KR102062393B1 - Radiant floor heating system with corrosion proof heat sink and its control method - Google Patents

Radiant floor heating system with corrosion proof heat sink and its control method Download PDF

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송두삼
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Abstract

The embodiment relates to a floor heating system through a high corrosion resistant heat conduction plate for a Korean floor heater and a control method thereof. The floor heating system according to one aspect includes: a floor heating structure; and a controller for controlling the floor heating structure. The floor heating structure comprises: floor concrete; a buffer disposed on the floor concrete; lightweight foam concrete disposed on the buffer; a mortar layer disposed on the lightweight foam concrete; a hot water pipe disposed in the mortar layer; and the heat conduction plate for a Korean floor heater disposed on the hot water pipe.

Description

고내식성 온돌용 열전도판을 통한 바닥 난방 시스템 및 그 제어방법{Radiant floor heating system with corrosion proof heat sink and its control method}Radiant floor heating system with corrosion proof heat sink and its control method

본 실시예는 고내식성 온돌용 열전도판을 통한 바닥 복사 난방 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present embodiment relates to a floor radiant heating system and a method of controlling the same through a heat resistant plate for high corrosion resistance ondol.

바닥복사난방은 대한민국 고유의 난방 기술로 온돌구조체의 복사열을 이용하여 실내 공간을 난방하는 방식이다. 바닥복사난방 방식은 대한민국 내 거의 모든 주거건물에 적용되고 있으며, 그 열적 쾌적성의 우수성으로 외국에서도 많이 도입하고 있다. Floor radiant heating is a Korean unique heating technology that uses radiant heat of an ondol structure to heat interior spaces. Floor radiant heating is applied to almost all residential buildings in the Republic of Korea, and is widely adopted in foreign countries because of its superior thermal comfort.

기술의 발전에 따라 온돌구조체는, 온수배관을 바닥 구조체에 매립하여 온수를 배관을 통해 열을 공급하는 방식이 보급되고 있다. 바닥에 매립되는 온수배관은 일정 간격으로 이격되어 설치되며, 온수의 열은 바닥 구조체에 축열되어 바닥 표면과 복사열교환 또는 대류열교환이 이루어짐으로써 실내 공기를 가열, 난방하게 된다.With the development of technology, a method of supplying heat through hot water pipes by discharging hot water pipes into a floor structure is becoming popular. Hot water pipes buried in the floor are installed spaced at regular intervals, and the heat of the hot water is accumulated in the floor structure to radiant heat exchange or convection heat exchange with the floor surface to heat and heat the indoor air.

그러나 기존의 바닥 난방 배관은 일정 간격으로 설치되므로, 배관 상부의 바닥표면과 배관 사이의 바닥 표면 온도차이가 불가피하게 발생하게 되어 재실자의 열적 불쾌감을 유발시킬 수 있다. However, since the existing floor heating pipes are installed at regular intervals, the temperature difference between the bottom surface of the pipe and the bottom surface of the pipe inevitably occurs, which may cause thermal discomfort of the occupants.

또한, 구조체가 충분히 축열되지 못하고 일부 배관 주변의 구조체만 축열되기 때문에 축열용량이 충분하지 못하며, 결과적으로 실내 공기온도가 설정온도에 도달하여 온수난방이 정지된 상황에서는 난방 지속시간이 짧아 실내 온도가 급격히 하강하는 문제가 발생된다. In addition, the heat storage capacity is not sufficient because the structure is not sufficiently stored and only the structure around some pipes is thermally stored. As a result, when the indoor air temperature reaches the set temperature and the hot water heating is stopped, the heating duration is short and the room temperature is short. There is a problem of sudden descent.

또한, 바닥 복사 난방 시스템과 재실자의 열교환은 실내 공기를 직접 가열하는 대류 열교환 보다는 바닥 복사면과 주변 벽면 또는 인체 피부와의 복사 열교환을 통해 열을 전달하는 복사 난방 방식이데 반해, 바닥 복사 난방 시스템의 제어는 실내 공기 온도만을 대상으로 하는 대류 열교환의 감지를 통해 이루어지고 있으므로, 재실자의 열적 쾌적감을 제대로 반영하지 못하는 문제점이 있다. In addition, the floor radiant heating system and the heat exchanger of the occupant are radiant heating that transfers heat through radiative heat exchange between the bottom radiant surface and the surrounding wall or the human skin, rather than the convection heat exchange that directly heats the indoor air. Since the control is made through the detection of convection heat exchange targeting only the indoor air temperature, there is a problem that does not properly reflect the thermal comfort of the occupants.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 바닥 복사 난방 구조체에 강한 내식성, 높은 열전도율의 온돌용 열전도판을 추가하여 난방 온수관과 모르타르 사이의 열확산성을 향상시켜, 바닥 표면온도의 균일성을 확보하고, 실내 초기온도 도달 시간 단축시켜, 실내 복사환경을 개선시킬 수 있는 고내식성 온돌용 열전도판을 통한 바닥 복사 난방 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다. The present invention has been proposed to improve the above problems, by adding a strong corrosion resistance, high thermal conductivity onboard thermal conduction plate to the floor radiant heating structure to improve the thermal diffusion between the heating hot water pipe and the mortar, It is an object of the present invention to provide a floor radiation heating system and a control method through a high corrosion resistant underfloor heat conduction plate which can secure uniformity, shorten the time to reach the initial temperature of the room, and improve the indoor radiation environment.

본 실시예에 따른 바닥 난방 시스템은, 바닥 난방 구조체; 및 상기 바닥 난방 구조체를 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 바닥 난방 구조체는, 바닥 콘크리트; 상기 바닥 콘크리트의 상부에 배치되는 완충제; 상기 완충제의 상부에 배치되는 경량 기포 콘크리트; 상기 경량 기포 콘크리트의 상부에 배치되는 모르타르층; 상기 모르타르층 내 배치되는 온수관; 및 상기 온수관의 상부에 배치되는 온돌용 열전도판을 포함한다.Floor heating system according to the present embodiment, the floor heating structure; And a controller for controlling the floor heating structure, wherein the floor heating structure comprises: floor concrete; A buffer disposed on the top of the bottom concrete; Lightweight foam concrete disposed on top of the buffer; A mortar layer disposed on the lightweight foamed concrete; A hot water pipe disposed in the mortar layer; And a thermal conduction plate for ondol disposed on the hot water pipe.

본 실시예를 통해, 온돌용 열전도판을 통해 온수관의 열을 모르타르층 또는 상방으로 전달하여, 바닥난방 구조체의 축열 성능을 향상시킬 수 있고, 바닥 표면온도의 균일성을 확보할 수 있다. Through this embodiment, by transferring the heat of the hot water pipe to the mortar layer or upward through the heat conduction plate for the ondol, it is possible to improve the heat storage performance of the floor heating structure, and to ensure the uniformity of the bottom surface temperature.

또한, 이로 인해 실내 초기온도 도달 시간의 단축 및 균일한 실내 바닥표면온도의 형성으로 실내 복사환경을 개선하여 재실자의 열적 쾌적성 향상과 난방 에너지를 절감시킬 수 있다. In addition, by improving the indoor radiant environment by shortening the time to reach the initial temperature of the room and the formation of a uniform indoor floor surface temperature, it is possible to improve the thermal comfort of the occupants and to reduce the heating energy.

또한, 재실자의 실제적인 열적 쾌적성을 나타내는 작용온도(Operative Temperate, OT)를 통해 바닥복사난방시스템을 제어함으로써, 인체 체감온도를 기반으로 바닥 복사 난방 시스템을 제어할 수 있는 장점이 있다. In addition, by controlling the floor radiant heating system through the operating temperature (Operative Temperate, OT) representing the actual thermal comfort of the occupants, there is an advantage that can control the floor radiant heating system based on the human body temperature.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 구조체의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템 제어기를 외관을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 바닥 난방 시스템 제어기의 내부 구성을 도시한 측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템 제어 방법의 흐름도.
도 5 내지 13은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 효과를 설명하기 위한 도면 및 실험 자료.
1 is a cross-sectional view of a floor heating structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the appearance of the floor heating system controller according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view showing the internal configuration of the floor heating system controller of FIG.
4 is a flowchart of a method of controlling a floor heating system according to an embodiment of the present invention.
5 to 13 are drawings and experimental data for explaining the effect of the floor heating system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various forms, and within the technical idea of the present invention, one or more of the components may be selectively selected between the embodiments. Can be combined and substituted.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, the terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains, unless specifically defined and described. The terms commonly used, such as terms defined in advance, may be interpreted as meanings in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are intended to describe the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular may also include the plural unless specifically stated otherwise in the text, and may be combined as A, B, or C when described as “at least one (or more than one) of A and B and C”. It can include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiments of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only to distinguish the components from other components, and the terms are not limited to the nature, order, order, or the like of the components.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다. And, if a component is described as being 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only connected, coupled or connected directly to the other component, but also the component It may also include the case where the 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another component between the and other components.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다. In addition, when described as being formed or disposed on the "top" or "bottom" of each component, the top (bottom) or the bottom (bottom) is not only when the two components are in direct contact with each other, It also includes the case where one or more other components are formed or arranged between two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)" may include the meaning of the down direction as well as the up direction based on one component.

본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템은, 바닥 난방 구조체와, 이를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다. Floor heating system according to an embodiment of the present invention may include a floor heating structure and a controller for controlling the same.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 구조체의 단면도 이다. 1 is a cross-sectional view of a floor heating structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 구조체(100)는, 바닥 콘크리트(110), 완충제(120), 경량 기포 콘크리트(130), 온수관(140), 온돌용 열전도판(150) 및 모르타르층(160)을 포함할 수 있다. Referring to Figure 1, the floor heating structure 100 according to an embodiment of the present invention, floor concrete 110, buffer 120, lightweight foamed concrete 130, hot water pipe 140, heat conduction plate for ondol ( 150 and the mortar layer 160.

상기 바닥 콘크리트(110)는 바닥면의 베이스를 형성한다. 그리고, 상기 바닥 콘크리트(110) 상부에는 상기 완충제(120)의 개재 하에 상기 경량 기포 콘크리트(130)가 배치될 수 있다. 이로 인해, 상기 경량 기포 콘트리트(130)를 기준으로 상, 하부 영역이 단열될 수 있다. 또한, 상기 완충제(120) 및 상기 경량 기포 콘크리트(130)에 의해 다층 구조의 주택에서 층간 소음이 차단될 수 있다. The bottom concrete 110 forms a base of the bottom surface. In addition, the lightweight foamed concrete 130 may be disposed on the bottom concrete 110 under the buffer 120. For this reason, the upper and lower regions may be insulated based on the lightweight foam concrete 130. In addition, the interlayer noise may be blocked in the multi-layer house by the buffer 120 and the lightweight foamed concrete 130.

상기 경량 기포 콘트리트(130)의 상부에는 온수관(140)이 배치될 수 있다. 상기 온수관(140)은 내부에 온수가 유동하도록 유로가 형성될 수 있다. 상기 온수관(140)은 복수로 구비되어 상호 일정 간격 이격되게 배치될 수 있다.The hot water pipe 140 may be disposed above the lightweight foam concrete 130. The hot water pipe 140 may be formed with a flow path such that hot water flows therein. The hot water pipes 140 may be provided in plurality and spaced apart from each other by a predetermined interval.

상기 온수관(140)의 배치 영역에는 모르타르(160)가 배치될 수 있다. 상기 모르타르(160)은 복수의 온수관(140) 사이 영역에 충진될 수 있다. 상기 모르타르(160)는 상기 경량 기포 콘크리트(130)의 상부에서 층을 형성할 수 있다. 상기 모르타르(160)에 의해 상기 온수관(130)이 고정될 수 있다. 상기 모르타르(160)의 상면에는 바닥 마감재(미도시)가 깔릴 수 있다. Mortar 160 may be disposed in an arrangement area of the hot water pipe 140. The mortar 160 may be filled in an area between the plurality of hot water pipes 140. The mortar 160 may form a layer on top of the lightweight foamed concrete 130. The hot water pipe 130 may be fixed by the mortar 160. A bottom finisher (not shown) may be laid on the top surface of the mortar 160.

상기 모르타르(160) 영역에는 온돌용 열전도판(160)이 배치될 수 있다. 상기 온돌용 열전도판(160)은 상기 온수관(140)의 상부에 배치될 수 있다. 상기 온돌용 열전도판(160)에 의해, 상기 모르타르(160)는 모르타르 상부 영역과 모르타르 하부 영역으로 구획될 수 있다. 상기 온돌용 열전도판(160)에 의해 상기 모르타르(160) 층은 상, 하부로 구획될 수 있다. 상기 모르타르 하부 영역에 상기 온수관(140)이 배치될 수 있다. 상기 온돌용 열전도판(160)은 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.An ondol thermal conductive plate 160 may be disposed in the mortar 160 region. The ondol thermal conductive plate 160 may be disposed above the hot water pipe 140. By the thermal conduction plate 160 for the ondol, the mortar 160 may be partitioned into a mortar upper region and a mortar lower region. The mortar 160 layer may be divided into upper and lower portions by the ondol thermal conductive plate 160. The hot water pipe 140 may be disposed in the lower region of the mortar. The ondol thermal conductive plate 160 may be formed in a plate shape.

상기 온돌용 열전도판(160)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 온돌용 열전도판(160)의 재질은 알루미늄(Al)일 수 있다. The ondol thermal conductive plate 160 may be formed of a metal material. For example, the material of the thermal conductive plate 160 for the ondol may be aluminum (Al).

상기 모르타르(160) 영역은 다량의 염분을 포함하고, 강알칼리성(PH 12. 5)의 환경을 형성하게 된다. 따라서, 상기 온돌용 열전도판(160)은 이러한 부식 환경에도 높은 내식성을 가질 수 있는 장점이 있다. The mortar 160 region contains a large amount of salt and forms an environment of strongly alkaline (PH 12. 5). Therefore, the ondol thermal conductive plate 160 has an advantage of having high corrosion resistance even in such a corrosive environment.

또한, 상기 온돌용 열전도판(160)은, 높은 열전도성(236W/m·K)을 가질 수 있다. 이로 인해, 상기 온수관(140)이 상기 온돌용 열전도판(160)의 하면에 배치되므로, 상기 온수관(140)에서 발생되는 열이 상기 온수관(140)의 상방으로 보다 용이하게 전도될 수 있는 장점이 있다. In addition, the ondol thermal conductive plate 160 may have high thermal conductivity (236W / m · K). Because of this, since the hot water pipe 140 is disposed on the lower surface of the heat conduction plate 160 for the ondol, the heat generated from the hot water pipe 140 can be more easily conducted above the hot water pipe 140. There is an advantage.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템 제어기를 외관을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 바닥 난방 시스템 제어기의 내부 구성을 도시한 측면도이다. 2 is a view showing the appearance of the floor heating system controller according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a side view showing the internal configuration of the floor heating system controller of FIG.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템 제어기(200)(이하, 제어기)는, 상기 바닥 난방 시스템(100)을 제어할 수 있다. 상기 제어기(200)의 외면에는, 난방 상태 표시부(210), 전원 버튼(220), 온도 측정 모듈(230) 및 온도 조절부(290)가 구비될 수 있다. 2 and 3, the floor heating system controller 200 (hereinafter, a controller) according to an embodiment of the present invention may control the floor heating system 100. On the outer surface of the controller 200, a heating state display unit 210, a power button 220, a temperature measuring module 230 and a temperature controller 290 may be provided.

상기 난방 상태 표시부(210)는 난방 상태를 표시하기 위한 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다. 상기 난방 상태 표시부(210)에는 희망 온도, 현재 실내 온도 및 후술할 작용온도 등이 표시될 수 있다. The heating state display unit 210 may include a display module for displaying the heating state. The heating state display unit 210 may display a desired temperature, a current room temperature, and an operation temperature to be described later.

상기 전원 버튼(220)은 사용자에 의해 조작되는 사용자 조작부로서, 상기 바닥 난방 시스템(100)을 온(on)/ 오프(off)시킬 수 있다. The power button 220 is a user manipulation unit operated by a user, and may turn on / off the floor heating system 100.

상기 온도 조절부(290)는 사용자에 의해 조작되는 사용자 조작부로서, 사용자가 원하는 실내 온도, 즉 희망 온도 설정을 위한 것이다. 상기 온도 조절부(290)는 회전에 의해 사용자가 희망 하는 온도를 설정하도록 조작될 수 있다. The temperature controller 290 is a user manipulation unit operated by a user, and is for setting a desired room temperature, that is, desired temperature. The temperature controller 290 may be manipulated to set a temperature desired by a user by rotation.

상기 온도 측정 모듈(230)은, 복사 온도 측정 모듈과 온도 측정 모듈을 포함할 수 있다. 상기 복사 온도 측정 모듈은, 복사 온도 측정용 써미스터(250)와, 복사 온도 측정부(260)를 포함할 수 있다. 상기 공기 온도 측정 모듈은, 공기 온도 측정용 써미스터(270)와, 공기 온도 측정부(280)를 포함할 수 있다. 상기 온도 측정 모듈(230)을 통해 실내 복사 온도 및 공기 온도가 감지될 수 있다. The temperature measuring module 230 may include a radiation temperature measuring module and a temperature measuring module. The radiation temperature measuring module may include a radiation temperature measuring thermistor 250 and a radiation temperature measuring unit 260. The air temperature measuring module may include an air temperature measuring thermistor 270 and an air temperature measuring unit 280. The indoor radiation temperature and the air temperature may be sensed through the temperature measuring module 230.

상기 복사 온도 측정부(260)는 반구형으로 형성될 수 있다. 상기 복사 온도 측정부(260)는 상기 제어기(200)의 전면에서 타 영역보다 전방으로 돌출될 수 있다. 상기 복사 온도 측정부(260)는 흑색의 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 상기 복사 온도 측정부(260)의 내측 영역은 외부 영역으로부터 밀폐될 수 있다. 상기 복사 온도 측정용 써미스터(250)를 통해 복사 온도가 감지될 수 있다. The radiation temperature measuring unit 260 may be formed in a hemispherical shape. The radiation temperature measuring unit 260 may protrude forward than other areas from the front of the controller 200. The radiation temperature measuring unit 260 may be formed of a black plastic material. The inner region of the radiation temperature measuring unit 260 may be sealed from the outer region. The radiation temperature may be sensed through the thermistor 250 for measuring the radiation temperature.

실내 벽면과의 복사 열교환을 통하여 밀폐된 반구 내 공기온도는 변화하게 된다. 따라서, 복사 온도 측정부(260)는 상기 반구 내 공기온도를 측정하여, 실내 공기온도와의 열교환이 아닌 복사 열교환에 의해 형성된 온도를 감지할 수 있다. 또한, 밀폐된 반구 내 공기 온도 측정 시 실내 복사 열교환 온도라고 이름할 수 있는 평균복사온도(MRT)가 측정될 수 있다. The air temperature in the enclosed hemisphere is changed by radiative heat exchange with the interior wall. Accordingly, the radiation temperature measuring unit 260 may measure the air temperature in the hemisphere to sense the temperature formed by the radiation heat exchange, not the heat exchange with the indoor air temperature. In addition, the average radiation temperature (MRT), which may be referred to as the indoor radiant heat exchange temperature, may be measured when measuring the air temperature in a closed hemisphere.

상기 공기 온도 측정 모듈은, 실내 공기에 대해 개방된 공간에 설치될 수 있다. The air temperature measuring module may be installed in a space open to indoor air.

또한, 상기 제어기(200) 내에는 상술한 구성들을 전기적으로 연결하기 위한 인쇄회로기판(240)이 추가로 구비될 수 있다. In addition, the controller 200 may further include a printed circuit board 240 for electrically connecting the above-described components.

본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템은, 상기 공기 온도 측정 모듈을 통해 측정된 실내 공기온도와, 상기 복사 온도 측정 모듈을 통해 측정된 복사온도를 통해, 실내 재실자의 열적 체감온도를 나타내는 작용온도(OT, Operative Temperature)를 계산할 수 있다. Floor heating system according to an embodiment of the present invention, the operating temperature indicating the thermal immersion temperature of the indoor occupant through the indoor air temperature measured by the air temperature measuring module and the radiation temperature measured by the radiation temperature measuring module (OT, Operative Temperature) can be calculated.

상기 작용온도는 하기 (1) 식을 통해 정의할 수 있다. The operating temperature can be defined through the following formula (1).

(1)

Figure 112019077768717-pat00001
(One)
Figure 112019077768717-pat00001

OT: 작용온도[℃]

Figure 112019077768717-pat00002
= 공기온도[℃]OT: Operating temperature [℃]
Figure 112019077768717-pat00002
= Air temperature [℃]

MRT= 평균 복사 온도[℃]MRT = average radiation temperature [℃]

또한, 평균복사온도는 하기 (2) 식을 통해 계산될 수 있다. In addition, the average radiation temperature can be calculated through the following equation (2).

(2) MRT-

Figure 112019077768717-pat00003
g = 0.247
Figure 112019077768717-pat00004
(
Figure 112019077768717-pat00005
g-
Figure 112019077768717-pat00006
)(2) MRT-
Figure 112019077768717-pat00003
g = 0.247
Figure 112019077768717-pat00004
(
Figure 112019077768717-pat00005
g-
Figure 112019077768717-pat00006
)

Figure 112019077768717-pat00007
g: 글로브 온도[℃]
Figure 112019077768717-pat00008
=공기온도[℃]
Figure 112019077768717-pat00007
g: globe temperature [° C]
Figure 112019077768717-pat00008
= Air temperature [℃]

v: 풍속[m/s]v: wind speed [m / s]

여기서 상기 풍속 v는 실내 풍속으로서, 거의 무풍 상태인 자연 대류만 존재하는 조건인 0.1m/s로 측정될 수 있다. Here, the wind speed v is an indoor wind speed, and may be measured at 0.1 m / s, which is a condition in which only natural convection in an almost windless state exists.

또한, 상기 글로브 온도

Figure 112019077768717-pat00009
g는 상기 복사 온도 측정용 써미스터(250)를 통해 측정된 온도일 수 있다. In addition, the globe temperature
Figure 112019077768717-pat00009
g may be a temperature measured by the thermistor 250 for measuring the radiation temperature.

또한, 상기 공기 온도

Figure 112019077768717-pat00010
는 상기 공기 온도 측정용 써미스터(270)를 통해 측정된 온도일 수 있다. In addition, the air temperature
Figure 112019077768717-pat00010
May be a temperature measured by the air temperature measuring thermistor 270.

따라서, 상기 글로브 온도, 상기 공기 온도 및 풍속으로 (2)식을 통해 평균복사온도(MRT)를 측정하여, (1)식을 통해 상기 작용온도가 계산될 수 있다. Therefore, by measuring the average radiation temperature (MRT) through the globe temperature, the air temperature and the wind speed (2), the operating temperature can be calculated through the formula (1).

본 실시예는 설정 온도를 공기 온도가 아닌 재실자의 체감온도를 대변하는 작용온도를 기준으로 한다는 점에 특징이 있다. This embodiment is characterized in that the set temperature is based on the operating temperature that represents the experienced temperature of the occupants rather than the air temperature.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템 제어 방법의 흐름도 이다. 4 is a flowchart of a method for controlling a floor heating system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저 실내 난방이 개시되고, 실내 벽면에 설치된 상기 제어기(200) 내 온도 측정 모듈을 통해, 실내온도(Ti)와 실내 글로브 온도(Tg)가 감지된다(S10). Referring to FIG. 4, first, indoor heating is started, and an indoor temperature Ti and an indoor globe temperature Tg are sensed through a temperature measuring module in the controller 200 installed on an indoor wall (S10).

그리고, 측정된 상기 실내온도(Ti)와 상기 실내 글로브 온도(Tg)를 통하여, 상기 제어기(200)는 상기 평균 복사 온도(MRT)를 산출하고, 이 결과를 이용하여 실내 작용온도(OTin)를 산출할 수 있다(S30). 그리고, 산출된 실내 작용온도(OTin)와 초기값으로 설정된 실내 설정 작용온도(OTiset)를 비교한다(S40). The controller 200 calculates the average radiation temperature MRT based on the measured indoor temperature Ti and the indoor globe temperature Tg, and uses the result to calculate an indoor operating temperature OTin. Can be calculated (S30). Then, the calculated indoor operating temperature OTin is compared with the indoor operating temperature OTiset set as an initial value (S40).

여기서, 상기 초기값으로 설정된 실내 설정 작용온도(OTiset)은, 상기 실내 작용온도(OTin)의 산출 전 설정될 수 있다(S20). 일 예로, 상기 실내 설정 작용온도(OTiset)은 24℃, 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low)는 22℃, 실내 풍속(v)은 0.1 m/s로 설정될 수 있다. Here, the indoor operating temperature (OTiset) set to the initial value may be set before the calculation of the indoor operating temperature (OTin) (S20). For example, the indoor operating temperature (OTiset) may be set to 24 ℃, the indoor operating temperature lower limit (OTiset-low) is 22 ℃, the indoor wind speed (v) may be set to 0.1 m / s.

또한, 실내 평균복사온도(Tmrt)는 하기의 식(3)을 통해 계산될 수 있다. In addition, the indoor average radiation temperature (Tmrt) can be calculated through the following equation (3).

(3) Tmrt=Tg+2.4*

Figure 112019077768717-pat00011
(3) Tmrt = Tg + 2.4 *
Figure 112019077768717-pat00011

그리고, 상기 실내 작용온도(OTin)은, 상술한 식(1)을 통해 계산될 수 있다. And, the indoor operating temperature (OTin) can be calculated through the above equation (1).

OTin=(Ti+Tmrt)/2OTin = (Ti + Tmrt) / 2

산출된 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용온도(OTiset) 보다 작을 경우, 상기 제어기(200) 내 제어부는 상기 바닥 난방 구조체(100)을 구동하여, 복사 난방을 개시한다(S50). 이로 인해, 상기 실내 작용온도(OTin)가 상기 실내 설정 작용온도(OTiset)에 맞게 상승될 수 있다. When the calculated indoor operating temperature OTin is smaller than the indoor operating temperature OTiset, the controller in the controller 200 drives the floor heating structure 100 to start radiant heating (S50). As a result, the indoor operating temperature OTin may be increased to match the indoor operating temperature OTiset.

그러나, 산출된 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용온도(OTiset) 보다 클 경우에는 별도의 난방이 불필요한 경우이므로, 상기 제어부는 상기 바닥 난방 구조체(100)가 구동되지 않도록 보일러를 정지시킬 수 있다(S60). However, when the calculated indoor operating temperature OTin is greater than the indoor operating temperature OTiset, since separate heating is unnecessary, the controller may stop the boiler so that the floor heating structure 100 is not driven. There is (S60).

한편, 제어부는 상기 산출된 실내 작용온도(OTin) 값과 상기 실내 설정 작용온도(OTiset) 값을 비교한다(S70). 상기 산출된 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용온도(OTiset) 보다는 작으나, 상기 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low) 보다 낮을 경우에는 제어부는 상기 보일러의 가동을 지속시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부는 상기 바닥 난방 구조체(100)를 통해 실내를 계속 난방시킬 수 있다. On the other hand, the control unit compares the calculated indoor operating temperature (OTin) value and the indoor set operating temperature (OTiset) value (S70). If the calculated indoor operating temperature OTin is smaller than the indoor operating temperature OTiset, but the indoor operating temperature OTin is lower than the indoor operating temperature OTiset-low, the control unit operates the boiler. Can continue. That is, the controller may continue to heat the room through the floor heating structure 100.

그리고, 상기 산출된 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용온도(OTiset) 보다는 작으나, 상기 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low) 보다 높을 경우에는 제어부는 상기 보일러의 가동을 정지시킬 수 있다(S80). 이로 인해, 실내는 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low)와 실내 설정 작용온도(OTiset)의 범위 내에서 재실자가 설정한 온도 범위를 형성할 수 있다. If the calculated indoor operating temperature OTin is smaller than an indoor operating temperature OTiset, but the indoor operating temperature OTin is higher than an indoor operating temperature OTiset-low, the controller may control the boiler. It is possible to stop the operation (S80). As a result, the room can form a temperature range set by the occupant within the range of the indoor setting operating lower limit temperature (OTiset-low) and the indoor setting operating temperature (OTiset).

또한, 상기 산출된 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용온도(OTiset) 보다는 작으나, 상기 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low) 보다 높을 경우, 상기 온도 측정 모듈(230)은, 실내온도(Ti)와 실내 글로브 온도(Tg)를 감지한다. 이로 인해, 제어부는 감지된 실내온도(Ti)와 실내 글로브 온도(Tg) 정보에 기초하여, 실내 작용온도(OTin)을 재측정할 수 있다. 따라서, 산출된 실내 작용온도(OTin)를 통해 제어부는, 실내 설정 작용온도(OTiset) 및 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low)와 비교하여 계속적으로 보일러의 구동 여부를 결정하게 된다. In addition, when the calculated indoor operating temperature (OTin) value is smaller than the indoor operating temperature (OTiset), but the indoor operating temperature (OTin) value is higher than the indoor operating temperature (OTiset-low), the temperature measuring module 230 detects the indoor temperature Ti and the indoor globe temperature Tg. Thus, the controller may re-measure the indoor operating temperature OTin based on the detected indoor temperature Ti and indoor globe temperature Tg information. Therefore, the control unit continuously determines whether to operate the boiler by comparing the indoor operating temperature OTiset and the indoor operating lower limit temperature OTiset-low through the calculated indoor operating temperature OTin.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 효과에 대해 설명하기로 한다. Hereinafter, the effect of the floor heating system according to an embodiment of the present invention will be described.

도 5 내지 13은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 효과를 설명하기 위한 도면 및 실험 자료이다. 5 to 13 are drawings and experimental data for explaining the effect of the floor heating system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 실험 구성도 이다. 5 is an experimental configuration of a floor heating system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 실내 초기온도 도달 성능, 바닥 표면 온도의 균일성, 난방 운전 시 실내 설정 하한온도에서 설정온도까지의 도달 시간, 실내 설정 상한온도에서 설정 하한온도까지 하강 시간, 실내 온열 쾌적성 및 에너지 소비 특성을 확인하기 위해, 종래 기술에 따른 바닥 난방 구조체가 구비된 제1룸(Cell #1)과, 본 실시예에 따른 바닥 난방 구조체(100)가 구비된 제2룸(Cell #2)을 각각 구획하여 난방 실험을 실시하였다. Referring to Figure 5, the indoor initial temperature reaching performance of the floor heating system according to an embodiment of the present invention, the uniformity of the floor surface temperature, the time to reach the set temperature from the indoor lower limit temperature to the set temperature during the heating operation, the indoor upper limit temperature The first room (Cell # 1) equipped with the floor heating structure according to the prior art (Cell # 1) and the floor heating structure 100 according to the present embodiment in order to check the fall time, the indoor comfort and energy consumption characteristics up to the set lower limit temperature ) Was equipped with a second room (Cell # 2) were each divided into a heating experiment.

즉, 상기 제1룸(Cell #1)의 바닥면에는 바닥 콘크리트의 상부에 온수관을 포함한 난방 구조체가 배치되고, 상기 제2룸(Cell #2)의 바닥면에는 본 실시예에 따른 난방 구조체(100)가 배치된다. That is, a heating structure including a hot water pipe is disposed on the bottom of the bottom concrete on the bottom surface of the first room (Cell # 1), and a heating structure according to the present embodiment on the bottom surface of the second room (Cell # 2). 100 is disposed.

실험실은 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템과 본 실시예에 따른 바닥 난방 시스템을 비교하기 위해, 공동 주택의 안방 공간의 예로 7.5m*4.6m*2.26m 크기의 룸을 각각 구획하였다. 또한, 실험실 내는 일정한 온도로만 운영되는 전실과, 준비실, 상기 제1룸(Cell #1) 및 상기 제2룸(Cell #2)을 추가한 총 3개의 룸을 포함하여, 상호 비교할 수 있도록 실험하였다. 실험실의 북측면은 외기 온도 변화에 대해 실내 온도변화 및 난방운전이 이루어지게 외기에 면하도록, 2.0m*1.8m의 창을 각각 구비하고 있다. In order to compare the floor heating system according to the present embodiment with the floor heating system according to the prior art, the laboratory partitioned a room having a size of 7.5 m * 4.6 m * 2.26 m, respectively, as an example of the interior space of a common house. In addition, the laboratory was experimented to be compared with each other, including all rooms operated only at a constant temperature, a preparation room, three rooms including the first room (Cell # 1) and the second room (Cell # 2). . The north side of the laboratory is provided with 2.0m * 1.8m windows, respectively, to face the outside air so that the room temperature change and the heating operation can be made against the outside air temperature change.

또한, 상기 제1룸(Cell #1)과 상기 제2룸(Cell #2)에는 각각 바닥 표면 온도, 실내 중앙 공기온도, 벽면 및 창 표면온도 측정을 위해, 바닥면, 벽면, 창 및 바닥면으로부터 이격되는 공간 내 열전대와 온도 센서를 설치하였다. In addition, the first room (Cell # 1) and the second room (Cell # 2), respectively, for measuring the floor surface temperature, the indoor air temperature, the wall surface and the window surface temperature, floor surface, wall surface, window and floor surface A thermocouple and a temperature sensor in the space spaced from are installed.

그리고, 상기 제1룸(Cell #1)에 배치되는 온수관과, 상기 제2룸(Cell #1)에 배치되는 온수관(140)에 공급되는 난방 열원 공급 장치는 동일 사양의 보일러를 구비하였으며, 난방수 설정온도는 60℃, 실내 설정 온도는 24℃로 형성하여 열원을 각각 공급하였다. The hot water pipe disposed in the first room (Cell # 1) and the heating heat source supply device supplied to the hot water pipe 140 disposed in the second room (Cell # 1) have a boiler having the same specification. , The heating water set temperature was set to 60 ° C., and the room set temperature was 24 ° C. to supply heat sources.

상기 실험실의 면적 및 열관류율을 포함한 실험 환경은 도 6에 표기되어 있다. The experimental environment, including the area and heat permeability of the laboratory, is shown in FIG. 6.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템의 에너지 소비량을 비교한 표이다. 7 is a table comparing the energy consumption of the floor heating system according to an embodiment of the present invention and the floor heating system according to the prior art.

도 7을 참조하면, 동일한 외기 온도 조건에서 동일한 실내 공기 온도 형성을 위해 소비한 에너지 소비량을 비교한 결과, 상기 제1룸(Cell #1)에는 128kWh의 소비 전력량을 소비하였으나, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 상기 제1룸(Cell #1)의 소비량 보다 작은 115kWh의 소비 전력량을 소비한 것으로 나타냈다. 따라서, 실내 설정 공기온도를 24℃로 설정한 조건에서 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 경우 종래 난방 시스템과 비교하여 약 11%의 난방 에너지 절감효과가 있다. Referring to FIG. 7, as a result of comparing the energy consumption for forming the same indoor air temperature under the same outside temperature condition, the first room (Cell # 1) consumed 128 kWh of power, but the second room ( In Cell # 2, the power consumption of 115 kWh smaller than that of the first room (Cell # 1) was consumed. Therefore, the floor heating system according to the embodiment of the present invention has a heating energy saving of about 11% compared to the conventional heating system under the condition that the indoor set air temperature is set to 24 ° C.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템의 온도 변화 특성을 비교한 표이다. 8 is a table comparing the temperature change characteristics of the floor heating system according to an embodiment of the present invention and the floor heating system according to the prior art.

도 8을 참조하면, 실내 초기 설정온도(24℃) 도달 시간은, 각 룸의 실내 공기 온도가 외출모드(19℃)에서 설정온도(24℃)에 이르는 시간, 즉 바닥 난방에 의해 초기온도에서 설정 온도까지 도달되는 성능을 확인하기 위한 자료이다. Referring to FIG. 8, the time at which the indoor initial set temperature (24 ° C.) is reached is the time at which the room air temperature of each room reaches the set temperature (24 ° C.) in the outgoing mode (19 ° C.), that is, at the initial temperature by floor heating. This data is used to check the performance reached to the set temperature.

이에 따르면, 상기 제1룸(Cell #1)에서는 145분이 소요되었으나, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 130분이 소요되어, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 설정온도 도달 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다. According to this, it took 145 minutes in the first room (Cell # 1), 130 minutes in the second room (Cell # 2), excellent performance of reaching the set temperature of the floor heating system according to an embodiment of the present invention You can see that.

바닥 난방 시스템이 가동 중 실내 온도가 하한치에서 상한치까지 도달하는데 걸리는 평균 온도 상승 시간 또한, 상기 제1룸(Cell #1)에서는 164분이 소요되었으나, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 150분이 소요되어, 바닥 난방 시스템이 가동되는 상황에서 실내 설정 상한 온도에 도달하는 성능 또한 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템이 우수한 것을 확인할 수 있다. The average temperature rise time for the room temperature to reach the upper limit from the lower limit during operation of the floor heating system was also 164 minutes in the first room (Cell # 1), but 150 minutes in the second room (Cell # 2). Thus, it can be seen that the floor heating system according to the embodiment of the present invention has an excellent performance of reaching an indoor set upper limit temperature in a situation where the floor heating system is operated.

바닥 난방 시스템이 가동 중 실내 온도가 상한치에 도달 후 정지되고, 설정된 하한치까지 실내 온도가 하강하는데 걸리는 시간 또한, 상기 제1룸(Cell #1)에서는 453분이 소요되었으나, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 565분이 소요되어, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 축방열 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다. While the floor heating system is operating and the room temperature reaches the upper limit and stops, the time taken to lower the room temperature to the set lower limit is also 453 minutes in the first room (Cell # 1), but the second room (Cell # 1). In 2) it takes 565 minutes, it can be seen that the axial heat radiation characteristics of the floor heating system according to an embodiment of the present invention is excellent.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템의 실내 초기 설정 공기온도 도달시간을 비교한 그래프이다. 9 is a graph comparing the indoor initial air temperature arrival time of the floor heating system according to an embodiment of the present invention and the floor heating system according to the prior art.

도 9를 참조하면, 실내 공기 온도가 외출모드(19℃)에서 설정 공기온도(24℃)에 이르는 시간을 비교하면, 상기 제1룸(Cell #1)에서는 145분이 소요되었으나, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 130분이 소요되어, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 초기 설정 공기온도 도달 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템은 설정온도 도달 효율이 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템에 비하여 약 11% 개선된 결과를 보였다. Referring to FIG. 9, when the indoor air temperature reaches the set air temperature (24 ° C.) from the go-out mode (19 ° C.), it took 145 minutes in the first room (Cell # 1), but the second room In (Cell # 2), it takes 130 minutes, and it is confirmed that the initial air temperature reaching performance of the floor heating system according to the embodiment of the present invention is excellent. In the floor heating system according to the embodiment of the present invention, the efficiency of reaching the set temperature has been improved by about 11% compared to the floor heating system according to the prior art.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템의 평균 실내 온도 상승 및 하강 시간을 비교한 그래프이다. 10 is a graph comparing the average room temperature rise and fall times of the floor heating system according to the embodiment of the present invention and the floor heating system according to the prior art.

평균 실내 온도 상승시간은 룸의 하한 온도에서 상한 온도까지 걸리는 시간을 카운트 하였고, 평균 실내 온도 하강시간은 룸의 상한 온도에서 하한 온도까지 걸리는 시간을 카운트 하였다. The average room temperature rise time counted the time taken from the lower limit temperature of the room to the upper limit temperature, and the average room temperature fall time counted the time taken from the room upper limit temperature to the lower limit temperature.

평균 온도 상승시간은 상기 제1룸(Cell #1)에서는 164분이 소요되었으나, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 150분이 소요되었다. 또한, 평균 온도 하강시간은 상기 제1룸(Cell #1)에서는 453분이 소요되었으나, 상기 제2룸((Cell #2)에서는 565분이 소요되었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 경우, 상기 온수관(140)으로부터의 난방열이 상기 온돌용 열전도판(150)을 통해 빠르게 확산되므로 실내 온도 상승은 빠르게 이루어지고, 열이 균일하게 축열되어 외기 온도 변화에 대해서는 실내 온도의 변화가 천천히 이루어지는 것을 확인할 수 있다. The average temperature rise time was 164 minutes in the first room (Cell # 1), but 150 minutes in the second room (Cell # 2). In addition, the average temperature fall time was 453 minutes in the first room (Cell # 1), but 565 minutes in the second room (Cell # 2). Thus, a floor heating system according to an embodiment of the present invention. In the case, since the heating heat from the hot water pipe 140 is rapidly diffused through the heat conduction plate 150 for the ondol, the room temperature rises quickly, and the heat is uniformly stored, so that the change in the room temperature with respect to the change in the outside temperature You can see that it takes place slowly.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템의 바닥 표면 온도 분포를 비교한 도면이다. 11 is a view comparing the floor surface temperature distribution of the floor heating system according to an embodiment of the present invention and the floor heating system according to the prior art.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템 모두 구동에 따라 바닥 표면 온도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 11, it can be seen that the floor surface temperature increases as both the floor heating system according to the embodiment of the present invention and the floor heating system according to the related art are driven.

그러나, 상기 제1룸(Cell #1)에서는 바닥 표면온도의 편차가 0.73 내지 1. 13의 값을 가지는 반면에, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 바닥 표면온도의 편차가 0.57 내지 0.77의 편차를 가진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템에 따르면 구동에 따라 바닥 표면온도가 보다 균일하게 형성될 수 있는 장점이 있다. However, in the first room (Cell # 1), the deviation of the bottom surface temperature is 0.73 to 1.13, whereas in the second room (Cell # 2), the deviation of the bottom surface temperature is 0.57 to 0.77. Has a deviation. Therefore, according to the floor heating system according to an embodiment of the present invention there is an advantage that the floor surface temperature can be formed more uniformly according to the driving.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템의 에너지 소비 특성을 비교한 표이다. 도 12의 결과는 실내 작용온도를 24도로 제어한 경우의 바닥 난방 시스템의 에너지 소비 특성을 비교한 결과이다.12 is a table comparing energy consumption characteristics of a floor heating system according to an embodiment of the present invention and a floor heating system according to the prior art. The result of FIG. 12 is a result of comparing the energy consumption characteristic of the floor heating system when the indoor operating temperature is controlled to 24 degrees.

도 12를 참조하면, 동일한 온도 조건 하에서 상기 제1룸(Cell #1)에서는 90kWh의 소비 전력량을 소모하는데 반해, 상기 제2룸(Cell #2)에서는 73.4kWh의 소비 전력량을 소모하여, 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템이 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템에 비하여 약 19%의 에너지 절감 효과를 가지는 것을 확인할 수 있다. 도 7의 실내 설정 공기온도 제어와 비교하여 실내 설정 작용온도 제어를 하는 경우에 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템의 에너지 절감효과가 더욱 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, in the first room (Cell # 1), power consumption of 90 kWh is consumed under the same temperature condition, while in the second room (Cell # 2), power consumption of 73.4 kWh is consumed. It can be seen that the floor heating system according to the embodiment has an energy saving effect of about 19% compared to the floor heating system according to the prior art. It can be seen that the energy saving effect of the floor heating system according to the embodiment of the present invention is higher when the indoor operating temperature is controlled compared to the indoor air temperature control of FIG. 7.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 바닥 난방 시스템과 종래 기술에 따른 바닥 난방 시스템의 실내 온열 환경을 비교한 표이다. 13 is a table comparing the indoor heating environment of the floor heating system according to an embodiment of the present invention and the floor heating system according to the prior art.

도 13을 참조하면, 상기 제2룸(Cell #2)의 경우 상기 제1룸(Cell #1) 보다 바닥 표면 온도가 균일하게 형성되므로, 상기 제2룸(Cell #2)의 공기 온도가 상기 제1룸(Cell #1)의보다 낮음에도 불구하고 상기 제2룸(Cell #2)의 평균복사온도(MRT)와, 재실자 체감온도(OT)가 상기 제1룸(Cell #1)과 거의 동일하게 유지되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 13, in the case of the second room (Cell # 2), the bottom surface temperature is formed more uniformly than that of the first room (Cell # 1), so that the air temperature of the second room (Cell # 2) may be increased. In spite of being lower than that of the first room (Cell # 1), the average radiation temperature (MRT) of the second room (Cell # 2) and the occupant immersion temperature (OT) are almost equal to that of the first room (Cell # 1) It can be seen that it remains the same.

또한, 상기 제2룸(Cell #2)의 작용온도(OT)는 공기온도(DBT)보다 평균 0.05℃ 높았으며, 상기 제1룸(Cell #1)의 경우는 작용온도(OT)가 공기온도(DBT) 보다 평균 0.1℃ 낮게 형성되었다. 따라서, 상기 제2룸(Cell #2)의 경우 동일한 공기온도 조건에서도 재실자의 체감온도인 OT가 높게 유지되는 장점이 있다. In addition, the operating temperature (OT) of the second room (Cell # 2) was on average 0.05 ° C higher than the air temperature (DBT), in the case of the first room (Cell # 1) operating temperature (OT) is the air temperature On average 0.1 ° C. below (DBT). Therefore, in the case of the second room (Cell # 2), there is an advantage that the OT, which is a haptic temperature of the occupants, is kept high even under the same air temperature condition.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 '포함하다', '구성하다' 또는 '가지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. In the above description, it is described that all the elements constituting the embodiments of the present invention are combined or operated in one, but the present invention is not necessarily limited to the embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, the terms such as 'comprise', 'comprise' or 'having' described above mean that a corresponding component may be included unless otherwise stated, and thus, other components are excluded. It should be construed that it may further include other components instead. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (10)

바닥 난방 구조체; 및
상기 바닥 난방 구조체를 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 바닥 난방 구조체는,
바닥 콘크리트;
상기 바닥 콘크리트의 상부에 배치되는 완충제;
상기 완충제의 상부에 배치되는 경량 기포 콘크리트;
상기 경량 기포 콘크리트의 상부에 배치되는 모르타르층;
상기 모르타르층 내 배치되는 온수관; 및
상기 온수관의 상부에 배치되는 방열판을 포함하며,
상기 모르타르층은, 상기 방열판에 의해 상부 모르타르층과 하부 모르타르층으로 구획되고,
상기 방열판의 재질은 알루미늄(Al)을 포함하며,
상기 제어기는 온도 측정 모듈을 포함하고,
상기 온도 측정 모듈은 실내 복사 온도를 측정하는 복사 온도 측정 모듈과, 실내 공기 온도를 측정하는 공기 온도 측정 모듈을 포함하며,
상기 복사 온도 측정 모듈은, 복사 온도 측정부와, 복사 온도 측정용 써미스터를 포함하고,
상기 복사 온도 측정부는 반구형으로 형성되며,
상기 제어기는 실내 작용온도(OT)가 실내 설정 작용온도가 낮으면 상기 바닥 난방 구조체를 구동시키고,
상기 제어기는 상기 실내 작용온도(OT)가 상기 실내 설정 작용온도보다 높으면 상기 바닥 난방 구조체를 정지시키며,
상기 실내 작용온도 (OT)는,
OT=(θ +평균복사온도(MRT))/2 (여기서, θ = 공기온도[℃])인 바닥 난방 시스템.
Floor heating structures; And
A controller for controlling the floor heating structure,
The floor heating structure,
Floor concrete;
A buffer disposed on the top of the bottom concrete;
Lightweight foam concrete disposed on top of the buffer;
A mortar layer disposed on the lightweight foamed concrete;
A hot water pipe disposed in the mortar layer; And
It includes a heat sink disposed on the upper portion of the hot water pipe,
The mortar layer is partitioned into an upper mortar layer and a lower mortar layer by the heat sink,
The material of the heat sink includes aluminum (Al),
The controller comprises a temperature measuring module,
The temperature measuring module includes a radiation temperature measuring module measuring an indoor radiation temperature and an air temperature measuring module measuring an indoor air temperature.
The radiation temperature measuring module includes a radiation temperature measuring unit and a radiation temperature measuring thermistor,
The radiation temperature measuring unit is formed in a hemispherical shape,
The controller drives the floor heating structure when the indoor operating temperature OT is low.
The controller stops the floor heating structure when the indoor operating temperature (OT) is higher than the indoor set operating temperature,
The indoor operating temperature (OT) is,
Floor heating system with OT = (θ + mean radiation temperature (MRT)) / 2 where θ = air temperature [° C.].
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복사 온도 측정부는 흑색의 플라스틱 재질로 형성되어, 상기 제어기의 외면으로부터 돌출되게 형성되는 바닥 난방 시스템.
The method of claim 1,
The radiation temperature measuring part is formed of a black plastic material, and is formed to protrude from the outer surface of the controller.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 평균복사온도(MRT)는,
MRT- Tg = 0.247
Figure 112019107413516-pat00015
(Tg- Ti) (여기서, Tg: 글로브 온도[℃], Ti=공기온도[℃], v: 풍속[m/s])인 바닥 난방 시스템.
The method of claim 1,
The average radiation temperature (MRT) is,
MRT- Tg = 0.247
Figure 112019107413516-pat00015
(Tg-Ti) (where Tg: globe temperature [° C.], Ti = air temperature [° C.], v: wind speed [m / s]).
(a) 온도 측정 모듈이 실내온도(Ti)와 실내 글로브 온도(Tg)를 감지하는 단계;
(b) 상기 실내온도(Ti)와 상기 실내 글로브 온도(Tg)를 통해 실내 작용온도(OTin)를 산출하는 단계; 및
(c) 상기 실내 작용온도(OTin)를 설정된 실내 설정 작용온도(OTiset)과 비교하는 단계를 포함하며,
산출된 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용온도(OTiset) 보다 작을 경우, 제어기는 복사 난방이 이루어지도록 바닥 난방 구조체를 구동시키고,
그러나, 산출된 실내 작용온도(OTin) 값이 실내 설정 작용온도(OTiset) 보다 클 경우, 상기 제어기는 상기 바닥 난방 구조체의 구동을 정지시키며,
상기 실내 작용온도 (OTin) 는,
OTin= (Ti+평균복사온도(MRT))/2이고,
상기 평균복사온도(MRT)는,
MRT- Tg = 0.247√v(Tg-Ti) (여기서, v: 풍속[m/s])인 바닥 난방 시스템의 제어 방법.
(a) the temperature measuring module detecting the indoor temperature Ti and the indoor globe temperature Tg;
(b) calculating an indoor operating temperature OTin through the indoor temperature Ti and the indoor globe temperature Tg; And
(c) comparing the indoor operating temperature OTin with a set indoor operating temperature OTiset,
If the calculated indoor operating temperature (OTin) is less than the indoor operating temperature (OTiset), the controller drives the floor heating structure to perform radiant heating,
However, if the calculated indoor operating temperature OTin is greater than the indoor operating temperature OTiset, the controller stops driving the floor heating structure,
The indoor operating temperature (OTin),
OTin = (Ti + average radiation temperature (MRT)) / 2
The average radiation temperature (MRT) is,
MRT- Tg = 0.247√v (Tg-Ti), where v: wind speed [m / s].
제8항에 있어서,
상기 (C)단계 후 상기 실내 작용온도(OTin)와 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low)를 비교하는 단계를 더 포함하는 바닥 난방 시스템의 제어 방법.
The method of claim 8,
And controlling the indoor operating temperature (OTin) and the indoor operating lower limit temperature (OTiset-low) after the step (C).
제9항에 있어서,
상기 실내 작용온도(OTin)가 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low) 보다 낮을 경우에는, 상기 제어기는 복사 난방이 이루어지도록 상기 바닥 난방 구조체를 구동시키고,
상기 실내 작용온도(OTin)가 실내 설정 작용 하한온도(OTiset-low) 보다 높을 경우에는, 상기 제어기는 상기 바닥 난방 구조체의 구동을 정지시키는 바닥 난방 시스템의 제어 방법.







The method of claim 9,
When the indoor operating temperature OTin is lower than an indoor setting operating lower limit temperature (OTiset-low), the controller drives the floor heating structure to perform radiant heating.
And when the indoor operating temperature (OTin) is higher than an indoor setting operating lower limit temperature (OTiset-low), the controller stops driving of the floor heating structure.







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