KR101824716B1 - 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템은 배관부 내의 온도 변화에 따라 배관수의 열팽창 또는 열수축에 의해 압력이 상승 또는 하강할 때, 온도가 높아져 부피가 증가한 물이 저장되거나 배관 내의 압력이 낮아졌을 때 물이 빠져나가며, 배관 내의 공기를 탈기하는 팽창탱크와; 상기 배관부의 압력이 일정 범위를 유지하기 위하여, 열팽창에 의해 부피가 증가한 물이 상기 팽창탱크에 저장될 수 있도록 상기 순환펌프 전단의 배관수 리턴라인에서 분기되어 상기 팽창탱크의 하부에 결합되는 팽창수관과; 열수축 시 상기 배관시스템의 압력이 낮아졌을 때 상기 팽창탱크에서 상기 배관수 공급라인으로 물을 공급해주며, 상기 열교환기 후단의 배관수 공급라인에 결합되는 팽창수환수관과; 상기 열교환기 후단의 배관수 공급라인과 상기 순환펌프 전단의 배관수 리턴라인의 평균압력을 측정해주는 압력센서와; 상기 열교환기 후단의 배관수 공급라인과 상기 순환펌프 전단의 배관수 리턴라인의 평균압력을 측정할 수 있도록 상기 팽창수관과 팽창수환수관을 서로 연결해주며, 상기 압력센서가 설치되는 바이패스배관과; 상기 팽창수환수관에 설치되어 상기 팽창탱크의 물을 상기 배관수 공급라인으로 공급해주며, 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서의 압력이 설정 압력보다 낮을 때 가동되고 설정 압력보다 높을 때는 가동이 정지되는 환수펌프와; 상기 팽창수관에 설치되어 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서의 압력이 설정 압력보다 높을 때는 자동으로 열리고 낮을 때는 자동으로 닫히는 전자밸브와; 상기 압력센서의 신호를 받아 상기 전자밸브와 환수펌프를 제어하는 컨트롤러를 포함하며 상기 팽창기수분리 시스템을 운전하고 제어하는 제어반을 포함하여 구성된다.
본 발명의 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템에 따르면 평균압력 제어 방식을 통한 팽창기수분리 시스템의 내구성 향상과, 전력소비량을 감소시킬 수 있으며, 팽창탱크의 유효용량을 증대시키고, 팽창탱크의 유효용량을 기존 흡입 압력 제어 방식보다 더 크게 활용할 수 있고, 현장별 다양한 냉난방 배관시스템에 대응할 수 있으며, 다양한 냉난방 배관시스템의 상황에 맞게 안정적으로 압력 유지 기능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.

Description

평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템{Mean Pressure Control Type Expansion Air and Water Separating System}
본 발명은 냉난방시스템 배관압력을 유지하는 팽창기수분리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 순환펌프 흡입 측 압력을 기준으로 제어하는 흡입 압력 제어(Suction Pressure Control) 방식의 단점을 보완하여 더욱더 안정적인 배관시스템 압력유지가 가능하도록 하는 방법으로써 순환펌프 흡입 측 압력과 토출 측 압력의 평균값을 압력유지 기준점으로 하는 평균압력 제어(Mean Pressure Control) 방식을 적용한 팽창기수분리 시스템이다.
현재 냉난방시스템은 대부분 배관시스템에 물과 같은 유체를 순환시켜 열전달하는 방식이다. 물과 같은 유체는 온도변화에 따른 열팽창 및 열수축이 큰 물질로써, 냉난방시스템에 있어 이러한 물의 열팽창은 배관시스템의 압력을 상승시켜, 시스템을 파손시킬 수 있고, 열 수축은 배관시스템 압력을 감소시켜 시스템 내부로 Air를 유입시키거나, 순환장애를 일으킬 수 있다.
따라서 이러한 문제를 방지하기 위해 팽창탱크가 설치되며, 팽창탱크는 열팽창 및 열수축이 발생되어도 항상 배관시스템 압력을 일정한 범위 내로 유지시켜 시스템 파손을 방지하고, 배관수의 순환을 통한 열전달이 안정적으로 이루어지게 하는 기능을 한다.
팽창탱크는 열팽창 시에는 배관시스템에서 팽창된 물(팽창수)을 탱크로 유입시키고, 열수축 시에는 탱크에 있던 팽창수를 다시 배관시스템으로 환수시키는 원리로 배관시스템압력이 일정하게 유지되도록 작동된다.
팽창탱크 중 현재까지 가장 진보된 모델은 팽창기수분리 시스템로써 팽창탱크의 압력유지기능과 동시에 탈기 기능을 수행할 수 있는 모델이다.
팽창기수분리 시스템은 팽창수를 저장하는 팽창탱크와 환수펌프, 전자밸브, 컨트롤러 등으로 구성되며, 전력을 동력원으로써 작동된다.
열팽창 시에는 전자밸브를 이용하여 팽창수를 팽창탱크로 유입시키고 팽창탱크로 유입된 팽창수는 탱크 내부에서 탈기가 이루어진다.
열수축 시에는 펌프를 이용하여 팽창탱크에 있던 물을 다시 배관시스템으로 환수시켜 배관시스템 압력을 일정하게 유지시킨다.
여기서 모든 제어의 기준은 배관시스템 압력이 되며 일반적으로 압력센서를 통하여 읽어들인다.
현재까지 사용되고 있는 팽창기수분리 시스템의 대부분은 배관시스템 중 순환펌프 흡입측 배관압력을 기준으로 하는 작동방식을 적용하고 있으며, 이러한 제어방식을 흡입압력 제어(Suction pressure control)라 한다.
냉난방시스템의 열배관 시스템 압력분포는 도 1, 도 2에서 보여주듯이 팽창탱크 설치위치 즉 압력제어 기준점에 따라 달라진다.
현재 가장 보편적으로 적용되는 압력제어 방법은 흡입압력 제어(Suction pressure control)로써 도 1의 ⓐ에 해당되는 점이 압력유지 기준점이 된다.
흡입압력 제어(Suction Pressure Control)의 경우는 도 2에서 보여주듯이 배관시스템 전 구간의 압력분포가 배관 정수두 이상의 압력이 형성되므로, 배관 최상부영역에서도 물의 기화(Vaporization) 및 공기(Air) 유입을 방지할 수 있고, 원활한 배관수 순환과 열전달이 이루어지게 한다.
만약 팽창탱크 설치위치 또는 압력유지 제어점이 도 1의 ③, ④일 경우 즉, 토출압력 제어(Discharge Pressure Control)일 경우 도 2에서 보여주듯이 배관시스템 최상부층 압력분포가 실 정수두보다 낮아지게 되므로, 물의 기화(Vaporization) 및 에어(Air) 유입 등으로 인한 순환장애가 발생 될 위험이 있다.
따라서 순환펌프 흡입측 압력을 기준으로 흡입압력 제어(Suction pressure control)하는 것이 배관수 순환 및 열전달 측면에서는 가장 유리하다고 볼 수 있다.
하지만 순환펌프 흡입측 압력은 순환펌프가 정지상태에서 기동했을 때 배관시스템 내 공기의 압축 및 흡입배관 마찰손실 등의 영향으로 실제 정수두 압력보다 내려가게 되고, 순환펌프가 다시 정지하면 초기 충수된 만큼의 정수두를 유지하게 된다.
팽창기수분리 시스템은 이러한 순환펌프 흡입측 압력변화로 인하여 배관수의 열팽창/열수축이 없는 상태에서도 불필요하게 배관수를 팽창탱크로 유입시켰다가 다시 환수시키는 작동을 반복하게 되고, 압력변화가 심할 경우 압력변화에 해당하는 만큼의 배관수를 팽창탱크 내로 유입시켜야 하기 때문에, 팽창탱크 유효용량을 감소시킬 수 있는 단점이 있다.
냉난방 시스템에 적용되고 있는 팽창탱크 중 현재 가장 진보된 모델은 팽창기수분리 시스템이다.
상기 팽창기수분리 시스템은 열팽창 시 팽창수를 탱크로 보내는 전자밸브와 열수축시 팽창탱크에 저장된 팽창수를 다시 배관시스템으로 환수시키는 펌프와 배관시스템 압력을 실시간으로 측정하는 압력센서와 압력센서 값을 읽어들여 배관시스템 상황에 맞게 펌프 및 전자밸브를 제어하는 컨트롤러로 구성되어있다.
팽창기수분리 시스템 제어방법은 기본적으로 흡입 압력 제어(Suction Pressure Control)로써, 도 3와 같이 열팽창 시 팽창수를 탱크로 보내는 팽창수관과 열수축시 팽창수를 다시 배관시스템으로 보내는 팽창수환수관을 가지는 구조를 갖으며, 2가지 배관 모두 일정한 간격을 두고 순환펌프 흡입측에 설치가 된다.
압력센서는 순환펌프 흡입측 압력을 안정적으로 측정할 수 있도록 팽창수관에 설치된다.
흡입 압력 제어(Suction Pressure Control)는 팽창수관에 설치된 압력센서를 통하여 순환펌프 흡입 측 압력을 실시간으로 읽어들여 컨트롤러에 보내주고, 컨트롤러는 압력센서로부터 입력된 값과 컨트롤러에 설정된 배관시스템 운전에 필요한 최저운전압력 값을 비교 연산하여 압력센서로부터 입력된 값이 컨트롤러에 설정된 최저운전압력보다 작으면 환수펌프를 기동시키고, 컨트롤러에 설정된 최고운전압력보다 크면 전자밸브를 기동시켜 배관시스템 압력이 일정범위로 유지되도록 한다. 여기서 컨트롤러 설정값은 다음과 같이 설정된다.
hsetting= hlevel(정수두압력) + habsolute(Vaporization 방지 및 Air vent를 위한 적정압력)
흡입 압력 제어(Suction Pressure Control)는 도 2에서 보여주듯이 배관시스템 전 구간의 압력분포가 배관정수두 이상의 압력이 형성되므로, 배관 최상부 영역에서도 물의 Vaporization 및 Air 유입을 방지할 수 있고, 원활한 배관수 순환과 열전달이 이루어진다.
하지만 냉난방용 수배관 시스템과 같은 경우 정지상태의 펌프가 기동 될 경우 순환펌프 압력에 의하여 배관 속에 있는 Air가 압축되고, 도 4에서 보여주듯이 펌프 전단의 밸브 및 배관 저항에 의하여 수두손실(hloss)이 발생하므로 순환펌프 흡입압력(Hsuction)은 정수두보다 낮아지는 현상이 발생된다.
이러한 현상으로 인하여 흡입 압력 제어(Suction Pressure Control)로 제어되는 팽창기수분리 시스템은 펌프 흡입압력을 기준으로 작동되기 때문에 순환펌프 흡입압력이 낮아지게 되면 팽창탱크에 저장돼있던 팽창수를 배관시스템으로 공급하게 된다.
결과적으로 배관시스템의 압력은 초기 정수두압력보다 과충전(Over-pressurization)된 상태를 유지하였다가 다시 순환펌프가 정지하면 배관저항이 사라지면서 순환펌프 흡입압력이 상승된다.
이에 팽창기수분리 시스템은 배관시스템에 과충전되었던 물을 팽창수관을 통해 다시 팽창탱크 내로 다시 유입시킨다.
결국 과충전되었던 양만큼 팽창탱크의 유효용량이 줄어들게 되고, 팽창탱크는 열팽창/열수축과 관계없이 순환펌프 운전상태에 따라 불필요한 운전을 지속적으로 하게 된다.
또한 흡입 압력 제어(Suction Pressure Control)방식의 팽창기수분리 시스템의 경우 부하 변화에 따라 순환유량을 제어하는 변유량 펌프시스템(Variable speed pumping system)에서는 순환펌프 흡입측압력이 지속적으로 변하므로, 팽창수 유입과 환수가 반복되는 숏-사이클링(Short Cycling) 현상이 발생할 수 있다.
1. 한국 등록특허공보 제 10-1018412 (등록일자 : 2011년 02월 22일) 밀폐식 팽창탱크가 구비된 냉난방 장치 및 그 제어 시스템 2. 한국 등록특허공보 제 10-0932689 (등록일자 : 2009년 12월 10일) 팽창기수분리기 및 그 제어방법 3. 한국 등록특허공보 제 10-1033847 (등록일자 : 2011년 05월 02일) 비례제어식 팽창수자동밸브를 이용한 팽창탱크시스템 4. 한국 등록특허공보 제 10-1055310 (등록일자 : 2011년 08월 02일) 냉난방 시스템용 팽창 기체 분리장치 및 이를 이용한 기체 분리방법 5. 한국 등록특허공보 제 10-1474619 (등록일자 : 2014년 12월 12일) 기수 분리 장치
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 팽창탱크와, 배관수 리턴라인에서 분기되어 상기 팽창탱크의 하부에 결합되는 팽창수관과, 상기 팽창탱크에서 상기 배관수 공급라인으로 물을 공급해주는 팽창수환수관과, 상기 팽창탱크의 물을 상기 배관수 공급라인으로 공급해주는 환수펌프와, 상기 팽창수관과 팽창수환수관의 평균압력을 측정해주는 압력센서 및 상기 팽창수관에 설치되어 상기 팽창수관과 팽창수환수관의 평균압력에 연동되어 자동으로 열리고 닫히는 전자밸브를 포함하여 구성되어 컨트롤러에서 상기 압력센서가 측정한 상기 팽창수관과 팽창수환수관의 평균압력 신호를 받아 설정치와 대비하여 상기 전자밸브와 환수펌프를 제어하는 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 팽창기수분리 시스템은 상기 배관부 내의 온도 변화에 따라 배관수의 열팽창 또는 열수축에 의해 압력이 상승 또는 하강할 때, 온도가 높아져 부피가 증가한 물이 저장되거나 배관 내의 압력이 낮아졌을 때 물이 빠져나가며, 배관 내의 공기를 탈기하는 팽창탱크와; 상기 배관부의 압력이 일정 범위를 유지하기 위하여, 열팽창에 의해 부피가 증가한 물이 상기 팽창탱크에 저장될 수 있도록 상기 순환펌프 전단의 배관수 리턴라인에서 분기되어 상기 팽창탱크의 하부에 결합되는 팽창수관과; 열수축 시 상기 배관시스템의 압력이 낮아졌을 때 상기 팽창탱크에서 상기 배관수 공급라인으로 물을 공급해주며, 상기 열교환기 후단의 배관수 공급라인에 결합되는 팽창수환수관과; 상기 열교환기 후단의 배관수 공급라인과 상기 순환펌프 전단의 배관수 리턴라인의 평균압력을 측정해주는 압력센서와; 상기 열교환기 후단의 배관수 공급라인과 상기 순환펌프 전단의 배관수 리턴라인의 평균압력을 측정할 수 있도록 상기 팽창수관과 팽창수환수관을 서로 연결해주며, 상기 열교환기 후단의 배관수 공급라인과 상기 순환펌프 전단의 배관수 리턴라인의 압력에 따라 배관수의 일부가 바이패스되어 상기 평균압력 측정을 용이하게 하고, 상기 압력센서가 설치되는 바이패스배관과; 상기 팽창수환수관에 설치되어 상기 팽창탱크의 물을 상기 배관수 공급라인으로 공급해주며, 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서의 압력이 설정 압력보다 낮을 때 가동되고 설정 압력보다 높을 때는 가동이 정지되는 환수펌프와; 상기 팽창수관에 설치되어 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서의 압력이 설정 압력보다 높을 때는 자동으로 열리고 낮을 때는 자동으로 닫히는 전자밸브와; 상기 압력센서의 신호를 받아 상기 전자밸브와 환수펌프를 제어하는 컨트롤러를 포함하며 상기 팽창기수분리 시스템을 운전하고 제어하는 제어반을 포함하여 구성된다.
상기 팽창기수분리 시스템은 상기 컨트롤러에서 상기 압력센서가 측정한 상기 평균압력 신호를 받아 설정치와 대비하여 상기 전자밸브와 환수펌프를 제어한다.
상기 팽창기수분리 시스템에는 상기 배관부 내에 배관수를 보충하는 보충수배관이 추가로 구성되며, 상기 보충수 배관에는 On/Off용 차단밸브가 설치된다.
상기 바이패스배관에는 상기 압력센서의 전단에 설치되어 상기 평균압력을 용이하게 측정하기 위하여 바이패스 유량을 제어할 수 있는 바이패스 유량조절밸브와, 상기 압력센서의 유지보수를 위하여 상기 압력센서의 후단에 설치되고 노멀리 오픈되며 유지보수 시 차단되는 ON/OFF 기능의 차단밸브가 형성되며, 상기 바이패스 유량조절밸브는 유량을 제어할 수 있게 니들 타입이다.
상기 제어반은 상기 팽창탱크의 수위를 제어하는 수위제어, 상기 냉난방시스템의 압력을 제어하는 시스템 압력제어 및 배관 내의 공기를 탈기하는 탈기모드를 설정할 수 있는 설정기능과; 시스템 배관 압력, 팽창탱크 수위 및 경보를 표시하는 표시기능이 포함한다.
상기 전자밸브는 설정값과 현재값의 편차값을 검출하여 편차에 비례하여 조작량을 제어하는 비례제어 방식의 밸브를 사용한다.
상기 환수펌프는 2개가 병렬로 설치되며, 펌프 운전시간을 비교하여 교번 운전이 가능해야 하고, 펌프 타입은 입형 다단펌프이다.
본 발명의 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템에 따르면 평균압력 제어 방식을 통한 팽창기수분리 시스템의 내구성 향상과, 전력소비량을 감소시킬 수 있으며, 팽창탱크의 유효용량을 증대시키고, 팽창탱크의 유효용량을 기존 흡입 압력 제어 방식보다 더 크게 활용할 수 있고, 현장별 다양한 냉난방 배관시스템에 대응할 수 있으며, 다양한 냉난방 배관시스템의 상황에 맞게 안정적으로 압력 유지 기능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 냉난방시스템에서 팽창탱크의 각종 설치 위치 예시도
도 2는 팽창탱크 위치에 따른 각 부분의 배관 압력분포 예시도
도 3은 흡입압력 제어 시의 기존의 팽창기수분리 시스템의 냉난방시스템의 배관과의 연결 예시도
도 4는 냉난방시스템 배관에서의 순환펌프 흡입 측 압력손실을 나타낸 예시도
도 5는 본 발명의 팽창기수분리 시스템의 냉난방시스템의 배관과의 연결 P & ID
도 6은 본 발명의 팽창기수분리 시스템을 적용하였을 시 냉난방시스템에서 순환펌프 운전에 따른 평균압력 변화 예시도
도 7은 본 발명의 팽창기수분리 시스템의 제어 로직 설명도
도 8은 본 발명의 팽창기수분리 시스템에 따른 팽창탱크 단면 개략도
도 9는 본 발명의 팽창기수분리 시스템에 따른 격막 단면도
도 10은 본 발명의 팽창기수분리 시스템에 따른 탱크바디 개략도
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템"를 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 "평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템"에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 냉난방시스템에서 팽창탱크의 각종 설치 위치 예시도이며, 도 2는 팽창탱크 위치에 따른 각부분의 배관 압력분포 예시도이고, 도 3은 흡입압력 제어 시의 기존의 팽창기수분리 시스템의 냉난방시스템의 배관과의 연결 예시도이며, 도 4는 냉난방시스템 배관에서의 순환펌프 흡입 측 압력손실을 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명의 팽창기수분리 시스템의 냉난방시스템의 배관과의 연결 P & ID이며, 도 6은 본 발명의 팽창기수분리 시스템을 적용하였을 시 냉난방시스템에서 순환펌프 운전에 따른 평균압력 변화 예시도이고, 도 7은 본 발명의 팽창기수분리 시스템의 제어 로직 설명도이며, 도 8은 본 발명의 팽창기수분리 시스템에 따른 팽창탱크 단면 개략도이고, 도 9는 본 발명의 팽창기수분리 시스템에 따른 격막 단면도이며, 도 10은 본 발명의 팽창기수분리 시스템에 따른 탱크바디 개략도이다.
도 5에 도시되어 있는 것 같이 냉난방시스템은 냉난방 부하에 따라 냉온열을 배관 내의 배관수에 열전달해주는 열교환기(A1)와; 상기 배관수를 공급받아 상기 배관수의 열을 공기에 전달하여 냉난방 부하를 담당하는 공조기(A2)와; 상기 열교환기(A1)에서 배출되는 배관수를 상기 공조기(A2)에 공급하는 배관수 공급라인(A31)과, 상기 공조기(A2)에서 배출되는 배관수를 상기 열교환기(A1)로 보내는 배관수 리턴라인(A32)으로 구성된 배관부(A3)와; 상기 배관수 공급라인(A31)에 설치되어 배관수의 공급을 제어하는 배관수 공급 제어밸브(A4)와; 상기 배관수 리턴라인(A32)에 설치되어 상기 배관수의 순환을 제어하는 배관수 리턴 제어밸브(A5)와; 상기 배관수 리턴라인(A32)에서 배관수를 공급받아 순환시키며, 상기 열교환기(A1), 공조기(A2) 및 배관부(A3) 및 제어밸브(A4, A5)에서 손실되는 압력을 담당하는 순환펌프(A6)를 포함하여 구성된다.
팽창기수분리 시스템(B)은 상기 냉난방시스템(A)에서 상기 배관수가 열팽창 및 열수축이 발생하여도 항상 상기 배관부(A3)의 압력을 일정한 범위 내로 유지시켜 시스템 파손을 방지하고 배관수의 순환을 통한 열전달이 안정적으로 이루어지게 하는 역할을 한다.
상기 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 배관부(A3) 내의 온도 변화에 따라 배관수의 열팽창 또는 열수축에 의해 압력이 상승 또는 하강할 때, 온도가 높아져 부피가 증가한 물이 저장되거나 배관 내의 압력이 낮아졌을 때 물이 빠져나가며, 배관 내의 공기를 탈기하는 팽창탱크(1)와; 상기 배관부(A3)의 압력이 일정 범위를 유지하기 위하여, 열팽창에 의해 부피가 증가한 물이 상기 팽창탱크(1)에 저장될 수 있도록 상기 순환펌프(A6) 전단(前段)의 배관수 리턴라인(A32)에서 분기되어 상기 팽창탱크(1)의 하부에 결합되는 팽창수관(2)과; 열수축 시 상기 배관부(A3)의 압력이 낮아졌을 때 상기 팽창탱크(1)에서 상기 배관수 공급라인(A31)으로 물을 공급해주며, 상기 열교환기(A1) 후단(後段)의 배관수 공급라인(A31)에 결합되는 팽창수환수관(3)과; 상기 열교환기(A1) 후단의 배관수 공급라인(A31)과 상기 순환펌프(A6) 전단의 배관수 리턴라인(A32)의 평균압력을 측정해주는 압력센서(4)와; 상기 열교환기(A1) 후단의 배관수 공급라인(A31)과 상기 순환펌프(A6) 전단의 배관수 리턴라인(A32)의 평균압력을 측정할 수 있도록 상기 팽창수관(2)과 팽창수환수관(3)을 서로 연결해주며, 상기 열교환기(A1) 후단의 배관수 공급라인(A31)과 상기 순환펌프(A6) 전단의 배관수 리턴라인(A32)의 압력에 따라 배관수의 일부가 바이패스되어 상기 평균압력 측정을 용이하게 하고, 상기 압력센서(4)가 설치되는 바이패스(Bypass)배관(5)과; 상기 팽창수환수관(3)에 설치되어 상기 팽창탱크(1)의 물을 상기 배관수 공급라인(A31)으로 공급해주며, 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서(4)의 압력이 설정 압력보다 낮을 때 가동되고 설정 압력보다 높을 때는 가동이 정지되는 환수펌프(6)와; 상기 팽창수관(2)에 설치되어 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서(4)의 압력이 설정 압력보다 높을 때는 자동으로 열리고 낮을 때는 자동으로 닫히는 전자밸브(7)와; 상기 압력센서(4)의 신호를 받아 상기 전자밸브(7)와 환수펌프(6)를 제어하는 컨트롤러(81)를 포함하며 상기 팽창기수분리 시스템(B)을 운전하고 제어하는 제어반(8)을 포함하여 구성된다.
상기 팽창기수분리 시스템(B)에는 상기 배관부(A3) 내에 배관수를 보충하는 보충수배관(9)이 추가로 구성된다.
상기 보충수 배관(9)에는 상기 제어반에서 On/Off 할 수 있는 전자개폐밸브(91)가 설치된다.
상기 바이패스배관(5)에는 상기 압력센서(4)의 전단에 설치되어 상기 평균압력을 용이하게 측정하기 위하여 바이패스 유량을 제어할 수 있는 바이패스 유량조절밸브(51)와, 상기 압력센서(4)의 유지보수를 위하여 상기 압력센서(4)의 후단에 설치되고 평상시 오픈(Normally Open)되며 유지보수 시 차단되는 ON/OFF 기능의 차단밸브(52)가 형성된다.
상기 바이패스 유량조절밸브(51)는 유량을 제어할 수 있게 니들 타입인 것이 바람직하다.
상기 바이패스 유량조절밸브(51)는 상기 제어반(8)에서 원격으로 밸브 개도를 조정할 수도 있고 현장에서 수동으로 조정할 수도 있으며, 상기 평균압력을 용이하게 측정할 수 있는 밸브 개도가 정해지면 특별한 조건이 변하지 않는 이상 정해진 개도를 이용하며, 상기 차단밸브(52)는 항상 열려있고 유지보수 시에만 상기 바이패스 유량조절밸브(51)와 같이 완전히 닫은 후 상기 압력센서(4)를 점검하거나 교체한다.
상기 전자밸브(7)는 설정값과 현재값의 편차값을 검출하여 편차에 비례하여 조작량을 상기 제어반(8)에서 제어하는 비례제어 방식의 밸브를 사용한다.
상기 환수펌프(6)는 2개가 병렬로 설치되며, 펌프 운전시간을 비교하여 교번 운전이 가능해야 하고, 펌프 타입은 입형 다단펌프인 것이 바람직하다.
상기 제어반(8)은 상기 팽창탱크(1)의 수위를 제어하는 수위제어, 상기 냉난방시스템(A)의 압력을 제어하는 시스템 압력제어 및 배관 내의 공기를 탈기하는 탈기모드를 설정할 수 있는 설정기능과; 시스템 배관 압력, 팽창탱크 수위 및 경보를 표시하는 표시기능이 포함된다.
상기 제어반(8)은 추가로 터치스크린을 적용하고, 마이크로프로세서에 의한 최적제어, 팽창탱크 수위 디지털 표시기능, 시스템 배관 압력 디지털 표시기능, 시간 설정 기능, 경보발생 시 경보관리 및 표시기능, 펌프, 보충수 운전시간 기록, 운전 데이터 기록, 펌프 운전시간을 비교하여 교번운전기능이 더 포함될 수도 있다.
상기 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 컨트롤러(81)에서 상기 압력센서(4)가 측정한 상기 평균압력 신호를 받아 설정치와 대비하여 상기 전자밸브(7)와 환수펌프(6)를 제어하는 평균압력 제어(Mean Pressure Control) 방식을 채택하고 있다.
본 발명의 평균압력 제어(Mean Pressure Control) 방식의 팽창기수분리 시스템(B)은 도 5에서 보여주듯이 상기 팽창수관(2)은 흡입 압력 제어(Suction Pressure Control) 방식과 동일하게 상기 순환펌프(A6)의 흡입 측 배관 즉 배관수 리턴라인(A32)에 연결하고, 상기 팽창수환수관(3)을 상기 순환펌프(A6) 토출 측 열교환기 후단 배관수 공급라인(A31)에 연결한다.
그리고 상기 팽창수관(2)과 팽창수환수관(3) 사이에 바이패스(Bypass)배관(5)을 만들어 배관 중간에 상기 압력센서(4)가 설치되도록 하고, 추가적으로 상기 바이패스배관(5)에는 상기 바이패스 유량조절밸브(51)와, 상기 압력센서(4)의 유지보수를 위하여 상기 압력센서(4)의 후단에 설치되고 노멀리 오픈(Normally Open)되며 유지보수 시 차단되는 ON/OFF 기능의 차단밸브(52)가 형성되도록 한다.
이렇게 배관을 구성할 경우 상기 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 압력센서(4)를 통하여 상기 순환펌프(A6) 흡입 측 압력과 토출 측 압력의 평균압력을 측정하여 제어함으로써, 평균압력 제어(Mean Pressure Control)이 가능해 진다.
본 발명의 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템(B)의 장점 및 효과는 아래와 같다.
첫째, 상기 열교환기(A1) 후단의 배관수 공급라인(A31)과 상기 순환펌프(A6) 전단의 배관수 리턴라인(A32)의 평균압력에 의해 제어되므로 내구성 향상 및 전력소비량 감소된다.
즉, 팽창기수분리 시스템의 기존 방식은 도 3에서와 같이 흡입 압력 제어) Suction Pressure Control) 방식으로써, 순환펌프(A6)의 흡입측 압력을 기준으로 작동하게 된다. 상기 순환펌프(A6)의 흡입측 압력은 순환펌프 운전/정지에 따라 변화게 되므로, 팽창기수분리 시스템은 열팽창/열수축과 상관없이 계속적으로 불필요한 작동을 하게 된다.
본 발명의 평균압력 제어(Mean Pressure Control) 방식의 팽창기수분리 시스템(B)은 도 5와 같이 순환펌프(A6)의 흡입측과 토출측의 평균압력을 기준으로 작동하므로, 순환펌프(A6)가 운전하거나 정지하여도 평균압력은 거의 변하지 않기 때문에 순환펌프(A6) 운전/정지에 따른 불필요한 작동을 최소화함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 팽창기수분리 시스템(B)은 전력을 동력원으로 각종 펌프와 밸브 등을 작동시키는 장치로써, 불필요한 작동을 최소화 함으로써 전력소비량을 줄일 수 있다.
둘째, 상기 팽창기수분리 시스템(B)의 팽창탱크(1) 유효용량 증대시킨다.
냉난방시스템(A)의 수배관 시스템과 같은 경우 정지상태의 상기 순환펌프(A6)가 기동 될 경우 상기 순환펌프(A6)의 압력에 의하여 배관 속에 있는 에어(Air)가 압축되고, 밸브 및 배관 저항에 의하여 수두손실가 발생되므로 순환펌프 흡입압력은 정수두보다 낮아지는 현상이 발생된다. 이러한 현상으로 인하여
흡입압력 제어로 제어되는 팽창기수분리 시스템은 팽창탱크에 저장되어 있던 팽창수를 배관시스템으로 공급하였다가 다시 순환펌프가 정지하면 배관시스템에 과충전되었던 물을 팽창수관을 통해 다시 팽창탱크 내로 다시 유입시킨다. 결국 과충전되었던 양만큼 팽창탱크의 유효용량이 줄어드는 결과를 초래한다.
본 발명의 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 순환펌프(A6)가 운전하거나 정지하여도 작동하지 않으므로, 상기 배관부(A3)에 충수되었던 물을 다시 상기 팽창탱크(1)로 유입시키지 않으며, 열팽창이 발생하여 배관부 압력이 상승할 경우에만 작동하므로, 상기 팽창탱크(1)의 유효용량을 기존 흡입압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템보다 더 크게 활용할 수 있다.
셋째, 현장별 다양한 냉난방시스템에 대응하여 가장 적합한 방식으로 압력유지가 가능(펌프제어방식/유량제어 방식/온도제어방식 고려)하다.
상기 냉난방시스템(A)은 사용자에게 안정적으로 열공급을 해주는 것이 주 목적으로써, 보일러(열교환기), 순환펌프, 유량제어 밸브, 온도제어밸브 등과 같은 장치들이 유기적으로 구성되어 있다. 특히 상기 순환펌프(A6)와 배관수 공급 제어밸브(A4) 및 배관수 리턴 제어밸브(A5)와 같은 컨트롤 밸브는 팽창기수분리 시스템과 마찬가지로 배관압력을 기준으로 제어가 이루지는데, 각 장치들의 압력제어 기준이 틀어질 경우 순환장애 및 솟-사이클링, 압력헌팅이 발생될 위험이 있다.
본 발명의 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템(B)은 기본적으로 순환펌프(A6) 흡입 측과 토출 측의 평균압력을 기준으로 제어가 이루어지지만, 상황에 따라 흡입압력제어 방식, 토출압력제어 방식으로 전환이 가능한 구조로 되어있으므로, 다양한 냉난방시스템의 상황에 맞게 안정적으로 압력유지 기능을 발휘할 수 있다.
도 6에서와 같이 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템(B)은 순환펌프(A6) 흡입측 압력과 토출측 압력의 평균압력(Mean Pressure)을 기준 제어점으로 상기 배관부(A3)의 압력을 유지하는 방식으로써, 도 6에서 보여주듯이 상기 냉난방시스템(A) 내 상기 순환펌프(A6)가 운전/정지를 반복하여도 평균압력(Mean Pressure)은 변화 폭이 작으므로, 불필요한 작동을 최소화할 수 있다.
또한 부하 변화에 따라 순환유량을 제어하는 변유량 펌프시스템(Variable speed pumping system)에서도 평균압력 변화폭은 작게 나타나기 때문에, 흡입압력 제어(Suction Pressure Control) 방식에서 문제가 될 수 있는 팽창수 유입과 환수가 반복되는 숏-사이클링(Short Cycling) 현상을 방지할 수 있다.
상기 배관부(A3)에 있어서 상기 순환펌프(A6)가 정지상태에서 운전하게 되면, 배관압력은 도 6-B에서 보여주듯이 정수두 압력을 기준으로 순환펌프(A6)의 흡입측과 토출측 압력이 대칭된 형태로 압력분포가 형성되어 진다. 이때 평균압력(Mean Pressure)은 초기 설정된 정수두(hsetting)와 비슷하게 유지되게 되고, 순환펌프 유량이 변화한다 해도 도 6-C, D와 같이 정수두 압력을 기준으로 대칭된 형태로 순환펌프 흡입측과 토출측 압력이 커졌다 작아졌다 하므로, 평균압력은 거의 변하지 않는다. 또한 상기 순환펌프(A6)가 운전하다가 정지하여도 도 6-E와 같이 평균압력은 초기 정수두와 거의 비슷한 압력을 유지하게 된다. 따라서 평균압력 제어(Mean Pressure Control) 방식의 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 순환펌프(A6)의 운전 여부와 관계없이 배관수의 열팽창/열수축에 대응하여 독립적인 압력유지 기능을 수행할 수 있게 된다.
흡입압력 제어(Suction Pressure Control) 방식의 팽창기수분리 시스템은 순환펌프 운전에 따라 잦은 작동을 일으킬 수 있고, 심할 경우 숏-사이클링 현상이 발생될 수 있다.
이러한 현상 발생 시 냉난방시스템의 운전압력이 최소운전압력보다 순간적으로 낮아질 수 있는데, 이 경우 배관 말단이나 최상부영역에서 공기(Air)가 유입되거나 배관수가 증발(Vaporization)되어 수배관에 공기층이 형성 될 수 있다. 배관 속에 공기층이 생길 경우 순환장애나 압력 헌팅 등의 문제가 발생될 위험이 있다.
하지만 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템(B)은 불필요한 작동을 최소화하고, 냉난방시스템의 배관부 압력을 항시 일정하게 유지되도록 함으로써, 앞서 언급한 순환장애나 압력헌팅 등을 방지할 수 있으므로, 팽창기수분리 시스템(B)을 포함하여 냉난방시스템 전체의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 팽창기수분리 시스템의 제어 로직 설명도로서 작동 원리 및 작동방법을 설명하면 다음과 같으며, 난방운전 시의 기준으로 한다.
1. 상기 팽창기수분리 시스템(B)에 전원을 인가 후 최초 운전을 시작하면 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 배관부(A3)의 배관압력이 배관 최저설정압력(Pset)이 되도록 작동된다.
초기 충압된 상태에 따라 상기 전자밸브(7) 또는 환수펌프(6)가 작동된다
2. 충수 이후 난방운전이 시작되면 배관부 내 배관수의 온도는 올라가게 되고 물의 열팽창에 의해 배관부(A3)의 압력은 상승하게 된다.
상기 배관부(A3)의 압력이 계속 올라가 상기 전자밸브(7)의 팽창수 열림압력(Popen)에 도달하면 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 전자밸브(7)를 열어 배관부(A3)의 물을 상기 팽창탱크(1)로 보내게 되고, 상기 배관부(A3)의 압력이 내려가 팽창수 닫힘압력(Pclose)이 되면 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 전자밸브(7)를 닫아 배관수가 상기 팽창탱크(1)로 유입되는 것을 차단한다.
상기 전자밸브(7)는 배관부(A3)의 압력에 따라 비례제어로 개도량이 조절된다.
3. 난방운전이 끝나고 상기 배관부(A3) 내 배관수의 온도가 내려가면 물의 수축에 의해 상기 배관부(A3)의 압력은 하강하게 된다.
상기 배관부(A3)의 압력이 계속 내려가 상기 순환펌프(A6) 기동압력이 되면 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 환수펌프(6)를 작동시켜 상기 팽창탱크(1)에 저장되어 있는 물을 상기 배관부(A3)로 다시 환수시켜 상기 배관부(A3)의 압력이 펌프정지압력이 되도록 한다.
4. 위와 같은 원리로 상기 팽창기수분리 시스템(B)은 배관시스템 압력이 팽창수 열림압력(Popen)과 펌프 기동압력(Pset) 사이에서 항시 유지될 수 있도록 작동된다.
5. 팽창기수분리 시스템(B)에서 측정하는 압력기준점은 난방배관시스템 내 상기 순환펌프(A6)의 토출 측과 흡입 측의 평균압력(Mean Pressure)을 기준으로 한다.
도 8 내지 도 10에 도시되어 있는 것 같이 상기 팽창탱크(1)는 상기 배관부(A3) 내의 온도 변화에 따라 배관수의 열팽창 또는 열수축에 의해 압력이 상승 또는 하강할 때, 온도가 높아져 부피가 증가한 물이 저장되거나 배관 내의 압력이 낮아졌을 때 물이 빠져나가며, 배관 내의 공기를 탈기하는 역할을 한다.
상기 팽창탱크(1)는 기체 투과성이 작은 특성을 가진 이소부틸렌 이소프렌 러버를 일정 성분으로 한 고무재질로 제작되며, 유입된 팽창수가 외부 공기와 접촉되지 않고 항상 밀폐된 상태를 유지할 수 있게 하며 내부에 물이 저장되어 수실이 되는 격막(11)과; 상기 격막(11)이 내부에 설치되는 공간을 형성하며, 셀(121)은 원통형이고 상기 셀(121)의 상부에는 상부헤드(122)가 형성되고 상기 셀(121)의 하부에는 하부헤드(123)가 형성되는 탱크바디(12)로 구성된다.
도 10에 도시되어 있는 것 같이 상기 상부헤드(122)와 하부헤드(123)의 중앙에는 상기 격막(11)이 설치되는 플랜지형 상부노즐(1221)과 하부노즐(1231)이 형성된다.
상기 상부노즐(1221)에는 상부를 막는 상부 블라인드플랜지(12211)가 형성된다.
상기 상부 블라인드플랜지(12211) 중앙에는 상기 전자밸브(7)의 작동에 의해 상기 팽창수관(2)을 통해 상기 배관부(A3)의 배관수가 상기 팽창탱크(1)로 유입되고, 상기 팽창탱크(1)로 유입된 배관수는 고압 상태에서 대기압 상태로 변하면서 헨리의 법칙(Henry’s Law)에 의해 탈기가 이루어지면서 발생된 기체가 상부에 포집되어 배출되는 에어 엘리미네이터(Air Eliminator)(13)가 형성된다.
상기 하부노즐(1231)에는 하부를 막는 하부 블라인드플랜지(12311)가 형성된다.
상기 하부 블라인드플랜지(12311)에는 수위센서노즐(125)과 드레인노즐(126) 및 팽창수관노즐(127)이 형성된다.
상기 팽창수관노즐(127)은 팽창되어 인입되는 배관수가 탱크 내에서 탈기되기 전에 드레인노즐(126)로 다시 유입되어 배출되는 것을 억제하기 위하여 상기 하부 블라인드플랜지(12311)에 일정 높이 이상 올라와 형성되어야 한다.
상기 수위센서노즐(125)에는 상기 팽창탱크(1)의 수위를 센싱하는 수위센서(4)가 설치된다.
상기 드레인노즐(126)에는 상기 팽창탱크(1) 수위가 과다할 경우에는 상기 격막(11) 내의 물을 밖으로 드레인시키는 드레인밸브(151)가 설치되며, 배관수의 열수축 시 상기 팽창탱크(1)에 저장된 물을 배관시스템으로 환수시키는 팽창수환수관(3)이 결합된 형태로 구성된다.
상기 드레인밸브(151)는 상기 제어반(8)에서 원격으로 제어할 수 있는 전동밸브 타입인 것이 바람직하다.
상기 팽창수관노즐(127)에는 상기 팽창수관(2)이 결합된다.
상기 상부헤드에는 상기 탱크바디 내의 압력이 항상 대기압 상태를 유지하게 하고, 상기 격막 내로 배관수가 유입될 때 정상적으로 탈기가 이루어지도록 하는 균압관이 형성된다.
도 9에 도시되어 있는 것 같이 상기 격막(11)은 부틸을 주성분으로 한 고무재질로 제작되며, 유입된 팽창수가 외부 공기와 접촉되지 않고 항상 밀폐된 상태를 유지할 수 있게 하며 내부에 물이 저장되어 수실이 되며, 외형을 이루는 격막본체(111)와, 상기 상부노즐(1221)과 상부 블라인드플랜지(12211)의 사이에 설치되어 상부 블라인드플랜지(12211)로 결합되는 상부 플랜지결합부(112)와, 상기 하부노즐(1231)과 하부 블라인드플랜지(12311)의 사이에 설치되어 하부 블라인드플랜지(12311)로 결합되는 하부 플랜지결합부(113)로 구성된다.
상기 상부 플랜지결합부(112)와 하부 플랜지결합부(113)에는 결합을 타이트하게 하기 위하여 돌출링부(1121, 1131)가 형성된다.
본 발명의 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템에 따르면 평균압력 제어 방식을 통한 팽창기수분리 시스템의 내구성 향상과, 전력소비량을 감소시킬 수 있으며, 팽창탱크의 유효용량을 증대시키고, 팽창탱크의 유효용량을 기존 흡입 압력 제어 방식보다 더 크게 활용할 수 있고, 현장별 다양한 냉난방 배관시스템에 대응할 수 있으며, 다양한 냉난방 배관시스템의 상황에 맞게 안정적으로 압력 유지 기능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.
A : 냉난방시스템
A1 : 열교환기 A2 : 공조기
A3 : 배관부 A31 : 배관수 공급라인
A32 : 배관수 리턴라인 A4 : 배관수 공급 제어밸브
A5 : 배관수 리턴 제어밸브 A6 : 순환펌프
B : 팽창기수분리 시스템 B1 : 기존의 팽창기수분리 시스템
1 : 팽창탱크 11 : 격막
111 : 격막본체 112 : 상부 플랜지결합부
1121 : 돌출링부 113 : 하부 플랜지결합부
1131 : 돌출링부 12 : 탱크바디
121 : 셀 122 : 상부헤드
1221 : 상부노즐 12211 : 상부 블라인드플랜지
123 : 하부헤드 1231 : 하부노즐
12311 : 하부 블라인드플랜지 124 : 에어엘리미네이터 노즐
125 : 수위센서노즐 126 : 드레인노즐
127 : 팽창수관노즐 128 : 균등관 노즐
13 : 에어 엘리미네이터 14 : 수위센서
15 : 드레인라인 151 : 드레인밸브
16 : 균등관 17 : 탱크서포트
2 : 팽창수관 3 : 팽창수환수관
4 : 압력센서 5 : 바이패스배관
51 : 바이패스 유량조절밸브 52 : 차단밸브
6 : 환수펌프 7 : 전자밸브
8 : 제어반 81 : 컨트롤러
9 : 보충수 배관 91 : 전자개폐밸브

Claims (5)

  1. 냉난방 부하에 따라 냉온열을 배관 내의 배관수에 열전달해주는 열교환기(A1)와; 상기 배관수를 공급받아 상기 배관수의 열을 공기에 전달하여 냉난방 부하를 담당하는 공조기(A2)와; 상기 열교환기(A1)에서 배출되는 배관수를 상기 공조기(A2)에 공급하는 배관수 공급라인(A31)과, 상기 공조기(A2)에서 배출되는 배관수를 상기 열교환기(A1)로 보내는 배관수 리턴라인(A32)으로 구성된 배관부(A3)와; 상기 배관수 공급라인(A31)에 설치되어 배관수의 공급을 제어하는 배관수 공급 제어밸브(A4)와; 상기 배관수 리턴라인(A32)에 설치되어 상기 배관수의 순환을 제어하는 배관수 리턴 제어밸브(A5)와; 상기 배관수 리턴라인(A32)에서 배관수를 공급받아 순환시키며, 상기 열교환기(A1), 공조기(A2) 및 배관부(A3) 및 제어밸브(A4, A5)에서 손실되는 압력을 담당하는 순환펌프(A6)를 포함하여 구성되는 냉난방시스템(A)에서 상기 배관수가 열팽창 및 열수축이 발생하여도 항상 상기 배관부(A3)의 압력을 일정한 범위 내로 유지시켜 시스템 파손을 방지하고 배관수의 순환을 통한 열전달이 안정적으로 이루어지게 하는 팽창기수분리 시스템(B)에 있어서,
    상기 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 배관부(A3) 내의 온도 변화에 따라 배관수의 열팽창 또는 열수축에 의해 압력이 상승 또는 하강할 때, 온도가 높아져 부피가 증가한 물이 저장되거나 배관 내의 압력이 낮아졌을 때 물이 빠져나가며, 배관 내의 공기를 탈기하는 팽창탱크(1)와;
    상기 배관부(A3)의 압력이 일정 범위를 유지하기 위하여, 열팽창에 의해 부피가 증가한 물이 상기 팽창탱크(1)에 저장될 수 있도록 상기 순환펌프(A6) 전단(前段)의 배관수 리턴라인(A32)에서 분기되어 상기 팽창탱크(1)의 하부에 결합되는 팽창수관(2)과;
    열수축 시 상기 배관부(A3)의 압력이 낮아졌을 때 상기 팽창탱크(1)에서 상기 배관수 공급라인(A31)으로 물을 공급해주며, 상기 열교환기(A1) 후단(後段)의 배관수 공급라인(A31)에 결합되는 팽창수환수관(3)과;
    상기 열교환기(A1) 후단의 배관수 공급라인(A31)과 상기 순환펌프(A6) 전단의 배관수 리턴라인(A32)의 평균압력을 측정해주는 압력센서(4)와;
    상기 열교환기(A1) 후단의 배관수 공급라인(A31)과 상기 순환펌프(A6) 전단의 배관수 리턴라인(A32)의 평균압력을 측정할 수 있도록 상기 팽창수관(2)과 팽창수환수관(3)을 서로 연결해주며, 상기 열교환기(A1) 후단의 배관수 공급라인(A31)과 상기 순환펌프(A6) 전단의 배관수 리턴라인(A32)의 압력에 따라 배관수의 일부가 바이패스되어 상기 평균압력을 측정할 수 있게 하고, 상기 압력센서(4)가 설치되는 바이패스배관(5)과;
    상기 팽창수환수관(3)에 설치되어 상기 팽창탱크(1)의 물을 상기 배관수 공급라인(A31)으로 공급해주며, 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서(4)의 압력이 설정 압력보다 낮을 때 가동되고 설정 압력보다 높을 때는 가동이 정지되는 환수펌프(6)와;
    상기 팽창수관(2)에 설치되어 상기 평균압력에 연동되어 상기 압력센서(4)의 압력이 설정 압력보다 높을 때는 자동으로 열리고 낮을 때는 자동으로 닫히는 전자밸브(7)와;
    상기 압력센서(4)의 신호를 받아 상기 전자밸브(7)와 환수펌프(6)를 제어하는 컨트롤러(81)를 포함하며 상기 팽창기수분리 시스템(B)을 운전하고 제어하는 제어반(8)을 포함하여 구성되며,
    상기 팽창기수분리 시스템(B)은 상기 컨트롤러(81)에서 상기 압력센서(4)가 측정한 상기 평균압력 신호를 받아 설정치와 대비하여 상기 전자밸브(7)와 환수펌프(6)를 제어하고,
    상기 팽창기수분리 시스템(B)에는 상기 배관부(A3) 내에 배관수를 보충하는 보충수배관(9)이 추가로 구성되며,
    상기 보충수 배관(9)에는 상기 제어반에서 On/Off 할 수 있는 전자개폐밸브(91)가 설치되고,
    상기 바이패스배관(5)에는 상기 압력센서(4)의 전단에 설치되어 상기 평균압력을 용이하게 측정하기 위하여 바이패스 유량을 제어할 수 있는 바이패스 유량조절밸브(51)와, 상기 압력센서(4)의 유지보수를 위하여 상기 압력센서(4)의 후단에 설치되고 평상시 오픈되며 유지보수 시 차단되는 ON/OFF 기능의 차단밸브(52)가 형성되며,
    상기 바이패스 유량조절밸브(51)는 유량을 제어할 수 있게 니들 타입이고,
    상기 제어반(8)은 상기 팽창탱크의 수위를 제어하는 수위제어, 상기 냉난방시스템의 압력을 제어하는 시스템 압력제어 및 배관 내의 공기를 탈기하는 탈기모드를 설정할 수 있는 설정기능과;
    시스템 배관 압력, 팽창탱크 수위 및 경보를 표시하는 표시기능이 포함되며,
    상기 전자밸브(7)는 설정값과 현재값의 편차값을 검출하여 편차에 비례하여 조작량을 제어하는 비례제어 방식의 밸브를 사용하며
    상기 환수펌프(6)는 2개가 병렬로 설치되며, 펌프 운전시간을 비교하여 교번 운전이 가능하고, 펌프 타입은 입형 다단펌프이고,
    상기 팽창탱크(1)는 고무재질로 제작되며, 유입된 팽창수가 외부 공기와 접촉되지 않고 항상 밀폐된 상태를 유지할 수 있게 하며 내부에 물이 저장되어 수실이 되는 격막(11)과;
    상기 격막(11)이 내부에 설치되는 공간을 형성하며, 셀(121)은 원통형이고 상기 셀(121)의 상부에는 상부헤드(122)가 형성되고 상기 셀(121)의 하부에는 하부헤드(123)가 형성되는 탱크바디(12)로 구성되고,
    상기 상부헤드(122)와 하부헤드(123)의 중앙에는 상기 격막(11)이 설치되는 플랜지형 상부노즐(1221)과 하부노즐(1231)이 형성되며,
    상기 상부노즐(1221)에는 상부를 막는 상부 블라인드플랜지(12211)가 형성되고,
    상기 상부 블라인드플랜지(12211) 중앙에는 상기 전자밸브(7)의 작동에 의해 상기 팽창수관(2)을 통해 상기 배관부(A3)의 배관수가 상기 팽창탱크(1)로 유입되고, 상기 팽창탱크(1)로 유입된 배관수는 고압 상태에서 대기압 상태로 변하면서 헨리의 법칙(Henry’s Law)에 의해 탈기가 이루어지면서 발생된 기체가 상부에 포집되어 배출되는 에어 엘리미네이터(Air Eliminator)(13)가 형성되며,
    상기 하부노즐(1231)에는 하부를 막는 하부 블라인드플랜지(12311)가 형성되고,
    상기 하부 블라인드플랜지(12311)에는 수위센서노즐(125)과 드레인노즐(126) 및 팽창수관노즐(127)이 형성되며,
    상기 팽창수관노즐(127)은 팽창되어 인입되는 배관수가 탱크 내에서 탈기되기 전에 드레인노즐(126)로 다시 유입되어 배출되는 것을 억제하기 위하여 상기 하부 블라인드플랜지(12311)에 일정 높이 이상 올라와 형성되고,
    상기 수위센서노즐(125)에는 상기 팽창탱크(1)의 수위를 센싱하는 수위센서(4)가 설치되며,
    상기 드레인노즐(126)에는 상기 팽창탱크(1) 수위가 과다할 경우에는 상기 격막(11) 내의 물을 밖으로 드레인시키는 드레인밸브(151)가 설치되며, 배관수의 열수축시 상기 팽창탱크(1)에 저장된 물을 배관시스템으로 환수시키는 팽창수환수관(3)이 결합된 형태로 구성되고,
    상기 팽창수관노즐(127)에는 상기 팽창수관(2)이 결합되며,
    상기 상부헤드에는 상기 탱크바디 내의 압력이 항상 대기압 상태를 유지하게 하고, 상기 격막 내로 배관수가 유입될 때 정상적으로 탈기가 이루어지도록 하는 균압관이 형성되고,
    상기 격막(11)은 외형을 이루는 격막본체(111)와, 상기 상부노즐(1221)과 상부 블라인드플랜지(12211)의 사이에 설치되어 상부 블라인드플랜지(12211)로 결합되는 상부 플랜지결합부(112)와, 상기 하부노즐(1231)과 하부 블라인드플랜지(12311)의 사이에 설치되어 하부 블라인드플랜지(12311)로 결합되는 하부 플랜지결합부(113)로 구성되며,
    상기 상부 플랜지결합부(112)와 하부 플랜지결합부(113)에는 결합을 타이트하게 하기 위하여 돌출링부(1121, 1131)가 형성되는 것을 특징으로 하는 평균압력 제어 방식의 팽창기수분리 시스템
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