KR102284011B1 - 난방시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 구획으로 나누어진 피난방구역을 난방수에 의해 난방시키는 난방시스템으로서, 상기 각 구획에 구비되어 희망온도 입력부와 온도센서를 구비한 각방 온도조절기; 상기 각방 온도조절기와 연결되고, 각방 최대유량입력부를 구비한 제어부; 상기 각 구획에 공급되는 난방수의 유량을 조절할 수 있는 가지관 유량조절밸브; 제어부로부터 받는 신호에 따라 가지관 유량조절밸브를 구동시키는 가지관밸브 비례제어 구동기;를 포함하여 구성되되, 상기 제어부는, 상기 각방 온도조절기로부터 해당 구획의 '현재온도'와 '희망온도'를 입력받고 그 희망온도 값에서 현재온도값을 뺀 '온도차이값'을 계산하여, 그 '온도차이값'이 0 이거나 이보다 작은 경우에는 그 해당 구획에는 난방수의 공급을 차단하도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고, 그 '온도차이값'이 사전 설정된 최대 온도차이값과 같거나 이보다 큰 경우에는 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 난방수가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고, 그 '온도차이값'이 0보다 크고 최대 온도차이값보다 작은 경우에는, 그 '온도차이값'에 비례하여 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 일정 비율의 난방수가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

Description

난방시스템{Heating System}

발명은 난방시스템에 관한 것으로, 특히 난방 희망온도와 현재온도를 비교하여 각 구획별 난방수의 유량을 제어함으로써, 사용자가 원하는 난방 희망온도에 빠르게 도달시키는 것이 가능한 난방시스템에 관한 것이다.

일반적으로 난방시스템은, 피난방구역을 난방수를 이용하여 난방하는 장치이다. 난방수는 개별적으로 보일러를 구비하여 공급받을 수도 있고, 지역난방기관으로부터 공급받을 수도 있다.

종래의 난방시스템은, 사용자가 온도조절기에 표시된 현재온도를 보고, 난방이 필요하다고 생각되면, 난방을 작동시키는 방식이다. 혹은 사용자가 실내에 구비된 실내온도조절기에 원하는 실내온도를 설정하여 두면, 실내의 공기의 온도가 설정온도에 도달하기까지 난방시스템가 작동하여 난방을 계속하는 방식이다.

난방시스템가 작동되면, 난방수는 피난방구역 내로 유입되어 구비된 가열코일이라고도 불리는 가지관을 통과한 후 외부로 다시 배출된다. 이때, 가지관에서 일어나는 열교환에 의해 실내 바닥과 실내공기가 가열되어 난방이 이루어진다.

종래 난방시스템은, 난방비를 절약하는 것과 동시에 효율적인 난방이 실현될 수 있도록, 난방수가 공급되는 공급관이나, 난방수가 회수되는 회수관, 그 사이의 다수의 가지관들에 온도센서를 구비하여 이로부터 얻어지는 온도에 근거하여 어떤 제어로직에 따라 공급되는 난방수의 전체 유량을 제어하려고 하거나, 혹은 공급관과 회수관의 내부의 압력을 측정하여 이에 근거하여 공급되는 난방수의 유량을 제어하는 등의 방안을 취해왔다.

하지만 이러한 종래 난방시스템은 복잡한 구성과 제어로직으로 인해 필요한 센서 등의 부품이 많이 필요하다는 문제점이 있었고, 이로 인해 난방시스템의 내구성 역시 보장받지 못한다는 문제점이 있었다.

또한, 종래 난방시스템은 이론적인 계산에만 기초하는 등의 이유로 난방희망온도에 빠르게 도달하지 못하고 있다는 문제점이 있다.

특허 공개번호 제10-2012-0020618호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각방 최대유량값을 사용자의 임의에 따라 사전입력받고, 현재온도와 희망온도의 온도차이값에 비례하여 최대유량값의 일정비율의 난방수가 공급되도록 하여, 빠른 시간안에 희망온도로 도달하는 것이 가능한 난방시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 각방온도조절기 이외의 온도센서를 구비하지 않은 조건에서 사용자의 희망온도에 최대한 신속히 도달할 수 있도록 난방수의 유량을 제어함으로써 설비비용 및 설치비용면에서 높은 경쟁력을 가질수 있으며, 각방별 희망온도에 도달하는 시간을 절약할 수 있으므로 난방 에너지의 절감과 효율성의 극대화가 가능한 난방시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 난방시스템은, 다수의 구획으로 나누어진 피난방구역을 난방수에 의해 난방시키는 난방시스템으로서, 상기 각 구획에 구비되되, 사용자에 의해 난방 희망온도가 입력될 수 있는 희망온도 입력부와 내부 대기의 현재온도를 측정할 수 있는 온도센서를 구비한 각방 온도조절기; 상기 각방 온도조절기와 연결되고, 상기 각 구획에 공급되는 각방 최대유량값을 사용자의 임의에 따라 입력받을 수 있는 각방 최대유량입력부를 구비한 제어부; 상기 각 구획에 공급되는 난방수의 유량을 조절할 수 있도록 해당 구획의 가지 공급관에 구비된 가지관 유량조절밸브; 상기 제어부와 연결되어, 그 제어부로부터 받는 신호에 따라 상기 가지관 유량조절밸브를 구동시키는 가지관밸브 비례제어 구동기;를 포함하여 구성되되, 상기 제어부는, 상기 각방 온도조절기로부터 해당 구획의 '현재온도'와 '희망온도'를 입력받고 그 희망온도 값에서 현재온도값을 뺀 '온도차이값'을 계산하여, 그 '온도차이값'이 0 이거나 이보다 작은 경우에는 그 해당 구획에는 난방수의 공급을 차단하도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고, 그 '온도차이값'이 사전 설정된 최대 온도차이값과 같거나 이보다 큰 경우에는 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 난방수가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고, 그 '온도차이값'이 0보다 크고 최대 온도차이값보다 작은 경우에는, 그 '온도차이값'에 비례하여 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 일정 비율의 난방수가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 각방 최대유량값은 각 구획의 면적 또는 그 구획에 구비된 가지 공급관의 길이에 무관하게 사용자가 임의에 따라 입력되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 각방 온도조절기는 상기 제어부와 무선에 의해 연결된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 가지관밸브 비례제어구동기는 상기 제어부와 무선에 의해 연결된 것이 바람직하다.

본 발명은 따른 난방시스템에 의하면, 각 구획의 현재온도와 희망온도의 온도차이값에 비례하여 최대유량값의 일정비율의 난방수가 공급되도록 하여, 빠른 시간안에 희망온도로 도달하는 것이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 각 구획의 실내온도를 측정하는 온도센서 이외의 추가적인 온도센서를 구비하지 않고도,사용자의 희망온도에 최대한 신속히 도달할 수 있도록 난방수의 유량을 제어함으로써 설비비용 및 설치비용면에서 높은 경쟁력을 가질수 있으며, 각방별 희망온도에 도달하는 시간을 절약할 수 있으므로 난방 에너지의 절감과 효율성의 극대화가 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 난방시스템의 구성요소를 개념적으로 표현한 개념도,
도 2는 도 1의 각방 온도조절기를 보다 구체적으로 도시한 도면.
도 3은 도 1의 제어부를 보다 구체적으로 도시한 도면.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 난방시스템을 구체적으로 설명한다.

본 실시예의 난방시스템(1)은, 난방수에 의해 다수의 구획(110, 120, 130, 140)으로 나누어진 피난방구역(100)을 난방시킨다. 난방수는 지역난방공사에서 공급받을 수도 있고, 각 세대에 구비된 보일러로부터 공급받을 수도 있다. 난방수는 주 공급관(200)으로부터 각 구획에 난방수를 공급하는 가지공급관(41, 42, 43, 44)으로 분할되어 공급된다. 도시하지는 않았으나, 각 구획으로 이루어진 피난방구역(100)을 돌아나온 난방수는 주 배출관을 통해 외부로 배출된다.

난방시스템(1)은, 각방 온도조절기, 제어부(20), 유량조절밸브, 가지관 비례제어 구동기를 포함하여 구성된다.

상기 각방 온도조절기는, 사용자에 의해 난방 희망온도가 입력될 수 있는 희망온도 입력부와 내부 대기의 현재온도를 측정할 수 있는 온도센서를 구비한다.

본 실시예의 경우 제1구획(110)에는 하나의 각방 온도조절기(11)가 구비되고, 제2구획(120)에는 다른 하나의 각방 온도조절기(16)가 구비되고, 제3구획(130)에는 다른 하나의 각방 온도조절기(18)가 구비되고, 제4구획(140)에는 나머지 하나의 각방 온도조절기(19)가 구비된다. 다른 실시예의 경우, 구획의 개수와 이에 따른 각방 온도조절기의 개수는 다양하게 변경가능하다.

제1구획(110)에 구비된 각방 온도조절기(11)를 보다 상세히 도시한 도 2를 참조한다.

각방 온도조절기(11)는 희망온도 입력부(12)와, 온도센서(13)를 구비한다. 그리고 표시창(14)이 구비되어 희망온도와 실내의 대기온도 등이 표시된다. 도 2에 예시된 각방 온도조절기(11)의 각 구성을 개념적으로 표시한 도면일 뿐이며, 동일한 기능을 수행하는 범위 내에서 다양하게 변형가능하다.

상기 제어부(20)는, 각방 온도조절기(11, 16, 18, 19)와 각각 연결되고, 각 구획(110, 120, 130, 140)에 공급되는 각방 최대유량값을 사용자의 임의에 따라 입력받을 수 있다.

도 3를 참조하면, 제어부(20)는 표시창(21)과 선택부(22) 및 입력부(23)를 구비하고 있다. 선택부(22)를 통해 원하는 구획을 선택한 후 입력부(23)를 통해 최대유량값을 입력할 수 있다. 다만 실시예에 따라 구체적인 구성은 다양하게 변형가능하다.

여기서 '각방 최대유량값'은 각 구획에 공급되는 난방수의 최대유량값을 의미한다. 이러한 각방 최대유량값을 사용자가, 그 구획의 면적이나, 또는 그 구획에 구비된 가지 공급관의 길이에 무관하게, 임의적으로 입력하는 것이다.

이때 사용자는 그 구획의 쾌속 난방 필요성이나, 방의 위치적 특징, 예컨대 소위 윗풍이 심한 경우이거나, 사방이 다른 세대로 둘러 쌓여 있는 등의 특징을 고려하여, 임의적으로 입력하게 된다.

이러한 입력방식은, 종래 난방시스템이, 각 구획에 공급되는 난방수의 유량을, 가지 공급관의 길이나 그 구획의 면적을 계산하여 결정하거나, 희망온도와 현재온도의 차이값에 비례하여 획일적 기준에 따라 계산하거나, 다수의 온도센서나 압력센서 등을 구비하여 복잡한 구성으로 계산하여 결정하던 것과는 달리, 사용자가 필요에 따라 임의값을 입력하는 방식으로서 차별적인 구성이다.

한편, 제어부는 본 실시예에서는 개별적으로 구별된 것으로 예시되어 있으나, 다른 실시예에서는 각방 온도조절기 중 하나의 온도조절기에 제어부의 기능이 통합되어 구비될 수도 있다. 즉, 제어부의 기능을 구비하고 있기만 하면, 반드시 별도의 장치로서 구비되어야 하는 것은 아니다.

또한, 제어부는 각 구획의 난방 희망온도를 개별적 또는 일괄적으로 입력받을 수 있는 기능을 구비할 수도 있다. 즉, 각 구획의 희망온도는, 각 구획에 구비된 각방 온도조절기를 통해서도 입력이 가능할 뿐 아니라, 제어부를 통해서도 각 구획의 희망온도를 개별적으로 선택하여 입력가능하고, 아니면 전 구획의 온도를 동일하게 일괄적으로 입력하는 것도 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 가지관 유량조절밸브는, 각 구획에 공급되는 난방수의 유량을 조절할 수 있도록 해당 구획의 가지 공급관에 구비된 밸브이다. 본 실시예의 경우에는 4개의 각 구획(110, 120, 130, 140)으로 각각 난방수를 공급하는 가지관 공급관(211, 212, 213, 214)의 각각에 가지관 유량조절밸브(31, 32, 33, 34)이 구비되어 있다.

상기 가지관밸브 비례제어 구동기는, 각 구획에 공급되는 난방수의 유량을 조절할 수 있도록 해당 구획의 가지관 유량조절밸브에 구비된다.

즉, 가지관밸브 비례제어 구동기는, 제어부(20)로부터 받은 신호에 따라 해당 가지관 유량조절밸브를 구동시켜, 그 가지 공급관에 공급하는 난방수의 유량을 아래 설명하는 로직에 따라 조절하는 것이다.

제1구획(110)에 난방수를 공급하는 가지공급관(211)에 구비된 가지관 유량조절밸브(31)에 가지관밸브 비례제어 구동기(41)가 구비된다. 같은 방식으로 가지관 유량조절밸브(32, 33, 34)의 각각에 가지관밸브 비례제어 구동기(42, 43, 44)가 구비된다.

본 실시예의 경우, 각방 온도조절기(11, 16, 18, 19)와, 가지관밸브 비례제어구동기(41, 42, 43, 44)는, 각각 제어부(20)와 무선에 의해 연결되고 있다. 다만, 다른 실시예의 경우, 각방 온도조절기와, 가지관밸브 비례제어구동기는, 각각 제어부와 유선에 의해 연결될 수도 있다.

이러한 구성의 난방시스템의 제어부(20)는, 각방 온도조절기(11, 16, 18, 19)로부터 해당 구획의 '현재온도'와 '희망온도'를 입력받고 그 희망온도 값에서 현재온도값을 뺀 '온도차이값'을 계산하여, 그 '온도차이값'이 0 이거나 이보다 작은 경우에는 그 해당 구획에는 난방수의 공급을 차단하도록 가지관밸브 비례제어 구동기(41, 42, 43, 44)를 제어한다.

그리고, 제어부(20)는 위의 '온도차이값'이 사전 설정된 최대 온도차이값과 같거나 이보다 큰 경우에는 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 난방수가 공급되도록 가지관밸브 비례제어 구동기(41, 42, 43, 44)를 동작시킨다.

그리고, 제어부(20)는 위의 '온도차이값'이 0보다 크고 최대 온도차이값보다 작은 경우에는, 그 '온도차이값'에 비례하여 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 일정 비율의 난방수가 공급되도록 가지관밸브 비례제어 구동기(41, 42, 43, 44)를 동작시킨다.

위에서 설명한 제어부(20)의 제어 방식을 아래 2개의 표 1 및 표 2를 이용하여 설명한다.

온도차이값(난방희망온도-현대온도)	공급유량비율값
5 이상	100%
4	90%
3	80%
2	70%
1	60%
0 이하	0

	제1구획	제2구획	제3구획	제4구획
각방 최대유량값 (입력값)	100 L	85 L	70 L	60 L
현재온도	20℃	20℃	20℃	20℃
의망온도	24℃	26℃	20℃	22℃
온도차이값	4	6	0	2
공급유량	90 L(=100×90%)	85 L(=85×100%)	CLOSE(=70×0%)	42 L(=60×70%)

표 1은 '온도차이값'이 0보다 크고 최대 온도차이값보다 작은 경우에, '온도차이값'에 비례하여 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 공급유량 비율을 설정한 것을 예시한 것이다. 이 비율값은 사용자 혹은 난방시스템 제공자에 의해 사전에 설정되며 필요에 따라 조정이 가능하다.

표 2는 공급유량 비율표(표 1)의 기준에 따라 4개이 구획에 공급되는 난방수의 유량을 계산한 것을 제시한 것이다.

사용자는 제어부에 원하는 난방상태에 부합하도록 각 구획의 최대유량값을 입력한다. 표 2에서는 제1구획의 최대유량값은 100L로, 제2구획의 최대유량값은 85L로, 제3구획의 최대유량값은 70L, 제4구획의 최대유량값은 60L로 입력된 경우를 예시한다.

사용자는 각방온도조절기를 통해, 각 구획의 난방 희망온도를 입력한다. 그리면, 제어부(20)로 각 구획의 난방 희망온도와 현재온도가 전달되어 이를 바탕으로 각 구획의 온도차이값이 계산된다. 위의 예에서는 제1,2,3,4구획의 온도차이값은 각각 4, 6, 0, 2도이다.

이 온도차이값과, 첫번째 공급유량비율표(표 1)에 따라, 각 구획에 해당하는 공급유량의 난방수가 공급될 수 있도록 제어부는 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시킨다.

이 결과 제1구획에는 온도차이값이 4이므로, 사전 입력된 최대유량값인 100 L의 90%인 90 L 가 공급되도록 제어되고, 제2구획에는 온도차이값이 6이므로, 사전 입력된 최대유량값인 85 L의 100%인 85 L 가 공급되도록 제어되고, 제3구획에는 온도차이값이 0이므로, 사전 입력된 최대유량값인 70 L의 0%인 0 L가 공급되게 제어되고(차단되고), 제4구획에는 온도차이값이 2이므로, 사전 입력된 최대유량값인 60 L의 70%인 42 L 가 공급되게 제어된다. 한편, 각방 온도조절기를 끈 경우에는 난방이 필요없는 경우이므로, 온도차이값을 0으로 계산한다.

이러한 본 실시예의 난방시스템(1)에 따르면, 종래 난방시스템은 각 구획에 공급되는 난방수의 유량을, 가지 공급관의 길이나 그 구획의 면적을 계산하여 결정하거나, 희망온도와 현재온도의 차이값에 비례하여 획일적 기준에 따라 계산하거나, 다수의 온도센서나 압력센서 등을 구비하여 복잡한 구성으로 계산하여 결정하던 단점이 해결된다.

즉, 이러한 종래기술의 난방시스템은 필요 구성이 많고, 계산 로직이 상대적으로 복잡하여, 설비 비용이 많이 필요하고 고장 발생 가능성이 높아 유지 비용 역시 많이 필요하다는 단점이 있을 뿐 아니라, 사용자의 필요에 부합하지 않을 수도 있다는 단점이 있었다.

하지만, 사용자가 임의로 각 구획에 공급되는 난방수의 유량값을 설정하는 본 발명의 난방시스템에 의하면, 다수의 온도센서를 구비하지 않은 조건에서 사용자의 희망온도에 최대한 신속히 도달할 수 있도록 유량제어를 함으로써 설비비용 및 설치비용면에서 높은 경쟁력을 가질수 있으며, 난방 에너지 또한 각방별 희망온도에 도달하는 시간을 절약할 수 있으므로 에너지 절감과 효율성을 극대화 할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명은 따른 난방시스템에 의하면, 각 구획의 현재온도와 희망온도의 온도차이값에 비례하여 최대유량값의 일정비율의 난방수가 공급되도록 하여, 빠른 시간안에 희망온도로 도달하는 것이 가능하다는 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 ... 난방시스템 20 ... 제어부
11, 16, 18. 19 ... 각방 온도조절기
31, 32, 33, 34 ... 가지관 유량조절밸브
41, 42, 43, 44 ... 가지관밸브 비례제어 구동기

Claims (4)

1. 다수의 구획으로 나누어진 피난방구역을 난방수에 의해 난방시키는 난방시스템으로서,
   상기 각 구획에 구비되되, 사용자에 의해 난방 희망온도가 입력될 수 있는 희망온도 입력부와 내부 대기의 현재온도를 측정할 수 있는 온도센서를 구비한 각방 온도조절기;
   상기 각방 온도조절기와 연결되고, 상기 각 구획에 공급되는 각방 최대유량값을 사용자의 임의에 따라 입력할 수 있는 제어부;
   상기 각 구획에 공급되는 난방수의 유량을 조절할 수 있도록 해당 구획의 가지 공급관에 구비된 가지관 유량조절밸브;
   상기 제어부와 연결되어, 그 제어부로부터 받는 신호에 따라 상기 가지관 유량조절밸브를 구동시키는 가지관밸브 비례제어 구동기;를 포함하여 구성되되,
   상기 제어부는, 상기 각방 온도조절기로부터 해당 구획의 '현재온도'와 '희망온도'를 입력받고 그 희망온도 값에서 현재온도값을 뺀 '온도차이값'을 계산하여, 그 '온도차이값'이 0 이거나 이보다 작은 경우에는 그 해당 구획에는 난방수의 공급을 차단하도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고,
   그 '온도차이값'이 사전 설정된 최대 온도차이값과 같거나 이보다 큰 경우에는 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 난방수가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고,
   그 '온도차이값'이 0보다 크고 최대 온도차이값보다 작은 경우에는, 그 '온도차이값'에 비례하여 그 해당 구획에 사전 입력받은 최대 유량값의 일정 비율의 난방수가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키며,
   상기 제어부는,
   선택부 및 입력부를 포함하고,
   상기 선택부를 통해 상기 각 구획 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 입력부를 통해 상기 구획에 대한 상기 각방 최대유량값을 지정하며,
   상기 각방 최대유량값은 각 구획의 면적 또는 그 구획에 구비된 가지 공급관의 길이에 무관하게 사용자가 임의에 따라 입력되고,
   상기 각방 온도조절기는,
   상기 제어부와 무선에 의해 연결되며,
   상기 가지관밸브 비례제어구동기는,
   상기 제어부와 무선에 의해 연결되고,
   상기 제어부는,
   상기 온도차이값이 1인 경우, 해당 구획에 지정된 최대유량값의 60%가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고,
   상기 온도차이값이 2인 경우, 해당 구획에 지정된 최대유량값의 70%가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고,
   상기 온도차이값이 3인 경우, 해당 구획에 지정된 최대유량값의 80%가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고,
   상기 온도차이값이 4인 경우, 해당 구획에 지정된 최대유량값의 90%가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키고,
   상기 온도차이값이 5 이상인 경우, 해당 구획에 지정된 최대유량값의 100%가 공급되도록 상기 가지관밸브 비례제어 구동기를 동작시키는 것을 특징으로 하는 난방시스템.
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