KR102082405B1 - 급탕계량기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환장치를 통해 원수(原水)를 가열하여 온수를 생성하고 온수를 각 세대로 공급하는 중앙급탕시스템에서 각 세대별로 설치된 급탕계량기에 있어서, 원수의 온도를 측정하는 원수온도측정기로부터 원수온도에 대한 측정값을 수신하는 원수온도수신부, 원수온도이력 혹은 시간별원수온도데이터를 저장하고 원수온도이력 혹은 시간별원수온도데이터를 이용하여 원수온도를 추정하는 원수온도추정부, 급탕계량기를 통과하는 급탕수의 유량을 측정하는 급탕유량측정부, 급탕수의 온도를 측정하는 급탕온도측정부 및 급탕온도와 원수온도의 차이값과 급탕유량의 곱을 통해 급탕열량을 계산하는 급탕열량계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 급탕계량기를 제공한다.

Description

급탕계량기{HOT WATER METER}
본 발명은 열교환장치를 통해 원수(原水)를 가열하여 온수를 생성하고 이러한 온수를 각 세대로 공급하는 공동주택의 급탕시스템에 관한 것이다.
중앙기계실에 위치하는 열교환장치 혹은 보일러장치를 통해 생산한 온수를 배관을 통해 일괄적으로 공급하는 급탕 방식을 중앙급탕방식이라고 한다. 이러한 중앙급탕방식에서는 개별 세대의 급탕 사용량을 정확하게 측정하는 것이 중요하다.
이에 따라, 중앙급탕방식을 사용하는 공동주택의 개별 세대에는 급탕계량기가 설치되는데, 종래의 급탕계량기들은 급탕수의 유량만을 측정하는 경우가 많았다.
중앙기계실에서 생산되어 공급되는 온수는 배관을 통해 흐르면서 온도가 점점 감쇄되는 경향을 보인다. 이에 따라, 중앙기계실의 공급측 배관과 가까운 곳에서 급탕수를 공급받는 세대는 높은 온도의 급탕수를 공급받게 되어 적은 급탕수만으로 충분한 열을 공급받을 수 있는 반면, 중앙기계실의 공급측 배관과 먼 곳에서 급탕수를 공급받는 세대는 상대적으로 낮은 온도의 급탕수를 공급받게 되어 충분한 열을 공급받기 위해 많은 급탕수가 필요하게 된다.
이러한 상황에서 종래의 급탕계량기와 같이 급탕수의 유량만으로 개별 세대의 급탕열 사용량을 측정하게 되면 동일한 열을 공급받는 상황에서도 한 세대는 많은 급탕열을 사용한 것으로 계측되고 다른 세대는 적은 급탕열을 사용한 것으로 계측되는 문제가 발생하게 된다.
이러한 종래 급탕계량기의 문제를 해결하기 위해서는 급탕계량기가 급탕수의 유량이 아닌 급탕열량을 계산할 필요가 있다.
급탕열량은 중앙기계실에서 온수 생산을 위해 사용한 원수의 온도와 개별 세대에 진입하는 급탕수의 온도 차이에 급탕수의 유량을 곱하여 계산할 수 있다.
한국등록특허 제10-1301687호에는, 원수의 온도, 급탕수의 온도 및 급탕수의 유량을 이용하여 급탕열량을 계산하는 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템을 살펴보면, 개별 세대에 위치하는 급탕계량기는 급탕수의 유량 뿐만 아니라 온도를 측정하고 이러한 측정값을 중앙계측장치로 전송한다. 중앙계측장치는 급탕계량기로부터 급탕수의 유량 및 온도를 전달받고 자체적으로 측정한 원수의 온도를 이용하여 해당 세대의 급탕열량을 계산하게 된다.
한국등록특허 제10-1301687호에 개시된 이러한 시스템에 의하면 동일한 열을 사용하면서도 세대의 위치에 따라 급탕열의 사용량이 다르게 계측되는 문제는 해소된다. 하지만, 이러한 시스템은 급탕열량 계산을 위한 급탕수의 유량 및 온도를 급탕계량기로부터 전달받음으로써 중앙계측장치와 급탕계량기 사이의 네트워크가 단절되는 경우, 중앙계측장치는 급탕열량을 전혀 계산할 수 없게 되는 새로운 문제가 발생하게 된다.
네트워크 단절로 급탕열량을 계산하지 못하는 경우, 해당 세대에 급탕수 사용에 대한 과금을 할 수 없다는 측면에서 한국등록특허 제10-1301687호에 개시된 이러한 시스템도 개선의 필요성이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면으로, 세대 별 위치에 상관없이 급탕 사용량을 정확하게 측정할 수 있는 급탕계량기 및 그 시스템에 대한 기술을 제공하는 것이다.
다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 네트워크가 불안정한 상황에서도 급탕 사용량을 안정적으로 측정할 수 있는 급탕계량기 및 그 시스템에 대한 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 열교환장치를 통해 원수(原水)를 가열하여 온수를 생성하고 상기 온수를 각 세대로 공급하는 중앙급탕시스템에서 각 세대별로 설치된 급탕계량기에 있어서, 상기 열교환장치로 공급되는 상기 원수의 온도(원수온도)를 측정하는 원수온도측정기로부터 상기 원수온도에 대한 측정값을 수신하는 원수온도수신부; 수신된 상기 원수온도 측정값에 따라 저장되는 원수온도이력을 이용하여 상기 원수온도를 추정하는 원수온도추정부; 상기 급탕계량기를 통과하는 급탕수의 유량(급탕유량)을 측정하는 급탕유량측정부; 상기 급탕수의 온도(급탕온도)를 측정하는 급탕온도측정부; 및 상기 급탕온도와 상기 원수온도의 차이값과 상기 급탕유량의 곱을 통해 급탕열량을 계산하는 급탕열량계산부를 포함하되, 상기 원수온도수신부가 일정 조건으로 상기 원수온도 측정값 수신에 실패할 경우, 상기 급탕열량계산부는 상기 원수온도추정부를 통해 추정된 원수온도 추정값을 이용하여 상기 급탕열량을 계산하는 것을 특징으로 하는 급탕계량기를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 열교환장치를 통해 원수(原水)를 가열하여 온수를 생성하고 상기 온수를 각 세대로 공급하는 중앙급탕시스템에서 각 세대별로 설치된 급탕계량기의 계측방법에 있어서, 상기 원수의 온도(원수온도)를 측정하는 원수온도측정기로부터 상기 원수온도에 대한 측정값을 수신하고 상기 원수온도에 대한 측정값을 제1변수에 저장하는 단계; 급탕계량기를 통과하는 급탕수의 온도(급탕온도)를 측정하고 상기 급탕온도를 제2변수에 저장하는 단계; 상기 급탕수의 유량(급탕유량)을 측정하고 상기 급탕유량을 제3변수에 저장하는 단계; 및 상기 제1변수 및 상기 제2변수의 차이값과 상기 제3변수의 곱을 통해 급탕열량을 계산하는 단계를 포함하는 급탕계량기의 계측방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 열교환장치를 통해 원수(原水)를 가열하여 온수를 생성하고 상기 온수를 각 세대로 공급하는 중앙급탕시스템에서 각 세대별로 설치된 급탕계량기들을 관리하는 급탕관리서버에 있어서, 상기 급탕계량기들로 상기 원수의 온도(원수온도)를 측정한 값을 송신하는 원수온도송신부; 및 상기 원수온도에 대한 측정값을 수신하고, 급탕수의 유량(급탕유량) 및 급탕수의 온도(급탕온도)를 측정하며, 상기 급탕온도와 상기 원수온도의 차이값과 상기 급탕유량의 곱을 통해 급탕열량을 계산하는 상기 급탕계량기들로부터 상기 급탕열량 계산값을 수신하는 급탕열량수신부를 포함하는 급탕관리서버를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 열교환장치를 통해 원수(原水)를 가열하여 온수를 생성하고 상기 온수를 각 세대로 공급하는 중앙급탕시스템에서 각 세대별로 설치된 급탕계량기에 있어서, 상기 열교환장치로 공급되는 상기 원수의 온도(원수온도)를 측정하는 원수온도측정기로부터 상기 원수온도에 대한 측정값을 수신하는 원수온도수신부; 상기 급탕계량기를 통과하는 급탕수의 유량(급탕유량)을 측정하는 급탕유량측정부; 상기 급탕수의 온도(급탕온도)를 측정하는 급탕온도측정부; 및 상기 급탕온도와 상기 원수온도의 차이값과 상기 급탕유량의 곱을 통해 급탕열량을 계산하는 급탕열량계산부를 포함하되, 상기 원수온도수신부는 일정 조건으로 상기 원수온도 측정값 수신에 실패할 경우, 다른 세대 급탕계량기가 수신한 상기 원수온도 측정값을 상기 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받는 것을 특징으로 하는 급탕계량기를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 세대 별 위치에 상관없이 급탕 사용량을 정확하게 측정하면서도 네트워크가 불안정한 상황에서도 급탕 사용량을 안정적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 급탕계량기의 구성도이다.
도 2는 제1실시예에 따른 급탕계량기가 적용된 중앙급탕시스템을 개략적으로 표시한 도면이다.
도 3은 제1실시예에 따른 급탕계량기 및 그 주변 장치 사이의 네트워크 관계를 표시한 도면이다.
도 4는 제1실시예에서 원수온도 측정값과 원수온도 추정값이 전달되는 제1예시 경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 제1실시예에서 원수온도 측정값과 원수온도 추정값이 전달되는 제2예시 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 에러체크부를 더 포함하는 급탕계량기의 구성도이다.
도 7은 제2실시예에 따른 급탕계량기의 계측방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 제3실시예에 따른 급탕계량기의 계측방법에 대한 흐름도이다.
도 9는 제4실시예에 따른 급탕관리서버 및 그 주변 장치 사이의 데이터 흐름을 표시한 도면이다.
도 10은 제5실시예에 따른 급탕계량기의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 제1실시예에 따른 급탕계량기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 급탕계량기(100)는 원수온도수신부(110), 원수온도추정부(120), 급탕유량측정부(130), 급탕온도측정부(140) 및 급탕열량계산부(150) 등을 포함할 수 있다.
원수온도수신부(110)는 원수(原水)의 온도(이하 '원수온도'라 함)를 측정하는 원수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 원수온도에 대한 측정값(Tcm)을 수신한다.
원수온도수신부(110) 혹은 원수온도추정부(120)는 원수온도이력 혹은 시간별원수온도데이터를 저장하고 원수온도추정부(120)는 이러한 원수온도이력 혹은 시간별원수온도데이터를 이용하여 원수온도를 추정한다.
급탕유량측정부(130)는 급탕계량기(100)를 통과하는 급탕수의 유량(이하 '급탕유량'이라 함)을 측정한다.
그리고, 급탕온도측정부(140)는 급탕수의 온도(이하 '급탕온도'라 함)를 측정한다.
원수온도수신부(110)가 수신한 원수온도 측정값(Tcm), 원수온도추정부(120)가 생성한 원수온도 추정값(Tce), 급탕유량측정부(130)가 측정한 급탕유량 측정값(Fsm) 및 급탕온도측정부(140)가 측정한 급탕온도 측정값(Tsm)은 모두 급탕열량계산부(150)로 전달된다.
급탕열량계산부(150)는 이러한 4개의 값(Tcm, Tce, Fsm 및 Tsm)을 이용하여 급탕열량을 계산한다.
[수학식 1]
Qs = (Tsm - Tcm) x Fsm
수학식 1에 따르면, 급탕열량계산부(150)는 급탕온도 측정값(Tsm)과 원수온도 측정값(Tcm)의 차이값에 급탕유량의 측정값(Fsm)을 곱하여 급탕열량(Qs)을 계산할 수 있다.
원수온도수신부(110)는 원수온도 측정값(Tcm)을 원수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 수신하게 되는데, 원수온도수신부(110)가 일정 조건으로 원수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 수신하지 못하는 경우, 급탕열량계산부(150)는 원수온도 측정값(Tcm) 대신 원수온도 추정값(Tce)를 이용하여 급탕열량(Qs)를 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Qs = (Tsm - Tce) x Fsm
수학식 2에 따르면, 급탕열량계산부(150)는 급탕온도 측정값(Tsm)과 원수온도 추정값(Tce)의 차이값에 급탕유량의 측정값(Fsm)을 곱하여 급탕열량(Qs)을 계산할 수 있다.
도 2는 제1실시예에 따른 급탕계량기가 적용된 중앙급탕시스템을 개략적으로 표시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 중앙급탕시스템(200)은 열교환장치(210)를 통해 원수를 가열하여 온수를 생성할 수 있다. 열교환장치(210)에는 외부에서 열이 공급되는데, 열교환장치(210)는 이러한 열을 이용하여 원수를 가열함으로써 온수를 생성한다.
열교환장치(210)에는 원수관(212), 공급관(214) 및 환수관(216)의 3개의 배관이 연결될 수 있다.
원수관(210)으로는 원수가 공급되는데, 원수관(210)에는 온도센서(232)가 부착되어 있고 이러한 온도센서(232)에는 원수온도측정기(234)가 연결되어 있다. 원수온도측정기(234)는 원수관(210)에 부착된 온도센서(232)를 통해 원수의 온도를 측정하게 되고, 이렇게 측정된 원수온도 측정값(Tcm)은 통신라인(유선 라인 혹은 무선)을 통해 각 세대에 위치하는 급탕계량기(100)로 전송되게 된다.
공급관(214)으로는 가열된 온수가 흐르게 되는데, 이러한 온수는 배관을 따라 흐르다가 개별 세대의 급탕수관(222)을 통해 급탕수소비장치(224)에 도달하게 된다.
급탕계량기(100)는 급탕수관(222)과 급탕수소비장치(224) 사이에 위치하면서 급탕수관(222)을 통해 공급되는 급탕열량을 계측하게 된다. 급탕계량기(100)가 급탕열량을 계측하기 위해서는 급탕수관(222)을 통해 공급되는 급탕수의 유량 및 온도, 그리고 열교환장치(210)에서 사용된 원수의 온도를 알고 있어야 한다. 이를 위해, 급탕계량기(100)는 원수온도측정기(234)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 수신하고, 급탕수관(222)을 통해 공급되는 급탕수의 유량 및 온도는 직접 측정하게 된다.
공급관(214)을 통해 공급된 온수 중 개별 세대의 급탕수관(222)으로 흐르지 않는 온수는 다시 환수관(216)을 통해 열교환장치(210)로 다시 인입되게 된다.
도 3은 제1실시예에 따른 급탕계량기 및 그 주변 장치 사이의 네트워크 관계를 표시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 급탕계량기(100)들은 원수온도측정기(234) 뿐만 아니라 급탕계량기(100)들 사이에서도 통신라인을 구축하여 데이터를 교환할 수 있다. 통신라인은 유선라인일 수도 있고 무선라인일 수도 있다. 예를 들어, 급탕계량기(100)와 원수온도측정기(234)는 전력선통신을 통해 데이이터를 교환할 수 있다. 그리고, 급탕계량기(100)들은 서로 지그비(zigbee) 통신을 통해 무선으로 연결될 수도 있다. 유선라인과 무선라인은 서로 장단점이 있는데, 유선라인은 안정적이고 빠른 데이터 교환이 가능하다는 장점이 있고 무선라인은 별도의 통신라인을 설치하지 않고도 데이터를 주고 받을 수 있다는 장점이 있다.
도 1을 다시 참조하면, 원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 수신하게 되는데, 도 3과 같은 네트워크 구조를 이용하여 원수온도 측정값(Tcm)을 다른 세대 급탕계량기(100)로부터 전달받을 수도 있다.
예를 들어, 인접한 급탕계량기(100)들이 지그비 통신을 통해 데이터를 주고 받을 수 있는 경우, 원수온도수신부(110)는 인접한 급탕계량기가 수신한 원수온도 측정값(Tcm)을 전달받을 수 있다. 이렇게 되면, 원수온도수신부(110)가 원수온도측정기(234)와의 네트워크 단절로 원수온도 측정값(Tcm)을 받지 못하게 되는 경우에도 인접한 다른 세대 급탕계량기를 통해 원수온도 측정값(Tcm)을 획득할 수 있게 된다.
도 3에서 급탕계량기(100)가 원수온도측정기(234)와의 통신 방법과 다른 세대 급탕계량기와의 통신 방법을 다르게 구성하고 있는 경우, 전술한 예의 효과가 더 극대화될 수 있다. 예를 들어, 급탕계량기(100)가 원수온도측정기(234)와는 전력선통신을 통해 데이터를 교환하고 다른 세대 급탕계량기와는 지그비 통신을 통해 데이터를 교환하도록 구성되어 있을 때, 급탕계량기(100)는 전력선통신 모뎀이 고장나는 경우에도 지그비 통신 모듈을 통해 원수온도 측정값(Tcm)을 수신할 수 있게 된다. 이와 같이, 급탕계량기(100)의 원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)와의 통신 실패 시, 다른 세대 급탕계량기와의 통신을 시도하여 다른 세대 급탕계량기가 수신한 원수온도 측정값(Tcm)을 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받을 수 있다.
도 4는 제1실시예에서 원수온도 측정값과 원수온도 추정값이 전달되는 제1예시 경로를 나타내는 도면이다.
급탕열량계산부(150)는 원수온도수신부(110)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 전달받아 급탕열량 계산에 사용할 수 있다. 또한, 급탕열량계(150)는 원수온도추정부(120)로부터 원수온도 추정값(Tce)을 전달받아 급탕열량 계산에 사용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 수신하고 이렇게 수신된 원수온도 측정값(Tcm)을 급탕열량계산부(150)로 전달한다. 또한, 원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)로부터 수신한 원수온도 측정값(Tcm)을 원수온도이력이 저장되는 제1메모리(410)에 저장할 수 있다.
원수온도추정부(120)는 제1메모리(410)에 저장된 원수온도이력을 이용하여 원수온도 추정값(Tce)을 계산하고 이러한 원수온도 추정값(Tce)을 급탕열량계산부(150)로 전달할 수 있다.
원수온도이력에는 시간과 원수온도 값이 동시에 저장될 수 있다. 원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 수신하고 수신한 시간과 수신한 값을 원수온도이력에 저장할 수 있다.
원수온도추정부(120)는 원수온도이력에 저장된 수신 시간과 수신 값을 확인하고 가장 최근에 수신된 원수온도 값을 원수온도로 추정하고 해당 값을 원수온도 추정값(Tce)으로 생성할 수 있다.
원수온도추정부(120)는 원수온도이력에 저장된 수신 시간을 확인하고 모든 값들이 현재 시간으로부터 일정 시간 이전에 수신된 값인 경우 원수온도이력에 저장된 값들로부터 원수온도를 추정하지 않을 수 있다. 다시 말해, 원수온도추정부(120)는 원수온도이력에 저장된 수신 시간을 확인하고 일정 시간 이내에 수신된 값에서 원수온도를 추정할 수 있다.
원수온도이력은 특정 변수를 포함할 수 있고, 원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)로부터 수신한 원수온도 측정값(Tcm)을 상기 특정 변수에 저장할 수 있다. 그리고, 원수온도추정부(120)는 상기 특정 변수에 저장된 값을 원수온도 추정값(Tce)로 생성하여 급탕열량계산부(150)로 전달할 수 있다.
도 5는 제1실시예에서 원수온도 측정값과 원수온도 추정값이 전달되는 제2예시 경로를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 급탕열량계산부(150)는 원수온도수신부(110)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 전달받아 급탕열량 계산에 사용할 수 있다. 또한, 급탕열량계(150)는 원수온도추정부(120)로부터 원수온도 추정값(Tce)을 전달받아 급탕열량 계산에 사용할 수 있다.
원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)로부터 원수온도 측정값(Tcm)을 수신하고 이렇게 수신된 원수온도 측정값(Tcm)을 급탕열량계산부(150)로 전달한다.
도 5를 참조하면, 급탕계량기(100)는 제2메모리(510)를 더 포함하고, 제2메모리(510)에 시간별원수온도데이터를 저장할 수 있다. 그리고, 원수온도추정부(120)는 제2메모리(510)에 저장된 시간별원수온도데이터를 이용하여 원수온도를 추정하고 원수온도 추정값(Tce)을 급탕열량계산부(150)로 전달할 수 있다.
시간별원수온도데이터는 24시간의 원수온도데이터를 수록할 수 있다. 예를 들어, 시간별원수온도데이터는 24시간에 대하여 시간별로 원수온도 값을 수록할 수 있다. 이 경우, 원수온도추정부(120)는 현재 시간을 확인하고 현재 시간(Time)에 해당되는 원수온도 값을 시간별원수온도데이터에서 추출하여 원수온도 추정값(Tce)을 생성할 수 있다.
시간별원수온도데이터는 1년 이상의 일시(日時)별 원수온도데이터를 수록할 수 있다. 예를 들어, 시간별원수온도데이터는 1년에 대하여 날짜별 및 시간별로 원수온도 값을 수록할 수 있다. 이 경우, 원수온도추정부(120)는 원수온도를 추정하는 현재 시간(현재 시점의 날짜 및 시각정보)을 확인하고 현재 시간(Time)에 해당되는 원수온도 값을 시간별원수온도데이터에서 추출하여 원수온도 추정값(Tce)을 생성할 수 있다.
급탕계량기(100)는 도 4 및 도 5에 있는 제1메모리(410) 및 제2메모리(510)를 모두 포함하고, 각각의 메모리에 원수온도이력과 시간별원수온도데이터를 저장할 수 있다.
이러한 실시예에서, 원수온도수신부(110)가 제1시간 이내에서 원수온도 측정값(Tcm) 수신에 실패할 경우, 원수온도추정부(120)는 원수온도이력을 이용하여 원수온도를 추정하고, 원수온도수신부(110)가 제1시간을 초과하여 원수온도 측정값(Tcm) 수신에 실패할 경우, 원수온도추정부(120)는 시간별원수온도데이터를 이용하여 원수온도를 추정할 수 있다.
원수온도수신부(110)는 원수온도 측정값(Tcm) 수신에 성공하면 수신된 원수온도 측정값(Tcm)을 원수온도이력에 저장할 수 있는데, 원수온도수신부(110)가 현재 시간으로부터 제1시간 이내에서 원수온도 측정값(Tcm) 수신에 실패할 경우, 원수온도추정부(120)는 원수온도이력 중에서 최근 시간에 저장된 원수온도 측정값(Tcm)을 이용하여 원수온도를 추정할 수 있다.
도 6은 에러체크부를 더 포함하는 급탕계량기의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 급탕계량기(100)는 에러체크부(610)를 더 포함하고, 에러체크부(610)를 통해 원수온도수신부(110) 및 급탕온도측정부(140)의 이상 유무를 판별할 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 급탕계량기(100)는 원수온도측정기(234) 뿐만 아니라 다른 세대의 급탕계량기와도 데이터를 주고 받을 수 있다. 이에 따라, 원수온도수신부(110)는 원수온도측정기(234)로부터 원수온도 측정값을 수신할 수 있을 뿐만 아니라 다른 세대 급탕계량기가 수신한 원수온도 측정값을 전달받을 수도 있다.
원수온도수신부(110)가 원수온도측정기(234)로부터 원수온도 측정값을 수신하고 다른 세대 급탕계량기가 수신한 원수온도 측정값도 전달받는 경우, 에러체크부(610)는 원수온도측정기로부터 수신한 원수온도에 대한 측정값과 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받은 원수온도에 대한 측정값을 비교하여 원수온도수신부(110)의 이상 유무를 판별할 수 있다.
예를 들어, 원수온도측정기(234)로부터 수신한 원수온도에 대한 측정값과 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받은 원수온도에 대한 측정값의 차이가 일정 범위를 넘어서는 경우, 에러체크부(610)는 원수온도수신부(110)에 이상이 있는 것으로 판별할 수 있다.
도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 원수온도수신부(110)는 서로 다른 통신 방법을 이용하여 원수온도측정기(234) 및 다른 세대 급탕계량기와 통신할 수 있는데, 서로 다른 통신 방법을 통해 획득된 두 개의 원수온도 측정값에 차이가 있는 경우, 서로 다른 통신 방법 중 하나에 이상이 발생했을 가능성이 높다. 에러체크부(610)는 이러한 문제 상황을 파악하기 위해 전술한 바와 같이 원수온도측정기(234)로부터 수신한 원수온도에 대한 측정값과 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받은 원수온도에 대한 측정값의 차이를 이용하여 에러를 체크할 수 있다.
에러체크부(610)가 원수온도수신부(110)에 이상이 발생한 것으로 판별하면, 급탕열량계산부(150)는 원수온도추정부(120)를 통해 추정된 원수온도 추정값(Tce)을 이용하여 급탕열량을 계산할 수 있다.
한편, 도 2를 다시 참조하면, 원수관(212)에 온도센서(232)가 부착되어 있고 원수온도측정기(234)는 이러한 온도센서(232)를 이용하여 원수온도를 측정한다. 도 2에 도시되지는 않았으나, 공급관(214) 혹은 환수관(216)에도 온도센서(미도시)가 부착될 수 있고, 이러한 공급관(214) 혹은 환수관(216)에 부착되는 온도센서(미도시)로부터 공급관(214)을 통해 흘러나가는 공급온수온도를 측정하거나 환수관(216)을 통해 흘러들어가는 환수온수온도를 측정하는 온수온도측정기(미도시)가 중앙급탕시스템(200)에 더 포함될 수 있다.
급탕계량기(100)는 온수온도측정기(미도시)로부터 공급온수온도 혹은 환수온수온도에 대한 측정값을 수신하는 온수온도수신부(미도시)를 더 포함하고, 에러체크부(610)는 이러한 공급온수온도 혹은 환수온수온도와 급탕온도측정부(140)가 측정한 급탕온도(Tsm)를 비교하여 급탕온도측정부(140)의 이상 유무를 판별할 수 있다.
세대의 위치에 따라 공급온수온도와 급탕온도에는 차이가 있을 수 있다. 하지만, 이러한 차이가 일정 범위를 넘어서는 경우, 배관에 문제가 있거나 급탕온도측정부(140)에 이상이 있을 가능성이 높다. 이에 따라, 에러체크부(610)는 공급온수온도 혹은 환수온수온도와 급탕온도측정부(140)가 측정한 급탕온도(Tsm)의 차이가 일정 범위를 넘어서면 급탕온도측정부(140)에 이상이 있는 것으로 판별할 수 있다.
온수온도측정기(미도시)는 공급온수온도와 환수온수온도를 모두 측정할 수 있는데, 이때, 온수온도수신부(미도시)가 이러한 두 개의 온수온도 측정값을 모두 수신하는 경우, 에러체크부(610)는 이러한 공급온수온도 및 환수온수온도와 급탕온도측정부(140)가 측정한 급탕온도(Tsm)를 비교하여 급탕온도측정부(140)의 이상 유무를 판별할 수 있다.
예를 들어, 급탕온도는 공급온수온도와 환수온수온도의 사이 값을 가져야한다. 측정 오차를 감안하더라도 급탕온도는 공급온수온도에서 제1오차범위를 더한 값과 환수온수온도에서 제2오차범위를 뺀 값의 사이에 해당되어야 한다. 이에 따라, 에러체크부(610)는 급탕온도(Tsm)가 공급온수온도에서 제1오차범위를 더한 값과 환수온수온도에서 제2오차범위를 뺀 값의 범위를 벗어나는 경우, 급탕온도측정부(140)에 이상이 있는 것으로 판별할 수 있다.
*급탕온도측정부(140)에 이상이 있는 것으로 판별되는 경우, 급탕열량계산부(150)는 온수온도수신부(미도시)를 통해 수신한 공급온수온도 혹은 환수온수온도를 이용하여 급탕온도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 급탕열량계산부(150)는 공급온수온도를 그대로 급탕온도로 추정하거나 공급온수온도 및 환수온수온도의 평균값을 급탕온도로 추정할 수 있다. 그리고, 급탕열량계산부(150)는 추정된 급탕온도를 이용하여 급탕열량을 계산할 수 있다.
급탕온도측정부(140)에 이상이 있는 것으로 판별되는 경우, 급탕열량계산부(150)는 다른 세대 급탕계량기로부터 급탕온도 측정값을 수신한 후 수신된 급탕온도를 이용하여 급탕열량을 계산할 수도 있다.
급탕계량기(100)는 다른 세대 급탕계량기의 급탕온도 측정값을 수신하는 급탕온도수신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 에러체크부(610)는 다른 세대 급탕계량기의 급탕온도 측정값과 급탕온도측정부(140)의 급탕온도 측정값(Tsm)을 비교하여 급탕온도측정부(140)의 이상 유무를 판별할 수 있다.
도 7은 제2실시예에 따른 급탕계량기의 계측방법에 대한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 급탕계량기는 원수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 원수온도에 대한 측정값을 수신하고 원수온도에 대한 측정값을 제1변수에 저장하고(S702), 급탕계량기를 통과하는 급탕수의 온도를 측정하고 이러한 급탕온도를 제2변수에 저장하며(S704), 급탕수의 유량을 측정하고 이러한 급탕유량을 제3변수에 저장할 수 있다(S706).
그리고, 급탕계량기는 제1변수 및 제2변수의 차이값과 제3변수의 곱을 통해 급탕열량을 계산할 수 있다(S708).
도 8은 제3실시예에 따른 급탕계량기의 계측방법에 대한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 급탕계량기는 원수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 원수온도를 수신하였는지 여부를 판단할 수 있다(S802).
급탕계량기가 원수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 원수온도를 수신하면 원수온도변수를 업데이트하게 되는데, 급탕계량기가 원수온도를 수신하여 원수온도변수를 업데이트하게 되면(S802의 YES), 수신된 값으로 원수온도를 확정한다(S804).
이에 반해, 급탕계량기가 원수온도를 수신하지 못하여 일정 시간 동아 원수온도변수를 업데이트하지 못하면(S802에서 NO), 급탕계량기는 현재 시간을 확인하고(S806), 현재 시간을 데이터베이스에 저장된 시간별원수온도데이터에 대입하여 현재 시간에 해당되는 원수온도 값을 추출한다(S808). 도면에는 미도시되었으나, S802 단계 이전에 데이터베이스에 시간별원수온도데이터를 저장하는 단계(미도시)가 급탕계량기에 의해 더 수행될 수도 있다.
시간별원수온도데이터를 통해 원수온도 값이 추출되면 급탕계량기는 해당 값을 이용하여 원수온도를 추정할 수 있고, 원수온도 추정값을 원수온도추정값변수에 저장할 수 있다(S810).
급탕계량기는 급탕계량기를 통과하는 급탕수의 온도를 측정하고 이러한 급탕온도를 급탕온도값변수에 저장하며(S812), 급탕수의 유량을 측정하고 이러한 급탕유량을 급탕유량변수에 저장할 수 있다(S814).
급탕계량기는 S802 단계에서의 원수온도변수를 업데이트 여부에 따라 원수온도변수가 업데이트된 경우, 원수온도변수에 저장된 값과 급탕온도값변수에 저장된 값의 차이값과 급탕유량변수에 저장된 값의 곱을 통해 급탕열량을 계산한다. 반면에, 급탕계량기는 S802 단계에서의 원수온도변수를 업데이트 여부에 따라 원수온도변수가 일정 시간 동안 업데이트되지 않은 경우, 원수온도추정값변수에 저장된 값과 급탕온도값변수에 저장된 값의 차이값과 급탕유량변수에 저장된 값의 곱을 통해 급탕열량을 계산한다.
도 9는 제4실시예에 따른 급탕관리서버 및 그 주변 장치 사이의 데이터 흐름을 표시한 도면이다.
중앙급탕시스템에는 급탕계량기(100)들을 관리하는 급탕관리서버(900)가 있을 수 있다. 이러한 급탕관리서버(900)는 각 급탕계량기(100)들과 데이터(DATA1 및 DATA2)를 교환하면서 원격으로 급탕계량기(100)의 급탕열량 계산값을 획득할 수도 있고, 급탕계량기(100)의 고장 여부를 판단할 수도 있으며, 급탕계량기(100)가 필요로 하는 정보(예를 들어, 원수온도 측정값)를 전달해 줄 수도 있다.
급탕관리서버(900)는 원수온도송신부(910), 급탕열량수신부(920), 급탕온도수신부(930) 및 급탕계량기이상판별부(940)를 포함할 수 있다.
급탕관리서버(900)는 열교환장치(210)에 온도센서(도 2의 232 참조)를 부착하여 원수원도, 공급온도 및 환수온도를 측정할 수 있다.
원수온도송신부(910)는 측정된 원수온도를 급탕계량기(100)들로 송신할 수 있다. 제1실시예에 따른 급탕계량기(100)들은 원수온도 측정값을 외부로부터 수신해야 하는데, 이러한 급탕관리서버(900)와 통신하면서 원수온도 측정값을 수신할 수 있다.
급탕계량기(100)들은 수신된 원수온도 측정값을 이용하여 급탕열량을 계산할 수 있는데, 급탕열량수신부(920)는 급탕계량기(100)들이 계산한 급탕열량 계산값을 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 급탕관리서버(900)는 수신된 급탕열량 계산값들을 화면에 표시하거나 종이로 인쇄하여 관리자가 개별 세대로 과금을 할 수 있게 보조할 수 있다.
급탕온도수신부(930)는 급탕계량기(100)들로부터 급탕온도를 수신할 수 있다. 그리고, 급탕계량기이상판별부(940)는 급탕계량기(100)들의 급탕온도를 비교하여 급탕계량기(100)들의 이상 유무를 판별할 수 있다. 예를 들어, 제1세대에 위치하는 급탕계량기(100), 제2세대에 위치하는 급탕계량기(100) 및 제3세대에 위치하는 급탕계량기(100)의 제1세대에 위치하는 급탕계량기(100)의 급탕온도 값이 다른 두 세대에 위치하는 급탕계량기(100)의 급탕온도 값과 일정 범위 이상의 차이를 나타내는 경우, 급탕계량기이상판별부(940)는 제1세대에 위치하는 급탕계량기(100)를 이상으로 판별할 수 있다.
한편, 급탕계량기이상판별부(940)는 급탕계량기(100)들의 급탕온도와 공급온수온도 혹은 환수온수온도를 비교하여 급탕계량기(100)들의 이상 유무를 판별할 수 있다.
급탕계량기(100)로부터 수신한 급탕온도가 공급온수온도 혹은 환수온수온도와 일정 범위 이상의 차이를 나타내는 경우, 급탕계량기이상판별부(940)는 해당 급탕계량기(100)를 이상으로 판별할 수 있다. 혹은 급탕계량기(100)로부터 수신한 급탕온도가 공급온수온도 및 환수온수온도의 평균값과 일정 범위 이상의 차이를 나타내는 경우, 급탕계량기이상판별부(940)는 해당 급탕계량기(100)를 이상으로 판별할 수 있다.
도 10은 제5실시예에 따른 급탕계량기의 구성도이다.
도 10을 참조하면, 급탕계량기(1000)는 원수온도를 측정하는 원수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 원수온도에 대한 측정값을 수신하는 원수온도수신부(1010), 급탕계량기(1000)를 통과하는 급탕수의 유량을 측정하는 급탕유량측정부(1020), 급탕수의 온도를 측정하는 급탕온도측정부(1030) 및 급탕온도와 원수온도의 차이값과 급탕유량의 곱을 통해 급탕열량을 계산하는 급탕열량계산부(1040)을 포함할 수 있다.
여기서, 원수온도수신부(1010)는 일정 조건으로 원수온도 측정값 수신에 실패할 경우, 다른 세대 급탕계량기가 수신한 원수온도 측정값을 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받을 수 있다.
급탕계량기(1000)는 또한, 열교환장치(도 2의 210 참조)의 공급관을 통해 흘러나가는 공급온수온도 및 열교환장치(도 2의 210 참조)의 환수관을 통해 흘러들어가는 환수온수온도 중 적어도 하나를 측정하는 온수온도측정기(도 2의 234 참조)로부터 공급온수온도 혹은 환수온수온도에 대한 측정값을 수신하는 온수온도수신부(1050) 및 공급온수온도 혹은 환수온수온도와 급탕온도를 비교하여 급탕온도측정부(1030)의 이상 유무를 판별하는 에러체크부(1070)를 더 포함할 수 있다.
급탕계량기(1000)는 또한, 다른 세대 급탕계량기의 급탕온도 측정값을 수신하는 급탕온도수신부(1060)를 더 포함할 수 있는데, 이러한 실시예에서 에러체크부(1070)는 다른 세대 급탕계량기의 급탕온도 측정값과 급탕온도측정부(1030)의 급탕온도 측정값을 비교하여 급탕온도측정부(1030)의 이상 유무를 판별할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였는데, 이러한 실시예에 따르면, 세대 별 위치에 상관없이 급탕 사용량을 정확하게 측정하면서도 네트워크가 불안정한 상황에서도 급탕 사용량을 안정적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 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 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

Claims (9)

  1. 열교환장치를 통해 원수(原水)를 가열하여 온수를 생성하고 상기 온수를 각 세대로 공급하는 중앙급탕시스템에서 각 세대별로 설치된 급탕계량기에 있어서,
    상기 열교환장치로 공급되는 상기 원수의 온도(원수온도)를 측정하는 원수온도측정기로부터 통신을 통해 상기 원수온도에 대한 측정값을 수신하는 원수온도수신부;
    상기 급탕계량기를 통과하는 급탕수의 유량(급탕유량)을 측정하는 급탕유량측정부;
    상기 급탕수의 온도(급탕온도)를 측정하는 급탕온도측정부; 및
    상기 급탕온도와 상기 원수온도의 차이값과 상기 급탕유량의 곱을 통해 급탕열량을 계산하는 급탕열량계산부를 포함하되,
    상기 원수온도수신부는 상기 원수온도 측정값 수신에 실패할 경우,
    상기 원수온도수신부는 상기 다른 세대 급탕계량기가 수신한 상기 원수온도에 대한 측정값을 상기 원수온도측정기와 다른 통신방법으로 상기 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받는 급탕계량기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    시간별원수온도데이터 혹은 원수온도이력을 이용하여 상기 원수온도를 추정하는 원수온도추정부를 더 포함하고,
    상기 원수온도수신부는, 1년에 대하여 날짜별 및 시간별 원수온도 값을 포함하는 시간별원수온도데이터 및 수신된 상기 원수온도에 대한 측정값에 따라 원수온도이력을 저장하고,
    상기 급탕열량계산부는 상기 원수온도추정부를 통해 추정된 상기 원수온도에 대한 추정값을 이용하여 상기 급탕열량을 계산하는 급탕계량기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원수온도수신부가 제1시간 이내에서 상기 원수온도에 대한 측정값 수신에 실패할 경우, 상기 원수온도추정부는 상기 원수온도이력을 이용하여 상기 원수온도를 추정하고,
    상기 원수온도수신부가 상기 제1시간을 초과하여 상기 원수온도에 대한 측정값 수신에 실패할 경우, 상기 원수온도추정부는 상기 원수온도를 추정하는 시점의 날짜 및 시각정보와, 상기 시간별원수온도데이터를 이용하여 상기 원수온도를 추정하는 급탕계량기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 원수온도측정기로부터 수신한 상기 원수온도에 대한 측정값과 상기 다른 세대 급탕계량기로부터 전달받은 상기 원수온도에 대한 측정값을 비교하여 상기 원수온도수신부의 이상 유무를 판별하는 에러체크부를 더 포함하는 급탕계량기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에러체크부가,
    상기 원수온도수신부를 이상 상태로 판별하는 경우,
    상기 급탕열량계산부는 상기 원수온도추정부를 통해 추정된 상기 원수온도에 대한 추정값을 이용하여 상기 급탕열량을 계산하는 급탕계량기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 원수온도수신부는 상기 원수온도에 대한 측정값 수신에 성공할 경우,
    수신된 상기 원수온도에 대한 측정값을 상기 원수온도이력으로 저장하고,
    상기 원수온도수신부가 제1시간 이내에서 상기 원수온도에 대한 측정값 수신에 실패할 경우,
    상기 원수온도추정부는 상기 원수온도이력 중에서 최근 시간에 저장된 상기 원수온도에 대한 측정값을 이용하여 상기 원수온도를 추정하는 급탕계량기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열교환장치의 공급관을 통해 흘러나가는 공급온수온도 및 상기 열교환장치의 환수관을 통해 흘러들어가는 환수온수온도 중 적어도 하나를 측정하는 온수온도측정기로부터 상기 공급온수온도 혹은 상기 환수온수온도에 대한 측정값을 수신하는 온수온도수신부; 및
    상기 공급온수온도 혹은 상기 환수온수온도와 상기 급탕온도를 비교하여 상기 급탕온도측정부의 이상 유무를 판별하는 에러체크부를 더 포함하는 급탕계량기.
  9. 제1항에 있어서,
    다른 세대 급탕계량기의 급탕온도 측정값을 수신하는 급탕온도수신부; 및
    상기 다른 세대 급탕계량기의 급탕온도 측정값과 상기 급탕온도측정부의 급탕온도 측정값을 비교하여 상기 급탕온도측정부의 이상 유무를 판별하는 에러체크부를 더 포함하는 급탕계량기.
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