를 전환한다.

이로 인해, 난방수는 중앙제어기(140)의 설정 온도값에 도달된 상태에서 순환하게 되어 난방에 필요한 가열수의 사용을 줄일 수 있게 되며, 이후 순환되는 난방수의 현재 온도값이 설정 온도값보다 낮을 경우, 원래 가동 상태로 되돌아가게 된다.

따라서, 난방 열교환 구역에는 계속해서 난방 열교환기(120)를 가동할 필요없이, 열교환된 난방수가 설정된 온도값 이하로 낮아질 때까지 3방향 밸브(126)에 의해 순환되어, 난방에 필요한 가열수의 사용을 줄일 수 있게 되므로, 난방에 필요한 에너지의 사용을 줄일 수 있게 된다. 또한 본 발명은 가열수와 열교환된 난방수를 난방에 사용한다. 따라서 종래와 달리 난방구역(124) 내에서 소음이 발생하는 문제 등을 방지할 수 있게 된다.

다음으로 급탕 열교환 구역에서는 수전분배기(134)의 동작에 의하여 제 2 밸브(139)가 개방되어, 가열수와 시수를 열교환하여 급탕에 필요한 급탕수를 생산한다.

제 2 밸브(139)는 유량센서(F)로부터 전달되는 "+"값, 즉 수전을 통하여 급탕수가 사용되는 경우, 개방되어 가열수와 시수를 열교환하여 급탕수를 생산하게 된다.

또한 수전분배기(134)에 연결된 수전을 통하여 배출되는 급탕수를 제외한 잉여분의 급탕수는 급탕수 회수 배관(138) 영역으로 회수된다.

수전분배기(134)에 연결된 수전이 완전히 닫히는 경우, 즉 유량센서(132)의 값이 "0"인 경우, 제 2 밸브(139)는 폐쇄된다.

제 2 밸브(139)가 패쇄된 상태에서 제 2 온도센서(133)는 급탕용 회수 배관(138) 내에 체류하는 급탕수의 온도를 주기적으로 체크하게 되며, 급탕용 회수 배관(138) 내에 체류하는 급탕수의 온도가 설정된 값보다 낮을 경우, 제 2 밸브(139)를 개방하여 급탕수의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시킨다.

상기와 같은 과정에 의하여 사용자가 수전을 개방할 경우, 처음부터 일정 온도 이상의 급탕수를 사용할 수 있게 된다.

따라서 저온의 급탕수가 버려지던 종래와 달리, 수전의 개방과 동시에 일정 온도 이상의 급탕수를 공급할 수 있게 되어, 불필요한 자원의 낭비를 줄일 수 있게 된다.

급탕 배관 내에 체류하는 급탕수의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시키는 것은 제 2 온도센서(133)에서 측정한 온도 값과 설정된 온도 값의 비교에 의하는 방식 이외에 주기적으로 정해진 일정시간 동안 제 2 밸브(139)를 개방하는 방식 응에 의할 수도 있다.

결과적으로, 상술한 도 1 내지 도 6에서 도시한 것과 같이, 본 발명에 따른 중앙집중식 난방 및 급탕 장치를 통해 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 실시예에 의할 경우, 2-파이프 방식의 메인 공급관(111) 및 메인 회수관(112)을 기반으로 하여 배관을 설치함으로써, 열손실의 발생이 최소화된 채, 건축비, 설비 시공비, 설비 관리 및 유지 보수 비용을 상대적으로 절감할 수 있다.

또한, 기계실에 메인 열교환기(110)를 마련하여 수시로 가열수를 공급하고, 공동주택의 각 세대 또는 층별로 난방 열교환기(120)와 급탕 열교환기(130)를 구비함으로써, 계절적인 제약에 관계없이 각 세대 또는 층별로 방의 난방 및 급탕 사용을 자유롭게 제공할 수 있다.

또한, 난방 열교환 구역에는 제 1 온도센서(123), 제 1 순환펌프(125) 및 3 방향 밸브(126)가 마련되어 난방수의 유량 및 유로를 제어가능하므로, 난방을 위한 배관 설치가 간결한 채, 해당 방의 온도에 따른 난방수의 유량제어가 용이하기 때문에 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다.

또한, 급탕 열교환 구역에는 유량센서(132), 제 2 온도센서(133) 및 제 2 순환펌프(135)가 마련되어 급탕수가 순환되도록 제어가능하므로, 순환하는 급탕의 유량 및 온도에 대응하여 전체 유량제어를 진행하기 때문에 에너지가 상대적으로 절약된 채, 필요로 하는 온도의 급탕을 자유롭게 이용할 수 있다.

상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 제 1 바이패스관 15, 25: 제 3 밸브
20: 제 2 바이패스관 110: 메인 열교환기
111: 메인 공급관 112: 메인 회수관
113: 난방 공급관 114: 난방 회수관
115: 급탕 공급관 116: 급탕 회수관
120: 난방 열교환기 121: 난방용 공급 배관
122: 난방용 회수 배관 123: 제 1 온도센서
124: 난방 구역 124a: 난방수 공급헤더
124b: 난방수 회수헤더 125: 제 1 순환펌프
126: 3방향 밸브 127: 난방용 순환관
128: 제 1 밸브 130: 급탕 열교환기
131: 급탕용 공급 배관 132: 유량센서
133: 제 2 온도센서 134: 수전 분배기
135: 제 2 순환펌프 136: 체크 밸브
137: 급수설비 137a: 급수관
138: 급탕용 회수 배관 139: 제 2 밸브
140: 중앙제어기
A: 열생산설비 B: 열교환 통합설비

Claims

열생산설비로부터 열매체를 전달받아 가열수를 생산하는 메인 열교환기;
상기 메인 열교환기와 연결되며 가열수를 공급하는 메인 공급관;
상기 메인 열교환기와 연결되며 가열수를 회수하는 메인 회수관;
상기 메인 공급관과 연결되는 난방 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 난방 회수관에 각각 연결되며, 상기 메인 공급관으로부터 전달되는 가열수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 난방 구역에 공급하기 위한 난방수를 생산하는 난방 열교환기;
상기 난방 열교환기에 연결되어 상기 난방 구역에 난방수를 공급하는 난방용 공급 배관;
상기 난방 열교환기에 연결되어 상기 난방 구역으로부터 전달되는 난방수를 회수하는 난방용 회수 배관;
상기 난방용 공급 배관에 마련되어 상기 난방 구역에 공급되는 난방수의 온도를 감지하는 제 1 온도센서;
상기 난방용 회수 배관에 마련되어 상기 난방 구역으로부터 회수되는 난방수를 순환시키는 제 1 순환펌프;
상기 난방용 공급 배관에서 분기되어 난방용 회수 배관으로 연결되는 난방용 순환관이 마련되되, 상기 난방용 순환관과 난방용 회수 배관의 연결부에 마련되어 상기 난방 구역으로부터 회수되는 난방수의 유로를 전환하는 3방향 밸브;
상기 난방 회수관에 마련되어 가열수의 유량을 조절하기 위한 제 1 밸브;
상기 메인 공급관과 연결되는 급탕 공급관 및 상기 메인 회수관과 연결되는 급탕 회수관에 각각 연결되며, 상기 메인 공급관으로부터 전달되는 가열수와 급수관으로부터 전달되는 시수를 열교환하여 각 세대 또는 층의 수전 분배기에 공급하기 위한 급탕수를 생산하는 급탕 열교환기;
상기 급탕 열교환기에 연결되어 상기 수전 분배기에 급탕수를 공급하는 급탕용 공급 배관;
상기 급탕 열교환기에 연결되어 상기 수전 분배기로부터 전달되는 급탕수를 회수하는 급탕용 회수 배관;
상기 급탕용 공급 배관에 마련되어 상기 급탕 열교환기로부터 수전 분배기에 공급되는 급탕수의 유량을 감지하는 유량센서;
상기 급탕용 공급 배관에 마련되어 상기 급탕 열교환기로부터 상기 수전 분배기에 공급되는 급탕수의 온도를 감지하는 제 2 온도센서;
상기 급탕용 회수 배관에 마련되어 상기 수전 분배기로부터 회수되는 급탕수를 순환시키는 제 2 순환펌프;
상기 급탕 회수관에 마련되어 가열수의 유량을 조절하기 위한 제 2 밸브; 및
상기 제 1 온도센서, 제 1 순환펌프, 3방향 밸브, 제 1 밸브, 유량센서, 제 2 온도센서, 제 2 순환펌프, 제 2 밸브를 제어하기 위한 중앙제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 온도센서는 상기 난방용 공급 배관 및 난방용 순환관의 연결부와 상기 난방 구역의 사이에 마련되고, 상기 제 1 순환펌프는 상기 난방 구역과 3방향 밸브의 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 온도센서는 상기 유량센서와 수전 분배기의 사이에 마련되며, 상기 제 2 순환펌프는 상기 수전 분배기와 상기 급수관 및 급탕용 회수 배관의 연결부 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 순환펌프와 상기 급수관 및 급탕용 회수 배관의 연결부 사이에는 역류 방지를 위한 체크 밸브가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 체크 밸브와 급탕 열교환기 사이에는 상기 급수관을 통해 상기 급탕용 회수 배관에 시수를 공급하는 급수설비가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 난방 공급관과 난방용 공급 배관을 연결하여 상기 메인 열교환기로부터 전달된 가열수를 상기 난방용 공급 배관으로 공급하기 위한 제 1 바이패스관; 및
상기 난방용 회수 배관과 난방 회수관을 연결하여 상기 난방 구역으로부터 전달된 난방수를 상기 난방 회수관으로 회수하기 위한 제 2 바이패스관;을 더 포함하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 난방 열교환기와 급탕 열교환기가 상호 연동되어 각 세대 또는 층별로 난방수 및 급탕수 공급이 가능하도록 구현되되,
상기 급탕 열교환기가 가동되는 경우, 각 세대 또는 층별로 운전되는 난방이 멈추게 되거나 기존의 명령대로 실행되는 것을 특징으로 하는 중앙집중식 난방 및 급탕 장치.